JP2004304938A

JP2004304938A - Drive unit of piezoelectric actuator, clock, and electronic apparatus

Info

Publication number: JP2004304938A
Application number: JP2003095651A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kawaguchi; 孝川口; Makoto Oketani; 誠桶谷
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2003-03-31
Filing date: 2003-03-31
Publication date: 2004-10-28
Anticipated expiration: 2023-03-31
Also published as: JP4507501B2

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a drive unit of a piezoelectric actuator that can be reduced in size and current consumption by changing the drive direction of a driven body by electric control. SOLUTION: When controlling a driver circuit 211, a drive control means 212 outputs a first control signal that alternately turns on a transistor 211A and a transistor 211B to either a driver circuit 2111 or a driver circuit 2112, a driver circuit 2113 and a driver circuit 2114, and outputs a second control signal that turns off the transistor 211A and the transistor 211B to the other of the driver circuit 2111 or the driver circuit 2112. The driver control means 212 feeds the first control signal and the second control signal by switching them corresponding to an signal outputted from a normal rotation/reverse rotation switching circuit 220 to the driver circuits 2111, 2112, and switches the drive direction of the driven body. COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を有する振動体を備えた圧電アクチュエータの駆動装置、時計、および電子機器に関する。
【０００２】
【背景技術】
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としては、圧電素子を有する振動体を主要構成要素とするものであり、例えば、この振動体を、一端に被駆動体と当接する当接部を有する板状の補強板と、この補強板の両面に貼設された圧電素子と、これら圧電素子の上面に設けられた複数の電極とで構成したものがある。
そして、複数の電極に所定の交流電圧を印加し、振動体をその長手方向に伸縮させる縦振動で励振させるとともに、この縦振動の振動方向と直交する方向に揺動する屈曲振動を誘発させる駆動回路を備えた圧電アクチュエータの駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
このような駆動装置による駆動制御により、圧電アクチュエータは、振動体の当接部が楕円軌道を描くように回転する。そして、この当接部の回転運動により、被駆動体が所定方向に駆動される。ここで、この駆動装置は、スイッチを備え、複数の電極に所定の交流電圧を印加する際、スイッチを切り換えることで、複数の電極のいずれか一方に印加する状態、および、複数の電極のいずれか他方に印加する状態を切り換えている。そして、このようにスイッチを切り換えることで、当接部の回転方向を変更し、すなわち、被駆動体の駆動方向を変更している。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−２６８９５３号公報（図１２、図１３）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のスイッチを例えば、機械式のスイッチで構成した場合には、電気的な制御を実施することができない、という問題がある。
また、上記のスイッチを例えば、リレースイッチ等の電気機械式のスイッチで構成した場合には、スイッチ自体のサイズが大きくなり、駆動装置の小型化を図り難い。また、リレースイッチを駆動する電力が比較的大きくなり、消費電流も増加してしまう、という問題がある。
さらに、上記のスイッチを例えば、アナログスイッチにて構成した場合には、アナログスイッチを構成するトランジスタ等の素子を駆動回路と同程度の大きさにする必要があり、駆動装置の小型化を図り難い、という問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、このような問題点に鑑みて、被駆動体の駆動方向の変更を電気的な制御にて実施し、小型化および消費電流の低減を図れる圧電アクチュエータの駆動装置、時計、および電子機器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、被駆動体に当接する当接部と、複数の電極が設けられた圧電素子とを有し、前記複数の電極に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより振動し、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動する振動体を備えた圧電アクチュエータの駆動装置であって、前記複数の電極は、前記被駆動体をそれぞれ異なる方向に駆動させるように前記当接部を振動させる第１電極および第２電極を有し、前記第１電極および前記第２電極に対応して設けられ、ＰチャネルトランジスタおよびＮチャネルトランジスタが直列に接続された複数のドライバ回路と、前記複数のドライバ回路を制御し、前記トランジスタの接続部分を介して所定の駆動周波数を有する駆動信号を前記第１電極および前記第２電極のいずれかの電極に供給させて前記振動体を振動させ、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動させるドライバ制御手段と、前記ドライバ制御手段の制御状態を切り換える制御状態切換手段とを具備し、前記ドライバ制御手段は、前記第１電極および前記第２電極のいずれか一方に対応するドライバ回路に前記Ｐチャネルトランジスタおよび前記Ｎチャネルトランジスタを交互にＯＮ状態にする第１の制御信号を出力するとともに、前記第１電極および前記第２電極のいずれか他方に対応するドライバ回路に前記Ｐチャネルトランジスタおよび前記ＮチャネルトランジスタをＯＦＦ状態にする第２の制御信号を出力して前記被駆動体を所定方向に駆動させ、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とを切り換えて前記ドライバ回路に出力し、前記被駆動体の駆動方向を切り換えることを特徴とする。
【０００７】
ここで、複数の電極としては、第１電極および第２電極の以外に、その他の電極を有する構成を採用してもよい。
また、第１電極および第２電極としては、例えば、それぞれ１つの電極で構成されていてもよく、それぞれ複数の電極で構成されていてもよい。
さらに、第１電極および第２電極が、それぞれ複数の電極で構成されている場合、ドライバ回路としては、例えば、第１電極および第２電極を構成する複数の電極に１対１で対応するように設けられる構成を採用してもよく、複数の電極で構成される第１電極および第２電極にそれぞれ対応するように設けられる構成を採用してもよい。
さらにまた、複数の電極として、第１電極および第２電極以外に、その他の電極を有する場合に、該その他の電極に対応するようにドライバ回路を設けてもよい。
【０００８】
本発明では、ドライバ回路は、ＰチャネルトランジスタおよびＮチャネルトランジスタが直列に接続され、該接続部分が第１電極および第２電極と接続される。ドライバ制御手段は、複数のドライバ回路を制御し、トランジスタの接続部分を介して所定の駆動周波数を有する駆動信号を第１電極および第２電極のいずれかに供給させて振動体を振動させることで、被駆動体を所定方向に駆動させる。このドライバ制御手段は、被駆動体を所定方向に駆動させる際、第１電極および第２電極のいずれか一方に対応するドライバ回路にＰチャネルトランジスタおよびＮチャネルトランジスタを交互にＯＮ状態にする第１の制御信号を出力するとともに、第１電極および第２電極のいずれか他方に対応するドライバ回路にＰチャネルトランジスタおよびＮチャネルトランジスタをＯＦＦ状態にする第２の制御信号を出力する。ここで、ドライバ制御手段は、制御状態切換手段からの所定の信号を入力することで、第１の制御信号と第２の制御信号とを交互にドライバ回路に出力して、被駆動体の駆動方向を切り換える。このことにより、被駆動体の駆動方向の切り換えを電気的な制御にて実施できる。また、このような構成により、被駆動体の駆動方向の切り換えをリレースイッチ等の電気機械式のスイッチ、または、アナログスイッチ等にて実施する構成と比較して、駆動装置の小型化および消費電流の低減を図れる。特に、ドライバ回路およびドライバ制御手段をＩＣ（ＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ）化した場合にさらに駆動装置の小型化を図れる。さらに、ドライバ回路をＰチャネルトランジスタおよびＮチャネルトランジスタにて構成しているので、ドライバ回路を例えばＰＮＰ型トランジスタおよびＮＰＮ型トランジスタにて構成する場合に比較して、消費電流を低減できる。
【０００９】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置は、被駆動体に当接する当接部と、複数の電極が設けられた圧電素子とを有し、前記複数の電極に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより振動し、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動する振動体を備えた圧電アクチュエータの駆動装置であって、前記複数の電極は、前記被駆動体をそれぞれ異なる方向に駆動させるように前記当接部を振動させる第１電極および第２電極を有し、前記第１電極および前記第２電極に対応して設けられ、ＰＮＰ型トランジスタおよびＮＰＮ型トランジスタが直列に接続された複数のドライバ回路と、前記複数のドライバ回路を制御し、前記トランジスタの接続部分を介して所定の駆動周波数を有する駆動信号を前記第１電極および前記第２電極のいずれかの電極に供給させて前記振動体を振動させ、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動させるドライバ制御手段と、前記ドライバ制御手段の制御状態を切り換える制御状態切換手段とを具備し、前記ドライバ制御手段は、前記第１電極および前記第２電極のいずれか一方に対応するドライバ回路に前記ＰＮＰ型トランジスタおよび前記ＮＰＮ型トランジスタを交互にＯＮ状態にする第１の制御信号を出力するとともに、前記第１電極および前記第２電極のいずれか他方に対応するドライバ回路に前記ＰＮＰ型トランジスタおよび前記ＮＰＮ型トランジスタをＯＦＦ状態にする第２の制御信号を出力して前記被駆動体を所定方向に駆動させ、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とを切り換えて前記ドライバ回路に出力し、前記被駆動体の駆動方向を切り換えることを特徴とする。
本発明では、前述のドライバ回路として、ＰチャネルトランジスタおよびＮチャネルトランジスタを、ＰＮＰ型トランジスタおよびＮＰＮ型トランジスタで構成したものであり、前述の駆動装置と同様の作用・効果を享受できる。
また、ドライバ回路をＰＮＰ型トランジスタおよびＮＰＮ型トランジスタにて構成しているので、ドライバ回路を例えばＰチャネルトランジスタおよびＮチャネルトランジスタにて構成する場合に比較して、小さなチップサイズで大きな出力電流を得ることができる。
【００１０】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記振動体の振動により前記電極から出力される検出信号を検出し、この検出した検出信号に基づいて前記ドライバ制御手段に前記駆動信号の駆動周波数を調整させる検出制御手段を具備することが好ましい。
ここで、検出制御手段としては、例えば、ドライバ回路が接続される第１電極および第２電極から出力される検出信号を検出する構成を採用できる。また、検出制御手段としては、例えば、ドライバ回路が接続されていない第１電極および第２電極以外のその他の電極から出力される検出信号を検出する構成を採用できる。すなわち、複数の電極を、駆動信号が供給される第１電極および第２電極と、検出信号を出力する振動検出用電極とを有する構成を採用してもよい。
また、検出制御手段による駆動周波数の調整制御としては、例えば、検出した検出信号の周波数、振幅、または位相等に基づいて駆動周波数を調整させる構成を採用できる。
【００１１】
ところで、駆動装置では、所定の駆動周波数を有する駆動信号を振動体の電極に供給する際、所定の周波数にて発振する周波数発振回路等が用いられる。ここで、この周波数発振回路等の回路特性により、発振周波数に変動幅が生じた場合には、ドライバ制御手段がドライバ回路を制御し、振動体の電極に設計上の最適な駆動周波数を有する駆動信号を常時印加することは困難である。また、圧電アクチュエータにおける設計上の最適な駆動周波数が、温度等の外乱により変動した場合にも、振動体の電極に最適な駆動周波数を有する駆動信号を常時印加することが困難となる。このため、被駆動体を高効率で駆動させることが難しい。
本発明では、駆動装置は、検出制御手段を具備した構成である。このことにより、駆動装置の回路特性等により供給する駆動信号の駆動周波数に変動が生じた場合、または圧電アクチュエータの温度特性による設計上の最適な駆動周波数に変動が生じた場合であっても、検出制御手段による制御により、振動体の電極に常時最適な駆動周波数を有する駆動信号を供給することが可能となる。したがって、被駆動体を高効率で駆動させることができる。
【００１２】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記検出制御手段は、前記駆動信号および前記検出信号間の位相差を検出し、この検出した位相差に基づいて前記ドライバ制御手段に前記駆動信号の駆動周波数を調整させることが好ましい。
ここで、検出制御手段による駆動周波数の調整制御としては、例えば、検出した位相差と予め設定された設計上の最適な駆動周波数に相当する基準位相差とを比較し、検出した位相差が基準位相差に近づくように駆動周波数を調整させる構成を採用できる。また、例えば、検出した位相差と従前に検出された位相差とを比較し、この比較情報に基づいて駆動周波数を調整させる構成を採用してもよい。
本発明では、検出制御手段は、駆動信号および検出信号間の位相差に基づいて、ドライバ制御手段に駆動信号の駆動周波数を調整させる。このことにより、信号間の位相差に基づいて、簡単な処理で駆動周波数の調整制御を実施できる。また、ドライバ回路が接続されていない第１電極および第２電極以外のその他の電極から出力される検出信号を検出する構成とする場合には、複数の電極から複数の検出信号を検出する必要がなく、圧電アクチュエータおよび検出制御手段間の配線を簡素化できる。
【００１３】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記検出制御手段は、前記複数の電極から出力される複数の検出信号を検出し、この検出した複数の検出信号間の位相差を検出し、この検出した位相差に基づいて前記ドライバ制御手段に前記駆動信号の駆動周波数を調整させることが好ましい。
本発明では、検出制御手段は、複数の検出信号を検出し、これら検出信号間の位相差に基づいて、ドライバ制御手段に駆動信号の駆動周波数を調整させる。このことにより、信号間の位相差に基づいて、簡単な処理で駆動周波数の調整制御を実施できる。また、駆動信号および検出信号間の位相差に基づく駆動周波数の調整に比較して、駆動周波数の最適な調整制御が実施可能となる。
【００１４】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記検出制御手段は、前記トランジスタの接続部分と接続され、前記第１電極および前記第２電極のいずれか一方に対応する前記ドライバ回路から供給される前記駆動信号の入力を遮断するとともに、前記第１電極および前記第２電極のいずれか他方から出力される検出信号を入力する入力切換手段を具備し、前記入力切換手段は、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記駆動信号の入力の遮断状態および前記検出信号の入力状態を切り換えることが好ましい。
本発明では、検出制御手段としては、ドライバ回路が接続される第１電極および第２電極から出力される検出信号を検出する構成とする。このことにより、第１電極および第２電極を駆動用電極および振動検出用電極の双方の機能を有する構成とすることができ、駆動用電極および振動検出用電極をそれぞれ有する構成と比較して、圧電アクチュエータの構成を簡素化できる。
また、検出制御手段は、入力切換手段を具備し、この入力切換手段は、制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、例えば、以下に示すように、検出信号の入力状態および駆動信号の遮断状態を切り換える。
【００１５】
すなわち、入力切換手段は、制御状態切換手段からの被駆動体を所定方向に駆動させる旨の信号に応じてドライバ制御手段がドライバ回路を制御し、第１電極に対応するドライバ回路から第１電極に駆動信号が供給されている際は、第１電極に対応するドライバ回路から供給される駆動信号の入力を遮断するとともに、第２電極から出力される検出信号を入力する。また、入力切換手段は、制御状態切換手段からの被駆動体を所定方向と逆方向に駆動させる旨の信号に応じてドライバ制御手段がドライバ回路を制御し、第２電極に対応するドライバ回路から第２電極に駆動信号が供給されている際は、第２電極に対応するドライバ回路から供給される駆動信号の入力を遮断するとともに、第１電極から出力される検出信号を入力する。このことにより、入力切換手段は、制御状態切換手段から所定の信号が出力されることでドライバ制御手段の制御状態が切り換えられた際に、第２の制御信号を入力して２つのトランジスタがＯＦＦ状態となるドライバ回路と接続する電極から常に検出信号を入力できる。また、複数の電極を駆動用電極および振動検出用電極の双方の機能を有する構成とした場合であっても、入力切換手段によりドライバ制御手段の制御状態の切り換えに応じて駆動信号の入力の遮断状態および検出信号の入力状態を容易に切り換えることができ、駆動信号と検出信号との干渉を回避して検出信号を良好に入力できる。
【００１６】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記入力切換手段は、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記駆動信号の入力の遮断状態および前記検出信号の入力状態を切り換える複数のアナログスイッチを具備していることが好ましい。
ここで、検出制御手段にて信号間の位相差を検出する際には、入力する検出信号（アナログ信号）をパルス信号に変換する必要がある。このため、検出制御手段としては、例えば、入力する複数のアナログ信号をパルス信号に変換する複数のコンパレータ等を具備する構成が考えられる。しかしながら、このような構成では、検出制御手段において、該検出制御手段を構成するコンパレータの数が多くなり、駆動装置の小型化を図ることが困難である。
本発明では、検出制御手段の入力切換手段は、複数のアナログスイッチを具備し、これらアナログスイッチは、制御状態切換手段から所定の信号を入力することで、駆動信号の入力の遮断状態および検出信号の入力状態を切り換え、所定の駆動信号の入力を遮断するとともに、所定の検出信号を入力する。このことにより、例えば、複数のアナログスイッチの出力端子と接続する１つのコンパレータ等にて、所定の検出信号をパルス信号に変換できる。したがって、検出制御手段としては、複数の検出信号をそれぞれパルス信号に変換する複数のコンパレータ等を具備した構成と比較して、１つのみのコンパレータ等を具備した構成で実現でき、駆動装置の小型化を図れる。
【００１７】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記入力切換手段は、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記駆動信号の入力の遮断状態および前記検出信号の入力状態を切り換える複数のゲート回路を具備していることが好ましい。
本発明では、検出制御手段の入力切換手段は、複数のゲート回路を具備し、これらゲート回路は、制御状態切換手段から所定の信号を入力することで、駆動信号の入力の遮断状態および検出信号の入力状態を切り換え、所定の駆動信号の入力を遮断するとともに、所定の検出信号を入力する。このことにより、駆動信号の入力の遮断状態および検出信号の入力状態の切り換えを複数のゲート回路で実現するため、駆動装置の小型化を図れる。また、駆動信号の入力の遮断状態および検出信号の入力状態の切り換えを複数のアナログスイッチにて実施する構成と比較して、特性を向上でき、検出信号の切り換えを円滑に実施できる。
【００１８】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記第１電極および前記第２電極は、複数の電極で構成され、前記複数のドライバ回路は、前記第１電極および前記第２電極を構成する複数の電極に対応して設けられていることが好ましい。
本発明では、複数のドライバ回路は、第１電極および第２電極を構成する複数の電極に１対１で対応するように設けられている。このことにより、ドライバ制御手段およびドライバ回路により、当接部の振動を確実に実施させ、被駆動体を所定方向に確実に駆動させることができる。
【００１９】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記第１電極および前記第２電極は、複数の電極で構成され、前記複数のドライバ回路は、複数の電極で構成される前記第１電極および前記第２電極に対応して設けられていることが好ましい。
本発明では、複数の電極で構成される第１電極および第２電極のそれぞれは、同一のドライバ回路におけるトランジスタの接続部分と接続されている。このことにより、複数の電極で構成される第１電極および第２電極が、圧電素子上で離隔配置している場合でも、同一のドライバ回路を介して駆動信号を供給できる。したがって、駆動信号が供給される複数の電極に１対１で対応させるようにドライバ回路を設ける構成と比較して、ドライバ回路の数を減らすことができ、駆動装置の回路構成を簡素化できる。また、ドライバ回路と電極との配線を容易に実施できる。
また、駆動装置が検出制御手段を具備し、さらに、この検出制御手段が、ドライバ回路におけるトランジスタの接続部分と接続されている場合も同様に、検出制御手段を構成する入力切換手段において、複数の電極に１対１で対応させるように、アナログスイッチ、またはゲート回路等を設ける構成と比較して、これらアナログスイッチ、またはゲート回路等の数を減らすことができ、駆動装置の回路構成を簡素化できる。また、入力切換手段と電極との配線を容易に実施できる。
【００２０】
本発明の圧電アクチュエータの駆動装置では、前記複数のドライバ回路間における前記トランジスタのサイズ比は、前記複数のドライバ回路に対応する前記複数の電極間の面積比と同一に設定されていることが好ましい。
本発明によれば、例えば、複数の電極において、振動体の駆動効率を考慮して電極間の面積に差を持たせた場合に、これら電極間の面積比に複数のドライバ回路間におけるトランジスタのサイズ比を対応させることで、振動体の駆動効率を最適化できる。また、複数のドライバ回路間におけるトランジスタのサイズ比を、複数のドライバ回路に対応する複数の電極間の面積比と同一に設定することで、トランジスタからのリーク電流等を低減し、振動体の駆動効率を最適化できる最小限の消費電流で振動体を駆動できる。
【００２１】
本発明の時計は、被駆動体に当接する当接部と、複数の電極が設けられた圧電素子とを有し、前記複数の電極に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより振動し、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動する振動体を備えた圧電アクチュエータと、前述の駆動装置とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、時計は、圧電アクチュエータと、前述の駆動装置とを具備しているので、前述の駆動装置と同様の作用・効果を享受できる。また、時計は、圧電アクチュエータおよび駆動装置により、小型化および消費電流の低減を図りつつ、該時計内部の被駆動体としてのカレンダ表示機構の駆動方向の切り換えを容易に実施できる。
【００２２】
本発明の電子機器は、被駆動体に当接する当接部と、複数の電極が設けられた圧電素子とを有し、前記複数の電極に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより振動し、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動する振動体を備えた圧電アクチュエータと、前述の駆動装置とを備えていることを特徴とする。
本発明によれば、電子機器は、圧電アクチュエータと、前述の駆動装置とを具備しているので、前述の駆動装置と同様の作用・効果を享受できる。また、電子機器は、圧電アクチュエータおよび駆動装置により、小型化および消費電流の低減を図りつつ、該電子機器の内部または外部の被駆動体の駆動方向の切り換えを容易に実施できる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
［１．第１実施形態］
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
［１−１．全体構成］
図１は、本実施形態における圧電アクチュエータＡが組み込まれた腕時計のカレンダ表示機構の構成を示す平面図である。
図１に示すように、カレンダ表示機構の主要部は、圧電アクチュエータＡと、この圧電アクチュエータＡによって回転駆動される被駆動体としてのロータ１００と、ロータ１００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５０とから大略構成されている。減速輪列は、日回し中間車４０と日回し車６０とを備えている。圧電アクチュエータＡは、扁平な短冊状の振動体１０を有しており、この振動体１０は、その先端部がロータ１００の外周面と当接するように配置されている。
【００２４】
図２は、図１に示す時計の断面図である。
図２において、網目部分に、圧電アクチュエータＡを備えたカレンダ表示機構が組み込まれている。このカレンダ表示機構の上方には、円盤状の文字板７０が設けられている。この文字板７０の外周部の一部には日付を表示するための窓部７１が設けられており、窓部７１から日車５０の日付を覗けるようになっている。また、文字板７０の下方には、針７２を駆動するムーブメント７３および図示しない駆動回路が設けられている。
【００２５】
図３は、図１におけるカレンダ表示機構の詳細な構成を示す断面図である。
時計は、図３に示すように、第１の底板である地板１０３と、この地板１０３と段違いに配置された第２の底板１０４とを有している。地板１０３には、カレンダ表示機構のロータ１００を軸支するためのシャフト１０１が起立している。ロータ１００は、その下面に図示しない軸受を有しており、シャフト１０１の先端部が同軸受内に収容されている。したがって、ロータ１００は、このシャフト１０１を回転軸として回動できる。ロータ１００の上部には、ロータ１００と同軸をなし、ロータ１００とともに回転する歯車１００Ｃが設けられている。
【００２６】
底板１０４には、日回し中間車４０を軸支するためのシャフト４１が起立している。日回し中間車４０の下面には図示しない軸受が設けられており、シャフト４１の先端部が同軸受内に収容されている。日回し中間車４０は、大径部４Ｂと小径部４Ａとから構成されている。小径部４Ａは、大径部４Ｂ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４Ｃが形成されている。この小径部４Ａは、大径部４Ｂに対し、同心をなすように固着されている。大径部４Ｂには、ロータ１００の上部の歯車１００Ｃが噛合している。したがって、大径部４Ｂと小径部４Ａとからなる日回し中間車４０は、ロータ１００の回転に連動し、シャフト４１を回転軸として回転する。
【００２７】
日車５０は、図１に示すように、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車５Ａが形成されている。日回し車６０は、五歯の歯車を有しており、内歯車５Ａに噛合している。また、図３に示すように、日回し車６０の中心には、シャフト６１が設けられており、これは、底板１０４に形成された貫通孔６２に遊挿されている。貫通孔６２は、日車５０の周回方向に沿って長く形成されている。
板バネ６３は、その一端が底板１０４に固定され、他端はシャフト６１を図１の右上方向に弾圧している。そして、板バネ６３は、シャフト６１および日回し車６０を付勢する。この板バネ６３の付勢作用によって日車５０の揺動も防止される。
【００２８】
板バネ６４は、一端が底板１０４にねじ止めされており、その他端には略Ｖ字状に折り曲げられた先端部６４Ａが形成されている。また、接触子６５は、日回し中間車４０が回転し、先端部６４Ａが切欠部４Ｃに入り込んだときに板バネ６４と接触するように配置されている。板バネ６４には、所定の電圧が印加されており、接触子６５に接触すると、その電圧が接触子６５にも印加される。したがって、接触子６５の電圧を検出することによって、日送り状態を検出できる。なお、内歯車５Ａに噛合する手動駆動車を設け、ユーザが図示しない竜頭に対して所定の操作を行うと、日車５０を駆動するようにしてもよい。
【００２９】
以上の構成において、圧電アクチュエータＡの振動体１０は、後述の駆動装置から駆動電圧が印加されることにより、その板面を含む平面内において振動する。ロータ１００は、この振動体１０に生じる振動によってその外周面が叩かれ、図１中矢印で示すように、時計回りに回転駆動される。このロータ１００の回転は、日回し中間車４０を介して日回し車６０に伝達され、この日回し車６０が日車５０を時計回り方向に回転させる。
【００３０】
ここで、振動体１０からロータ１００、ロータ１００から減速輪列、減速輪列から日車５０への力の伝達は、いずれも振動体１０の板面に平行な方向の力の伝達である。このため、従来のステップモータのようにコイルやロータを厚さ方向に積み重ねるのではなく、同一平面内に振動体１０およびロータ１００を配置し、カレンダ表示機構を薄型化できる。そして、カレンダ表示機構を薄型にできるため、網目部分（図２）の厚さＤを薄くして、時計全体を薄型にできる。
また、本実施形態によれば、網目部分（図２）にカレンダ表示機構を収めることができるため、カレンダ表示機構のある時計と、カレンダ表示機構のない時計との間でムーブメント７３を共通化でき、生産性を高めることができる。
昨今、発電機能を備えた腕時計が種々提案されているが、このような腕時計においては、発電機構と運針駆動用のモータ機構といった少なくとも２つの大きな構成要素を搭載しなくてはならず、時計全体の小型化が困難である。しかし、モータの代わりに、本実施形態における圧電アクチュエータＡを用いれば、運針駆動機構を薄型化でき、時計全体を小型化することもできる。
【００３１】
［１−２．圧電アクチュエータの詳細］
図４は、圧電アクチュエータＡの詳細な構成を示す平面図である。また、図５は、圧電アクチュエータＡのＶ−Ｖ線断面図である。
振動体１０は、図４に示すように、二長辺と二短辺とにより囲まれた長方形状の板である。また、振動体１０は、図５に示すように、２枚の長方形かつ板状の圧電素子３０，３１の間に、これらの圧電素子３０，３１と略同形状であり、かつ圧電素子３０，３１よりも肉厚の薄いステンレス鋼等の補強板３２を挟んだ積層構造を有している。
このように圧電素子３０，３１の間に補強板３２を配置することにより、振動体１０の過振幅や落下等による外部からの衝撃力に起因する振動体１０の損傷を低減し、耐久性を向上させることができる。また、補強板３２として圧電素子３０，３１よりも肉厚の薄いものを用いることにより、圧電素子３０，３１の振動を極力妨げないようにすることができる。
【００３２】
圧電素子３０，３１としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ（商標））、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。
振動体１０は、図４に示すように、一短辺の幅方向略中央部分に当接部３６を有している。この当接部３６は、図５における補強板３２を切断成形する等の方法により得られたものであり、緩やかな曲面を持った先端部分を圧電素子３０，３１から突出させている。振動体１０は、この当接部３６の先端をロータ１００の外周面に当接させる姿勢を保っている。振動体１０にこのような姿勢を維持させるために、支持部材１１とバネ部材３００とが圧電アクチュエータＡに設けられている。
【００３３】
好ましい態様において、支持部材１１は、補強板３２の切断成形等の方法により補強板３２と一体形成されたものである。この支持部材１１は、図示の通り、Ｌ字状の部材であり、振動体１０の一長辺の略中央から垂直に突出した垂直部と、この垂直部の先端から長辺に対して平行にロータ１００側に向けて延びた水平部とからなる。ここで、水平部の両端のうち、垂直部とは反対側の端部３８には、図１および図３における地板１０３から突出したピン３９が貫通している。支持部材１１およびこれに固定された振動体１０は、このピン３９を回転軸として回転可能である。
【００３４】
支持部材１１の水平部の略中央の部位１１Ａには、バネ部材３００の一端部３００Ａが係合されている。バネ部材３００は、その略中央部分を地板１０３（図１、図３）から突出したピン３００Ｂが貫通している。バネ部材３００は、このピン３００Ｂを回転軸として回動可能である。また、バネ部材３００における端部３００Ａとは反対側の他端部３００Ｃは、地板１０３に係合している。本実施形態においては、この端部３００Ｃの位置を変えることにより当接部３６をロータ１００の外周面に押し当てる圧力が調整される。
【００３５】
具体的には、端部３００Ｃをピン３００Ｂを中心として、図４中時計回りに変位させれば、バネ部材３００の一端部３００Ａが支持部材１１の部位１１Ａを上方側に押圧する力が増加し、他端部３００Ｃを反時計回りに変位させればその押圧力が減少する。ここで、支持部材１１を上方側に押圧する力が増加すると、支持部材１１は、ピン３９を中心として、図４中反時計回りに回動しようとする力が増大するため、当接部３６がロータ１００を押圧する力が増大する。一方、支持部材１１を上方側に押圧する力が減少すると、支持部材１１は時計回りに回動しようとする力が減少するため、当接部３６がロータ１００を押圧する力が減少する。このように、当接部３６がロータ１００に付与する押圧力を調整することにより、圧電アクチュエータＡの駆動特性の調整等が可能となる。
【００３６】
また、本実施形態においては、このようにしてロータ１００の外周面に押し当てられる当接部３６が曲面形状を有している。このため、ロータ１００と振動体１０の位置関係が、寸法ばらつき等によりばらついた場合であっても、曲面であるロータ１００の外周面と曲面形状の当接部３６との接触状態にさほど変化しない。したがって、ロータ１００と当接部３６との接触を安定した状態に維持できる。また、本実施形態においては、ロータ１００と接触する当接部３６に対してのみ研磨等の作業を行えばよいので、ロータ１００との接触部の管理が容易である。当接部３６としては、導体または非導体のものを用いることができるが、非導体から形成するようにすれば、一般的に金属から形成されるロータ１００と接触しても圧電素子３０，３１が短絡しないようにすることができる。
【００３７】
［１−３．振動体に設けられた電極の構成］
図６は、振動体１０に設けられた電極の配置位置の一例を示す図である。
図６に示す例では、圧電素子３０には、電極Ｔ１〜Ｔ４が、長方形をなす圧電素子３０の表面の４つの角隅部分に各々配置され、電極Ｔ５が、電極Ｔ１，Ｔ２および電極Ｔ３，Ｔ４の間に圧電素子３０の一長辺と略同一の長さ寸法で配置されている。図６では、図示を略したが、これらと同様な電極Ｔ１〜Ｔ５が、これらと対向するように、圧電素子３１の表面に配置されている。なお、本発明に係る第１電極は、電極Ｔ１，Ｔ３に相当し、第２電極は、電極Ｔ２，Ｔ４に相当する。
電極Ｔ１，Ｔ３は、圧電素子３０に配置された電極Ｔ１，Ｔ３と圧電素子３１に配置された電極Ｔ１，Ｔ３とが接続され、後述する駆動装置２００の制御により、この接続点Ｐ１３に駆動信号としての駆動電圧信号Ｏ１が供給されて駆動用電極として機能するとともに、この接続点Ｐ１３から振動体１０の振動を表す検出信号ＳＤ１を出力する振動検出用電極としても機能する。同様に、電極Ｔ２，Ｔ４は、圧電素子３０に配置された電極Ｔ２，Ｔ４と圧電素子３１に配置された電極Ｔ２，Ｔ４とが接続され、後述する駆動装置２００の制御により、この接続点Ｐ２４に駆動信号としての駆動電圧信号Ｏ２が供給されて駆動用電極として機能するとともに、この接続点Ｐ２４から振動体１０の振動を表す検出信号ＳＤ２を出力する振動検出用電極としても機能する。また、電極Ｔ５は、圧電素子３０に配置された電極Ｔ５と圧電素子３１に配置された電極Ｔ５とが接続され、後述する駆動装置２００からこの接続点Ｐ５に駆動信号としての駆動電圧信号Ｏ３が供給されて駆動用電極として機能する。これら電極Ｔ１〜Ｔ５の間には、空隙があり、電気的に絶縁されている。ここで、補強板３２は、振動体１０を補強する機能の他、電極としての機能も有し、後述する駆動装置２００から駆動電圧信号Ｏ３と逆位相の駆動電圧信号Ｏ４が供給される。
【００３８】
図７および図８は、圧電素子３０，３１の分極状態の一例を示す図である。
圧電素子３０，３１は、図７および図８に示すように、各々厚さ方向に分極している。本実施形態において、圧電素子３０，３１は、各々分極方向と一致する方向の電界を受けると長手方向に延び、分極方向と逆の方向の電界を受けると長手方向に縮む性質を有している。したがって、図７および図８に示すように、２枚の圧電素子の分極方向の組み合わせが異なっている場合には、各圧電素子の駆動の方法も異なったものとなる。
これら圧電素子３０，３１は、上述したように、所定の駆動電圧が印加されることにより、伸縮運動を実施する。この伸縮運動は、印加する駆動電圧の駆動周波数により異なる。そして、圧電素子３０，３１は、設計上の最適な駆動周波数を有する駆動電圧が印加されることにより、設計上、最適な伸縮運動を実施する。本実施形態では、圧電素子３０，３１における最適な駆動周波数は、温度により所定の変動幅を有するものとする。
【００３９】
図７に示す例では、圧電素子３０，３１は、相互に逆方向に分極している。この場合、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と、補強板３２との間に、電圧＋Ｖと電圧−Ｖとが交互に生じるように、これら電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５および補強板３２に所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ４を印加する。ここで、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と補強板３２との間に電圧＋Ｖが生じたときには、圧電素子３０，３１に対し、各々の分極方向とは逆方向の電界が与えられるので、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５が形成された部分の圧電素子３０，３１は、長手方向に縮む。これに対し、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と補強板３２との間に電圧−Ｖが生じたときには、圧電素子３０，３１に対し、各々の分極方向と同一方向の電界が与えられるので、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５が形成された部分の圧電素子３０，３１は、長手方向に延びる。このような次第であるから、所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ４が与えられることにより、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５が形成された部分の振動体１０は伸縮運動し、該振動体１０に縦振動が発生する。
【００４０】
図８に示す例では、圧電素子３０，３１は、同一方向に分極している。この場合、圧電素子３０側の電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と、補強板３２との間に電圧＋Ｖを生じさせ、圧電素子３１側の電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と、補強板３２との間に電圧−Ｖを生じさせる第１フェーズと、圧電素子３０側の電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と、補強板３２との間に電圧−Ｖを生じさせ、圧電素子３１側の電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と、補強板３２との間に電圧＋Ｖを生じさせる第２フェーズとを、所定周波数で交互に繰り返す。ここで、第１フェーズにおいては、圧電素子３０，３１に対し、各々の分極方向とは逆方向の電界が与えられるので、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５が形成された部分の圧電素子３０，３１は、長手方向に縮む。これに対し、第２フェーズにおいては、圧電素子３０，３１に対し、各々の分極方向と同一方向の電界が与えられるので、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５が形成された部分の圧電素子３０，３１は、長手方向に延びる。したがって、このような所定周波数の駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ４が与えられることにより、振動体１０は伸縮運動し、該振動体１０に縦振動が発生する。
【００４１】
図７および図８に示す例において、振動体１０に縦振動が発生する際、電極Ｔ５が形成された部分の伸縮運動に対する電極Ｔ１，Ｔ３が形成された部分の伸縮運動の大きさは、小さくなっている。このため、振動体１０には、幅方向に捻るモーメントが発生する。そして、このモーメントにより、振動体１０の幅方向に揺動する屈曲振動が誘発される。
【００４２】
図９は、振動体１０に発生する屈曲振動を示す図である。図１０は、振動体１０の振動による当接部３６の運動状態を示す図である。
この屈曲振動は、図９に示すように、振動体１０の板面を含む平面内において、振動体１０がその長手方向と直交する方向に振れるような運動である。このようにして、縦振動と屈曲振動とが振動体１０に発生すると、振動体１０の先端の当接部３６は、図１０（Ａ）に示すような楕円軌道を描いて運動する。ロータ１００は、この楕円軌道を描いて運動する当接部３６によって外周面が叩かれ、時計回りに回転（正回転）駆動される。
また、電極Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５および補強板３２に所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４が与えられても、前述と同様に、振動体１０には、縦振動および屈曲振動が発生する。この際、振動体１０の先端の当接部３６は、図１０（Ｂ）に示すように、前述とは異なる方向の楕円軌道を描いて運動する。ロータ１００は、この楕円軌道を描いて運動する当接部３６によって外周面が叩かれ、反時計回りに回転（逆回転）駆動される。
【００４３】
［１−４．圧電アクチュエータＡの駆動装置の構成］
図１１は、第１実施形態における圧電アクチュエータＡの駆動装置２００の構成を示すブロック図である。
駆動装置２００は、電極Ｔ１〜Ｔ５、および補強板３２に適宜、駆動電圧信号Ｏ１〜Ｏ４を供給し、振動体１０を振動させてロータ１００を駆動する。ここで、駆動装置２００は、電極Ｔ１，Ｔ３、または電極Ｔ２，Ｔ４に所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ２を適宜、切り換えて供給し、振動体１０の当接部３６を正回転または逆回転させて回転方向を切り換える。そして、これによりロータ１００の駆動方向を切り換える。また、駆動装置２００は、ロータ１００を高効率で駆動するために、フィードバック制御を実施し、最適な駆動周波数を有する駆動電圧信号を振動体１０に印加する。この駆動装置２００は、図１１に示すように、駆動信号供給手段２１０と、制御状態切換手段としての正転／逆転切換回路２２０と、検出制御手段２３０とを備えている。
【００４４】
駆動信号供給手段２１０は、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号に応じて、所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ１〜Ｏ４を所定の電極Ｔ１〜Ｔ５および補強板３２に出力する。また、検出制御手段２３０から出力される信号に基づいて、駆動電圧信号Ｏ１〜Ｏ４の駆動周波数を調整する。この駆動信号供給手段２１０は、図１１に示すように、ドライバ回路２１１と、ドライバ制御手段２１２と、可変周波数発振回路２１３とを備えている。
【００４５】
ドライバ回路２１１は、４つのドライバ回路２１１１，２１１２，２１１３，２１１４で構成され、これらドライバ回路２１１は、ＰチャネルトランジスタとしてのＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ａのドレインと、ＮチャネルトランジスタとしてのＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂのドレインとが接続されたものである。そして、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ａのソースが高電位側電源Ｖｄｄと接続され、ＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂのソースが低電位側電源Ｖｓｓと接続されている。また、トランジスタ２１１Ａおよび２１１Ｂの接続部分が電極Ｔ１，Ｔ３の接続点Ｐ１３、電極Ｔ２，Ｔ４の接続点Ｐ２４、電極Ｔ５、および補強板３２と接続されている。
ここで、ドライバ回路２１１３，２１１４は、図１１に示すように、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂの各ゲートが電気的に接続され、ドライバ制御手段２１２から同一の制御信号を入力する構成となっている。
また、各ドライバ回路２１１１，２１１２，２１１３のトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂのサイズ比は、対応する電極Ｔ１，Ｔ３、電極Ｔ２，Ｔ４、電極Ｔ５の面積比と同一となるように設定されている。すなわち、ドライバ回路２１１１，２１１２間のトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂのサイズは同一に設定されている。また、ドライバ回路２１１３のトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂのサイズは、ドライバ回路２１１１，２１１２のトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂのサイズに対して、電極Ｔ１〜Ｔ４のいずれかに対する電極Ｔ５の面積比率だけ大きく設定されている。
【００４６】
ドライバ制御手段２１２は、可変周波数発振回路２１３から出力される出力信号Ｓｄｒを増幅するとともに、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号に応じて、ドライバ回路２１１を制御し、該ドライバ回路２１１のトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂの接続部分を介して所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号を電極Ｔ１，Ｔ３の接続点Ｐ１３または電極Ｔ２，Ｔ４の接続点Ｐ２４のいずれかの接続点、電極Ｔ５、および補強板３２に供給させる。そして、ドライバ制御手段２１２は、振動体１０の振動により当接部３６を所定方向に回転させる。すなわち、ロータ１００を所定方向に回転させる。このドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１を制御する際、ドライバ回路２１１１およびドライバ回路２１１２のいずれか一方、ドライバ回路２１１３、およびドライバ回路２１１４に、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂを交互にＯＮ状態にする第１の制御信号を出力するとともに、ドライバ回路２１１１およびドライバ回路２１１２のうちのいずれか他方に、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＢをＯＦＦ状態にする第２の制御信号を出力する。そして、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号に応じて、第１の制御信号および第２の制御信号を切り換えてドライバ回路２１１１およびドライバ回路２１１２に供給し、ロータ１００の回転方向を切り換える。
可変周波数発振回路２１３は、検出制御手段２３０から出力される周波数制御電圧信号ＳＶＣに応じた周波数で発振し、信号Ｓｄｒをドライバ制御手段２１２に出力する回路である。本実施形態では、可変周波数発振回路２１３の発振周波数は、例えば、温度等により所定の周波数変動幅を有するものとする。
【００４７】
正転／逆転切換回路２２０は、ロータ１００の正回転または逆回転を実施する旨の信号を入力することにより、ドライバ制御手段２１２に所定の信号ＰＬを出力し、ドライバ制御手段２１２によるドライバ回路２１１の制御状態を切り換える。具体的に、この正転／逆転切換回路２２０は、ロータ１００の正回転を実施する旨の信号を入力することにより、ハイレベルの信号をドライバ制御手段２１２に出力する。そして、ドライバ制御手段２１２は、第１の制御信号をドライバ回路２１１１，２１１３，２１１４に出力するとともに、第２の制御信号をドライバ回路２１１２に出力する。また、この正転／逆転切換回路２２０は、ロータ１００の逆回転を実施する旨の信号を入力することにより、ローレベルの信号をドライバ制御手段２１２に出力する。そして、ドライバ制御手段２１２は、第１の制御信号をドライバ回路２１１２，２１１３，２１１４に出力するとともに、第２の制御信号をドライバ回路２１１１に出力する。
【００４８】
検出制御手段２３０は、電極Ｔ１，Ｔ３の接続点Ｐ１３、および電極Ｔ２，Ｔ４の接続点Ｐ２４と電気的に接続され、これら接続点Ｐ１３，Ｐ２４から出力される検出信号ＳＤ１，ＳＤ２を適宜、検出する。そして、この検出制御手段２３０は、圧電素子３０，３１の温度特性による設計上の最適駆動周波数の変動、および可変周波数発振回路２１３における周波数変動に対応するために、駆動信号供給手段２１０の可変周波数発振回路２１３から出力される出力信号Ｓｄｒと、検出信号ＳＤ１またはＳＤ２とに基づいて、駆動信号供給手段２１０から出力される駆動電圧信号の駆動周波数を調整する。具体的に、出力信号Ｓｄｒと検出信号ＳＤ１またはＳＤ２との位相差が、駆動電圧信号ＳＤＲの駆動周波数に依存することが知られている。そこで、この検出制御手段２３０は、予め最適な駆動周波数に相当する基準位相差を設定しておき、出力信号Ｓｄｒと検出信号ＳＤ１またはＳＤ２との位相差が基準位相差に近づくようにフィードバック制御を実施する。この検出制御手段２３０は、図１１に示すように、入力切換手段２３１と、位相差検出回路２３２と、定電圧回路２３３と、比較回路２３４と、電圧調整回路２３５とを備えている。
【００４９】
入力切換手段２３１は、駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ２のいずれかの入力を遮断するとともに、検出信号ＳＤ１、ＳＤ２のいずれかを入力する。そして、入力切換手段２３１は、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号に応じて、駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ２の入力の遮断状態および検出信号ＳＤ１，ＳＤ２の入力状態を切り換える。この入力切換手段２３１は、図１１に示すように、２つのアナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂと、ＮＯＴ回路２３１Ｃと、コンパレータ２３１Ｄとを備えている。
アナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂは、正転／逆転切換回路２２０と電気的に接続されるとともに、電極Ｔ２，Ｔ４の接続点Ｐ２４および電極Ｔ１，Ｔ３の接続点Ｐ１３とそれぞれ接続される。そして、アナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂは、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号に応じて、接続点Ｐ２４，Ｐ１３のいずれか一方から供給される駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ２の入力を遮断するとともに、接続点Ｐ２４，Ｐ１３のいずれか他方から出力される検出信号ＳＤ２，ＳＤ１を入力する。具体的に、アナログスイッチ２３１Ａは、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号がハイレベルの信号であるときに、アナログ信号の入力可能な状態となる。一方、アナログスイッチ２３１Ｂは、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号がハイレベルの信号であるときに、アナログ信号の入力を遮断する状態となる。また、アナログスイッチ２３１Ａは、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号がローレベルの信号であるときに、アナログ信号の入力を遮断する状態となる。一方、アナログスイッチ２３１Ｂは、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号がローレベルの信号であるときに、アナログ信号の入力可能な状態となる。
【００５０】
ＮＯＴ回路２３１Ｃは、入力端子が正転／逆転切換回路２２０と接続され、出力端子がアナログスイッチ２３１Ｂに接続されている。そして、このＮＯＴ回路２３１Ｃは、正転／逆転切換回路２２０からハイレベルの信号を入力した場合には、ローレベルの信号としてアナログスイッチ２３１Ｂに出力し、正転／逆転切換回路２２０からローレベルの信号を入力した場合には、ハイレベルの信号としてアナログスイッチ２３１Ｂに出力する。
すなわち、正転／逆転切換回路２２０からハイレベルの信号が出力された場合には、アナログスイッチ２３１Ａは、検出信号ＳＤ２を入力可能な状態となり、アナログスイッチ２３１Ｂは、駆動電圧信号Ｏ１の入力を遮断する状態となる。また、正転／逆転切換回路２２０からローレベルの信号が出力された場合には、アナログスイッチ２３１Ａは、駆動電圧信号Ｏ２の入力を遮断する状態となり、アナログスイッチ２３１Ｂは、検出信号ＳＤ１を入力可能な状態となる。
コンパレータ２３１Ｄは、アナログスイッチ２３１Ａまたは２３１Ｂを介して入力した検出信号ＳＤ２またはＳＤ１を基準電圧ＶＲＥＦと比較し、基準電圧ＶＲＥＦよりも大きい部分がハイレベル、小さい部分がローレベルとなる矩形波として位相差検出回路２３２に出力する。
【００５１】
位相差検出回路２３２は、入力切換手段２３１から出力される検出信号ＳＤ１またはＳＤ２の位相と、駆動信号供給手段２１０の可変周波数発振回路２１３から出力される出力信号Ｓｄｒの位相との位相差を検出する。すなわち、位相差検出回路２３２は、検出信号の位相と駆動電圧信号の位相との位相差を検出している。そして、この位相差検出回路２３２は、平均位相差に相当する電圧値を有する位相差信号ＳＰＤを比較回路２３４に出力する。
定電圧回路２３３は、予め求めた検出信号ＳＤ１またはＳＤ２の位相と、出力信号Ｓｄｒの位相との最適な位相差に相当する電圧値を有する基準位相差信号ＳＲＥＦを比較回路２３４に出力する。
【００５２】
比較回路２３４は、定電圧回路２３３から出力される基準位相差信号ＳＲＥＦの比較電圧値と、位相差検出回路２３２から出力される位相差信号ＳＰＤの電圧値とを比較して、電圧調整回路２３５に比較結果信号ＳＣＴを出力する。この比較回路２３４は、位相差信号ＳＰＤの電圧値が基準位相差信号ＳＲＥＦ以上である場合に、比較結果信号ＳＣＴとしてハイレベルの信号ＳＣＴＨを電圧調整回路２３５に出力する。また、この比較回路２３４は、位相差信号ＳＰＤの電圧値が基準位相差信号ＳＲＥＦより小さい場合に、比較結果信号ＳＣＴとしてローレベルの信号ＳＣＴＬを電圧調整回路２３５に出力する。
【００５３】
電圧調整回路２３５は、比較回路２３４から出力される比較結果信号ＳＣＴに応じて、駆動信号供給手段２１０の可変周波数発振回路２１３に出力される周波数制御電圧信号ＳＶＣの電圧値を所定電圧値単位で変化させる回路である。すなわち、この電圧調整回路２３５は、比較回路２３４から出力されるハイレベルの信号ＳＣＴＨを入力した場合、周波数制御電圧信号ＳＶＣの電圧値を所定電圧だけ上昇させる。また、この電圧調整回路２３５は、比較回路２３４から出力されるローレベルの信号ＳＣＴＬを入力した場合、周波数制御電圧信号ＳＶＣの電圧値を所定電圧だけ下降させる。また、電圧調整回路２３５は、初期値を記憶しており、圧電アクチュエータＡの駆動開始時には、この初期値を電圧値とする周波数制御電圧信号ＳＶＣを可変周波数発振回路２１３に出力する。
【００５４】
［１−５．圧電アクチュエータＡの駆動方法］
図１２は、圧電アクチュエータＡの駆動方法を説明するためのフローチャートである。図１３は、駆動装置２００の動作を示すタイミングチャートである。
以下に、図１２および図１３を参照して、上述した駆動装置２００による圧電アクチュエータＡの駆動方法を説明する。
電圧調整回路２３５は、圧電アクチュエータＡを駆動する旨の信号を入力すると、予め設定された初期値の周波数制御電圧信号ＳＶＣを駆動信号供給手段２１０の可変周波数発振回路２１３に出力する。そして、可変周波数発振回路２１３は、この周波数制御電圧信号ＳＶＣを入力することで、初期値に対応した駆動周波数の出力信号Ｓｄｒをドライバ制御手段２１２に出力する。
また、正転／逆転切換回路２２０は、圧電アクチュエータＡを駆動してロータ１００を正回転または逆回転する旨の信号を入力すると、駆動信号供給手段２１０のドライバ制御手段２１２および検出制御手段２３０の入力切換手段２３１に所定の信号ＰＬを出力する（ステップＳ１）。
そして、ドライバ制御手段２１２および検出制御手段２３０は、正転／逆転切換回路２２０からの信号ＰＬがロータ１００を正回転させる旨の信号であるか否かを判定する（ステップＳ２）。すなわち、ロータ１００を正回転させる旨のハイレベルの信号ＰＬであるのか、または、ロータ１００を逆回転させる旨のローレベルの信号ＰＬであるのかを判定する。
【００５５】
検出制御手段２３０は、ステップＳ２において、「Ｙｅｓ」と判定した場合、すなわち、ハイレベルの信号ＰＬを入力した場合には、アナログスイッチ２３１Ａを介して検出信号ＳＤ２を入力可能な状態となる（ステップＳ３Ａ）。また、検出制御手段２３０は、アナログスイッチ２３１Ｂを介したアナログ信号の入力を遮断する状態となる。
ドライバ制御手段２１２は、ステップＳ２において、「Ｙｅｓ」と判定した場合、すなわち、ハイレベルの信号ＰＬを入力した場合には、可変周波数発振回路２１３からの出力信号Ｓｄｒに応じた駆動周波数を有する第１の制御信号をドライバ回路２１１１，２１１３，２１１４に出力する。また、ドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１２に対して、第２の制御信号を出力する（ステップＳ４Ａ）。具体的に、ドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１１，２１１３に対して、図１３に示すように、これらドライバ回路２１１１，２１１３のＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂを交互にＯＮ状態にする信号Ｐ１，Ｎ１，Ｐ３を出力する。また、ドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１４に対して、図１３に示すように、ドライバ回路２１１１，２１１３に出力する信号Ｐ１，Ｎ１，Ｐ３とは逆位相の信号Ｐ４を出力する。さらに、ドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１２に対して、図１３に示すように、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＢをＯＦＦ状態にする信号Ｐ２，Ｎ２を出力する。
【００５６】
ステップＳ４Ａにおいて、ドライバ制御手段２１２が信号Ｐ１，Ｎ１，Ｐ２，Ｎ２，Ｐ３，Ｐ４をドライバ回路２１１に出力することで、ドライバ回路２１１１，２１１３におけるＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂの接続部分から、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５に所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３が出力される。また、ドライバ回路２１１４におけるＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂの接続部分から、補強板３２に駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３とは逆位相の駆動電圧信号Ｏ４が出力される（ステップＳ５Ａ）。
【００５７】
ステップＳ５Ａにおいて、ドライバ回路２１１から駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ４が出力されることで、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５と補強板３２との間に＋Ｖ，−Ｖの電位差が生じ、電極Ｔ１，Ｔ３，Ｔ５が形成された部分の圧電素子３０，３１が伸縮運動して振動体１０が振動し、当接部３６が所定方向での楕円軌道を描く運動を開始する。そして、当接部３６の回転により、ロータ１００が正回転（図１０（Ａ））で駆動する（ステップＳ６Ａ）。
【００５８】
この際、ドライバ回路２１１２において、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂは共にＯＦＦ状態であり、これらＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂの接続部分は、ハイインピーダンス状態となる。そして、振動体１０の振動により、電極Ｔ２，Ｔ４の接続点Ｐ２４から検出信号ＳＤ２が出力され、検出制御手段２３０に入力される（ステップＳ７Ａ）。
【００５９】
そして、検出制御手段２３０に入力された検出信号は、入力切換手段２３１のコンパレータ２３１Ｄにより矩形波として位相差検出回路２３２に出力される。この後、位相差検出回路２３２は、可変周波数発振回路２１３からドライバ制御手段２１２に出力される出力信号Ｓｄｒと検出信号（ＳＤ２）との位相差を検出して位相差信号ＳＰＤを生成し、該位相差信号ＳＰＤを比較回路２３４に出力する（ステップＳ８）。
【００６０】
比較回路２３４は、位相差信号ＳＰＤの電圧値が定電圧回路２３３から出力される基準位相差信号ＳＲＥＦの比較電圧値以上であるか否かを判定する（ステップＳ９）。すなわち、比較回路２３４は、検出した位相差が基準位相差以上であるか否かを判定する。
ここで、比較回路２３４は、「Ｙｅｓ」と判定した場合、すなわち、検出した位相差が基準位相差以上であると判定した場合には、ハイレベルの比較結果信号ＳＣＴＨを電圧調整回路２３５に出力する（ステップＳ１０Ａ）。一方、比較回路２３４は、「Ｎｏ」と判定した場合、すなわち、検出した位相差が基準位相差に満たないと判定した場合には、ローレベルの比較結果信号ＳＣＴＬを電圧調整回路２３５に出力する（ステップＳ１０Ｂ）。
【００６１】
電圧調整回路２３５は、ステップＳ１０Ａ，Ｓ１０Ｂにより出力された比較結果信号ＳＣＴＨ，ＳＣＴＬに応じて、可変周波数発振回路２１３に出力する周波数制御電圧信号ＳＶＣの電圧値を変更する。そして、可変周波数発振回路２１３は、電圧値が変更された周波数制御電圧信号ＳＶＣに応じて発振する周波数を変更し、振動体１０に供給される駆動電圧信号の駆動周波数が変更される（ステップＳ１１）。具体的に、電圧調整回路２３５は、ステップＳ１０Ａにより比較結果信号ＳＣＴＨを入力すると、周波数制御電圧信号ＳＶＣの電圧値を所定電圧値だけ増加させる。この周波数制御電圧信号ＳＶＣの電圧値の増加により、振動体１０に供給される駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ４の駆動周波数が増加する。また、電圧調整回路２３５は、ステップＳ１０Ｂにより比較結果信号ＳＣＴＬを入力すると、周波数制御電圧信号ＳＶＣの電圧値を所定電圧減少させる。この周波数制御電圧信号ＳＶＣの電圧値の減少により、振動体１０に供給される駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ４の駆動周波数が減少する。
【００６２】
ステップＳ１１の後、再度、ステップＳ１に移行し、ステップＳ１，Ｓ２，３Ａ〜Ｓ７Ａ，Ｓ８〜Ｓ１１を繰り返し実施することで、駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ４の駆動周波数が調整され、検出される検出信号ＳＤ２と出力信号Ｓｄｒとの位相差が基準位相差近傍に位置付けられ、振動体１０に設計上の最適な駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ３，Ｏ４が供給される。そして、当接部３６は、ロータ１００を正回転で高効率に駆動させる最適な形状を有する楕円軌道を描いて運動する。
【００６３】
ここで、ステップＳ１，Ｓ２，３Ａ〜Ｓ７Ａ，Ｓ８〜Ｓ１１を繰り返し実施している際に、ステップＳ１において、正転／逆転切換回路２２０は、ロータ１００の逆回転を実施する旨の信号を入力すると、ドライバ制御手段２１２および検出制御手段２３０の入力切換手段２３１にローレベルの信号ＰＬを出力する。
そして、検出制御手段２３０は、ステップＳ２において、「Ｎｏ」と判定し、アナログスイッチ２３１Ｂを介して検出信号ＳＤ１を入力可能な状態に切り換える（ステップＳ３Ｂ）。また、検出制御手段２３０は、アナログスイッチ２３１Ａを介したアナログ信号の入力を遮断する状態に切り換える。
ドライバ制御手段２１２は、ステップＳ２において、「Ｎｏ」と判定し、可変周波数発振回路２１３からの出力信号Ｓｄｒに応じた駆動周波数を有する第１の制御信号をドライバ回路２１１２，２１１３，２１１４に出力する。また、ドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１１に対して、第２の制御信号を出力する（ステップＳ４Ｂ）。すなわち、ドライバ制御手段２１２は、正転／逆転切換回路２２０からの信号ＰＬ（ハイレベル・ローレベル）に応じて、ドライバ回路２１１１，２１１２に出力する制御信号（第１・第２）を切り換え、ドライバ回路２１１３，２１１４には、常時、第１の制御信号を出力する。具体的に、ドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１２，２１１３に対して、図１３に示すように、これらＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂを交互にＯＮ状態にする信号Ｐ２，Ｎ２，Ｐ３を出力する。また、ドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１４に対して、図１３に示すように、ドライバ回路２１１２，２１１３に出力する信号Ｐ２，Ｎ２，Ｐ３とは逆位相の信号Ｐ４を出力する。さらに、ドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１１に対して、図１３に示すように、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルトランジスタ２１１ＢをＯＦＦ状態にする信号Ｐ１，Ｎ１を出力する。
【００６４】
ステップＳ４Ｂにおいて、ドライバ制御手段２１２が信号Ｐ１，Ｎ１，Ｐ２，Ｎ２，Ｐ３，Ｐ４をドライバ回路２１１に出力することで、ドライバ回路２１１２，２１１３におけるＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂの接続部分から、電極Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５に所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ２，Ｏ３が出力される。また、ドライバ回路２１１４におけるＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂの接続部分から、補強板３２に駆動電圧信号Ｏ２，Ｏ３とは逆位相の駆動電圧信号Ｏ４が出力される（ステップＳ５Ｂ）。
【００６５】
ステップＳ４Ｂにおいて、ドライバ回路２１１から駆動電圧信号Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４が出力されることで、電極Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５と補強板３２との間に＋Ｖ，−Ｖの電位差が生じ、電極Ｔ２，Ｔ４，Ｔ５が形成された部分の圧電素子３０，３１が伸縮運動して振動体１０が振動し、当接部３６が所定方向と逆方向の楕円軌道を描く運動を開始する。そして、当接部３６の回転により、ロータ１００が逆回転（図１０（Ｂ））で駆動する（ステップＳ６Ｂ）。
【００６６】
この際、ドライバ回路２１１１において、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂは共にＯＦＦ状態であり、これらＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂの接続部分は、ハイインピーダンス状態となる。そして、振動体１０の振動により、電極Ｔ１，Ｔ３の接続点Ｐ１３から検出信号ＳＤ１が出力され、検出制御手段２３０に入力される（ステップＳ７Ｂ）。
【００６７】
このステップＳ７Ｂの後は、ロータ１００を正回転で駆動させる際と同様に、ステップＳ８にて位相差が検出され、ステップＳ９およびＳ１０Ａ，１０Ｂにて検出された位相差と基準位相差とが比較され、ステップＳ１１にて駆動周波数が調整される。
そして、ステップＳ１，Ｓ２，Ｓ３Ｂ〜Ｓ７Ｂ，Ｓ８〜Ｓ１１を繰り返し実施することで、駆動電圧信号Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４の駆動周波数が調整され、検出される検出信号ＳＤ１と出力信号Ｓｄｒとの位相差が基準位相差近傍に位置付けられ、振動体１０に設計上の最適な駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ２，Ｏ３，Ｏ４が供給される。そして、当接部３６は、ロータ１００を逆回転で高効率に駆動させる最適な形状を有する逆回転の楕円軌道を描いて運動する。
【００６８】
なお、上述した駆動装置２００による制御にて、圧電アクチュエータＡが駆動されることにより、ロータ１００が回転し、これに伴って日回し中間車４０（図１）が回転する。そして、日回し中間車４０が回転する過程において、板バネ６４と接触子６５とが接触する。駆動装置２００は、この接触状態を検出することで、日車５０が１歯分（１日分の日付範囲に相当する）だけ回動したことを検出する。そして、駆動装置２００は、日車５０の回動を検出しつつ、上述した圧電アクチュエータＡの駆動を適宜、停止する。
【００６９】
［１−６．第１実施形態の効果］
上述した第１実施形態では、以下のような効果がある。
（１）駆動装置２００は、ドライバ回路２１１、ドライバ制御手段２１２、および正転／逆転切換回路２２０を具備した構成である。ドライバ回路２１１は、４つのドライバ回路２１１１，２１１２，２１１３，２１１４から構成され、それぞれＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂが直列に接続されて構成されている。ドライバ制御手段２１２は、これらドライバ回路２１１を制御し、該ドライバ回路２１１のトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂの接続部分を介して所定の駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ１〜Ｏ４を電極Ｔ１，Ｔ３の接続点Ｐ１３または電極Ｔ２，Ｔ４の接続点Ｐ２４のいずれかの接続点、電極Ｔ５、および補強板３２に供給させる。そして、ドライバ制御手段２１２は、振動体１０の振動により当接部３６を所定方向で回転させ、ロータ１００を所定方向に駆動させる。このドライバ制御手段２１２は、ドライバ回路２１１１およびドライバ回路２１１２のいずれか一方、ドライバ回路２１１３、およびドライバ回路２１１４に、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂを交互にＯＮ状態にする第１の制御信号を出力するとともに、ドライバ回路２１１１およびドライバ回路２１１２のうちのいずれか他方に、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＢをＯＦＦ状態にする第２の制御信号を出力して、当接部３６の回転により、ロータ１００を所定方向に駆動させる。ここで、ドライバ制御手段２１２は、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号に応じて、第１の制御信号および第２の制御信号を切り換えてドライバ回路２１１１およびドライバ回路２１１２に供給し、ロータ１００の駆動方向を切り換える。このことにより、ロータ１００の駆動方向の切り換えを電気的な制御にて容易に実施できる。また、このような構成により、ロータ１００の駆動方向の切り換えをリレースイッチ等の電気機械式のスイッチ、または、アナログスイッチ等にて実施する構成と比較して、駆動装置２００の小型化および消費電流の低減を図れる。特に、ドライバ回路２１１およびドライバ制御手段２１２をＩＣ化することで、これらサイズを小さくでき、駆動装置２００のさらなる小型化を図れる。また、ドライバ回路２１１を、Ｐチャネルトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルトランジスタ２１１Ｂにて構成しているので、ドライバ回路２１１を例えばＰＮＰ型トランジスタおよびＮＰＮ型トランジスタにて構成する場合に比較して、消費電流を低減できる。
【００７０】
（２）駆動装置２００は、検出制御手段２３０を具備した構成である。このことにより、検出制御手段２３０がフィードバック制御を実施することで、圧電素子３０，３１の温度特性による設計上の最適駆動周波数の変動、および駆動装置２００の可変周波数発振回路２１３における周波数変動に対応でき、振動体１０の電極Ｔ１〜Ｔ５に常時最適な駆動周波数を有する駆動電圧信号Ｏ１〜Ｏ３を供給できる。したがって、ロータ１００を高効率で駆動させることができる。
【００７１】
（３）検出制御手段２３０は、ドライバ回路２１１が接続される電極Ｔ１，Ｔ３の接続点Ｐ１３および電極Ｔ２，Ｔ４の接続点Ｐ２４と接続され、これら電極Ｔ１〜Ｔ４から出力される検出信号ＳＤ１，ＳＤ２を検出する。このことにより、電極Ｔ１〜Ｔ４は、駆動用電極および振動検出用電極の双方の機能を有する構成となり、駆動用電極および振動検出用電極をそれぞれ有する構成と比較して、圧電アクチュエータＡの構成を簡素化できる。
【００７２】
（４）検出制御手段２３０は、入力切換手段２３１を具備する構成であるので、正転／逆転切換回路２２０から所定の信号ＰＬが出力されることでドライバ制御手段２１２の制御状態が切り換えられた際に、第１の制御信号を入力するドライバ回路２１１１，２１１２のいずれかと接続する接続点Ｐ１３，Ｐ２４から供給される駆動電圧信号の入力を遮断できるとともに、第２の制御信号を入力して２つのトランジスタ２１１Ａ，２１１ＢがＯＦＦ状態となるドライバ回路２１１１，２１１２のいずれかと接続する接続点Ｐ１３，Ｐ２４から検出信号を入力できる。また、電極Ｔ１〜Ｔ４を駆動用電極および振動検出用電極の双方の機能を有する構成としても、入力切換手段２３１によりドライバ制御手段２１２の制御状態の切り換えに応じて駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ２の入力の遮断状態および検出信号ＳＤ１，ＳＤ２の入力状態を容易に切り換えることができ、駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ２と検出信号ＳＤ１，ＳＤ２とが干渉することを回避して検出信号ＳＤ１，ＳＤ２を良好に検出できる。
【００７３】
（５）検出制御手段２３０の入力切換手段２３１は、２つのアナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂ、ＮＯＴ回路２３１Ｃ、およびコンパレータ２３１Ｄを具備する。アナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂは、正転／逆転切換回路２２０から所定の信号ＰＬを入力することで、駆動電圧信号Ｏ１，Ｏ２の入力の遮断状態および検出信号ＳＤ１，ＳＤ２の入力状態を切り換え、所定の駆動電圧信号の入力を遮断し、所定の検出信号を入力する。そして、コンパレータ２３１Ｄは、アナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂから出力される検出信号ＳＤ１，ＳＤ２をパルス信号として出力する。このことにより、２つのアナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂの出力端子と接続する１つのコンパレータ２３１Ｄにて、所定の検出信号をパルス信号に変換できる。したがって、入力切換手段２３１としては、検出信号ＳＤ１，ＳＤ２をそれぞれパルス信号に変換する二つのコンパレータを具備した構成と比較して、１つのみのコンパレータ２３１Ｄを具備した構成で実現でき、駆動装置２００の小型化を図れる。
【００７４】
（６）電極Ｔ１〜Ｔ４のうち、電極Ｔ１，Ｔ３は、接続点Ｐ１３にて接続され、電極Ｔ２，Ｔ４は、接続点Ｐ２４にて接続される。そして、接続点Ｐ１３は、ドライバ回路２１１１におけるトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂの接続部分と接続され、接続点Ｐ２４は、ドライバ回路２１１２におけるトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂの接続部分と接続される。このことにより、ドライバ回路２１１１またはドライバ回路２１１２を介して、電極Ｔ１，Ｔ４または電極Ｔ２，Ｔ３に同一のタイミングで駆動電圧信号Ｏ１またはＯ２を供給できる。したがって、電極Ｔ１〜Ｔ４に応じてドライバを設ける構成と比較して、ドライバ回路２１１の数を減らすことができ、駆動装置２００の回路構成を簡素化できる。また、ドライバ回路２１１と電極Ｔ１〜Ｔ４との配線を容易に実施できる。
【００７５】
（７）また、接続点Ｐ１３は、検出制御手段２３０を構成する入力切換手段２３１のアナログスイッチ２３１Ａと接続され、接続点Ｐ２４は、アナログスイッチ２３１Ｂと接続される。このことにより、アナログスイッチ２３１Ｂまたは２３１Ａを介して、電極Ｔ１，Ｔ４または電極Ｔ２，Ｔ３から同一のタイミングで検出信号ＳＤ１またはＳＤ２を検出できる。したがって、電極Ｔ１〜Ｔ４に応じてアナログスイッチを４つ設ける構成と比較して、入力切換手段２３１のアナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂを２つで構成でき、駆動装置２００の回路構成を簡素化できる。また、入力切換手段２３１と電極Ｔ１〜Ｔ４との配線を容易に実施できる。
【００７６】
（８）電極Ｔ１〜Ｔ５は、振動体１０の駆動効率を考慮して電極間の面積に差を持たせている。そして、これら電極Ｔ１〜Ｔ５間の面積比にドライバ回路２１１間におけるトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂのサイズ比を対応させているので、振動体１０の駆動効率を最適化できる。また、ドライバ回路２１１間におけるトランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂのサイズ比を、ドライバ回路２１１に対応する電極間の面積比と同一に設定しているので、トランジスタ２１１Ａ，２１１Ｂからのリーク電流等を低減し、振動体１０の駆動効率を最適化できる最小限の消費電流で振動体１０を駆動できる。
【００７７】
（９）補強板３２は、振動体１０を補強する機能の他、電極としての機能を有する。そして、駆動信号供給手段２１０は、駆動電圧信号Ｏ３と逆位相の駆動電圧信号Ｏ４を補強板３２に供給する。このことにより、補強板３２をグランドレベルにして、振動体１０を振動させる構成に比較して、圧電素子３０，３１に略２倍の電圧値を有する駆動電圧信号を印加でき、振動体１０の駆動効率を最適化できる。
【００７８】
［２．第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
以下の説明では、前記第１実施形態と同様の構造および同一部材には同一符号を付して、その詳細な説明は省略または簡略化する。
第１実施形態では、検出制御手段２３０の入力切換手段２３１は、アナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂを具備し、これらアナログスイッチ２３１Ａ，２３１Ｂは、正転／逆転切換回路２２０からの信号ＰＬに応じて、検出信号ＳＤ１，ＳＤ２の入力を適宜、遮断、接続する２つの入力状態を切り換える。
これに対して第２実施形態では、検出制御手段２３０の入力切換手段は、複数のゲート回路を具備し、これらゲート回路が、正転／逆転切換回路２２０からの信号ＰＬに応じて、検出信号ＳＤ１，ＳＤ２を適宜、遮断、接続する２つの入力状態を切り換える。
その他の構成に関しては、第１実施形態と同様の構成である。
【００７９】
［２−１．圧電アクチュエータＡの駆動装置の構成］
図１４は、第２実施形態における駆動装置２００の構成を示すブロック図である。
第２実施形態における入力切換手段２３６は、図１４に示すように、２つのコンパレータ２３６Ａ，２３６Ｂと、ゲート回路としての２つのＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６ＤおよびＯＲ回路２３６Ｅとを備えている。
コンパレータ２３６Ａ，２３６Ｂは、各入力端子が電極Ｔ２，Ｔ４の接続点Ｐ２４または電極Ｔ１，Ｔ３の接続点Ｐ１３とそれぞれ接続され、各出力端子がＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄの入力端子にそれぞれ接続される。そして、コンパレータ２３６Ａは、接続点Ｐ２４から入力した検出信号ＳＤ２を基準電圧ＶＲＥＦと比較し、基準電圧ＶＲＥＦよりも大きい場合にハイレベルのパルス信号を、また、基準電圧ＶＲＥＦよりも小さい場合にローレベルのパルス信号をＡＮＤ回路２３６Ｃに出力する。また、コンパレータ２３６Ｂは、接続点Ｐ１３から入力した検出信号ＳＤ１を基準電圧ＶＲＥＦと比較し、基準電圧ＶＲＥＦよりも大きい場合にハイレベルのパルス信号を、また、基準電圧ＶＲＥＦよりも小さい場合にローレベルのパルス信号をＡＮＤ回路２３６Ｄに出力する。
【００８０】
ＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄは、その入力端子が、正転／逆転切換回路２２０と電気的に接続されるとともに、コンパレータ２３６Ａ，２３６Ｂの各出力端子と接続される。そして、ＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄは、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号ＰＬに応じて、コンパレータ２３６Ａ，２３６Ｂから出力される検出信号ＳＤ１，ＳＤ２に基づくパルス信号の入力を遮断、接続する２つの入力状態を切り換える。具体的に、ＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄは、正転／逆転切換回路２２０から出力されるハイレベルの信号を入力することにより、検出信号ＳＤ１，ＳＤ２と同位相のパルス信号を出力する。また、ＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄは、正転／逆転切換回路２２０から出力されるローレベルの信号を入力することにより、検出信号ＳＤ１，ＳＤ２を遮断する。
ＯＲ回路２３６Ｅは、ＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄから出力される検出信号ＳＤ１と同位相のパルス信号および検出信号ＳＤ２と同位相のパルス信号のいずれかを位相差検出回路２３２に出力する。
【００８１】
［２−２．圧電アクチュエータＡの駆動方法］
次に、第２実施形態における圧電アクチュエータＡの駆動方法を説明する。なお、第２実施形態における圧電アクチュエータＡの駆動方法は、第１実施形態と同様に実施でき、以下では、駆動装置２００の動作が異なる部分について詳述する。
ステップＳ１およびＳ２において、正転／逆転切換回路２２０は、ロータ１００を正回転する旨の信号を入力すると、ドライバ制御手段２１２および入力切換手段２３６のＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄにハイレベルの信号ＰＬを出力する。この後、ステップＳ３Ａにおいて、ＡＮＤ回路２３６Ｃは、出力されたハイレベルの信号ＰＬを入力し、コンパレータ２３６Ａを介して入力する検出信号ＳＤ２と同位相のパルス信号を出力可能な状態となる。一方、ＡＮＤ回路２３６Ｃは、出力されたハイレベルの信号ＰＬを反転させ、ローレベルの信号ＰＬを入力するので、コンパレータ２３６Ｂを介して入力するパルス信号を出力することが不可能な状態となる。このため、ＯＲ回路２３６Ｅは、検出信号ＳＤ２と同位相のパルス信号を出力可能な状態となる。したがって、ステップＳ３Ａにおいて、検出制御手段２３０は、入力切換手段２３６を介して検出信号ＳＤ２と同位相のパルス信号を入力可能な状態となる。
【００８２】
そして、ステップＳ７Ａにおいて、ドライバ回路２１１２のＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂの接続部分がハイインピーダンス状態となった時に、検出制御手段２３０は、入力切換手段２３６を介して検出信号ＳＤ２と同位相のパルス信号を入力する。
なお、ステップＳ３ＢおよびＳ７Ｂについては、上述したステップＳ３ＡおよびＳ７Ａに対して、正転／逆転切換回路２２０から出力される信号ＰＬがローレベルの信号ＰＬとなり、ＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄの出力信号が検出信号ＳＤ２からＳＤ１に切り換わることだけが異なる。
【００８３】
［２−３．第２実施形態の効果］
上述した、第２実施形態によれば、前記（１）〜（４）、（６）〜（９）と略同様の効果の他、以下のような効果がある。
（１０）検出制御手段２３０の入力切換手段２３６は、２つのコンパレータ２３６Ａ，２３６Ｂ、２つのＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６Ｄ、およびＯＲ回路２３６Ｅを具備する。ＡＮＤ回路２３６Ｃ，２３６ＤおよびＯＲ回路２３６Ｅは、正転／逆転切換回路２２０から所定の信号ＰＬを入力することで、コンパレータ２３６Ａ，２３６Ｂを介した検出信号ＳＤ１，ＳＤ２の入力状態を切り換え、所定の検出信号を入力し、その他の検出信号の入力を遮断する。このことにより、検出信号ＳＤ１，ＳＤ２の入力状態の切り換えを複数のゲート回路で実現できるので、駆動装置２００の小型化を図れる。また、検出信号ＳＤ１，ＳＤ２の入力状態の切り換えをアナログスイッチにて実施する構成と比較して、特性を向上でき、検出信号ＳＤ１，ＳＤ２の切り換えを円滑に実施できる。
【００８４】
［３．実施形態の変形］
尚、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、以下に示すような変形をも含むものである。
例えば、前記各実施形態では、ドライバ回路２１１として、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂが直列に接続された構成を説明したが、これに限らない。例えば、ドライバ回路２１１として、ＰＮＰ型トランジスタおよびＮＰＮ型トランジスタが直列に接続された構成としてもよい。このような構成によれば、ドライバ回路２１１が、ＰチャネルＭＯＳトランジスタ２１１ＡおよびＮチャネルＭＯＳトランジスタ２１１Ｂが直列に接続された構成に比較して、小さなチップサイズで大きな出力電流を得ることができる。
【００８５】
前記各実施形態では、電極Ｔ１〜Ｔ５は、駆動用電極および振動検出用電極の双方の機能を有する電極Ｔ１〜Ｔ４、および、駆動用電極として機能する電極Ｔ５とする構成を説明したが、これに限らない。例えば、これら電極Ｔ１〜Ｔ５を駆動用電極として機能する構成としてもよい。すなわち、本発明では、ロータ１００の正回転／逆回転を切り換えることができる構成とすればよく、検出制御手段２３０を省略する構成としてもよい。また、電極Ｔ１〜Ｔ５とは別に、振動検出用電極を設け、この振動検出用電極から出力される検出信号を検出制御手段が検出し、この検出した検出信号に基づいて電極Ｔ１〜Ｔ５に供給する駆動電圧信号Ｏ１〜Ｏ３の駆動周波数を調整する構成を採用してもよい。さらに、電極Ｔ１〜Ｔ５のうち、駆動用電極として機能するＴ５を省略する構成としてもよい。さらにまた、電極の配置、電極の数は、前述した実施形態に限らず、その他の電極の配置構成、および電極の数量にて構成してもよい。
【００８６】
前記各実施形態では、検出制御手段２３０は、出力信号Ｓｄｒの位相と検出信号ＳＤ１または検出信号ＳＤ２の位相との位相差を検出し、この位相差が基準位相差に近づくように、駆動周波数を調整させる制御を実施していたが、これに限らない。例えば、検出制御手段２３０が遅延回路を具備した構成とし、検出した位相差と従前に検出された位相差とを比較回路２３４にて比較させ、この比較情報に基づいて駆動周波数を調整させる構成を採用してもよい。また、基準位相差を、例えば、位相差に対する周波数特性の変化に対応して変更できる構成を採用してもよい。
【００８７】
前記各実施形態では、検出制御手段２３０は、出力信号Ｓｄｒの位相と検出信号ＳＤ１または検出信号ＳＤ２の位相との位相差を検出していたが、これに限らない。例えば、電極Ｔ１〜Ｔ４のそれぞれから検出信号を検出可能な構成とし、各検出信号間の位相差を検出し、この位相差に基づいて駆動周波数を調整させる構成を採用してもよい。検出信号の検出は、以下のような構成にて実施できる。
すなわち、ドライバ回路２１１１，２１１２を、電極Ｔ１〜Ｔ４のそれぞれに対応させて４つのドライバ回路で構成する。また、４つのドライバ回路の各トランジスタの接続部分と入力切換手段２３１、または入力切換手段２３６とを接続する。そして、電極Ｔ１，Ｔ３に駆動電圧信号が供給されている際に、電極Ｔ２およびＴ４から入力切換手段２３１または入力切換手段２３６を介してそれぞれ検出信号を検出する。また、電極Ｔ２，Ｔ４に駆動電圧信号が供給されている際に、電極Ｔ１，Ｔ３から入力切換手段２３１または入力切換手段２３６を介してそれぞれ検出信号を検出する。
【００８８】
前記各実施形態では、検出制御手段２３０は、出力信号Ｓｄｒの位相と検出信号ＳＤ１または検出信号ＳＤ２の位相との位相差を検出し、この位相差に基づいて駆動電圧信号の駆動周波数を調整させていたが、これに限らない。例えば、検出信号ＳＤ１または検出信号ＳＤ２の周波数、または振幅に基づいて駆動電圧信号の駆動周波数を調整させる構成を採用してもよい。
【００８９】
前記各実施形態では、補強板３２は、振動体１０を補強する構成の他、電極としての機能を有し、駆動信号供給手段２１０から駆動電圧信号Ｏ４を供給されていたが、駆動信号供給手段２１０のドライバ回路２１１４を省略し、補強板３２を常にグランドレベルに固定する構成を採用してもよい。このような構成では、ドライバ回路２１１の数を減らすことにより、駆動装置２００の小型化を図れる。
前記各実施形態では、ドライバ回路２１１１，２１１２は、第１電極である電極Ｔ１，Ｔ３、第２電極である電極Ｔ２，Ｔ４に対応して設けられていたが、これに限らない。例えば、電極Ｔ１〜Ｔ４に対応して４つのドライバ回路を設ける構成を採用してもよい。
【００９０】
前記各実施形態では、圧電アクチュエータＡ、およびこの圧電アクチュエータＡを駆動する駆動装置２００を時計に具備した構成を説明したが、これに限らず、例えば、以下に示す非接触型ＩＣカードに具備した構成、その他の電子機器に具備した構成を採用してもよい。
図１５は、非接触型ＩＣカードの外観を示す斜視図である。カード４００は、決済機能を有する非接触型ＩＣカードである。
このカード４００は、略箱状の筐体４１０にて外郭が形成され、この筐体４１０の上面略中央部には、該カード４００の長手方向に沿って、内部の後述する残金表示カウンタ４２０を露出する窓部４１０Ａが形成されている。このため、この窓部４１０Ａが情報表示領域となり、この窓部４１０Ａから後述する残金表示カウンタ４２０による所定の情報を観察できる。また、この筐体４１０の上面には、窓部４１０Ａの長手方向に沿って、後述する残金表示カウンタ４２０による表示を補う付帯情報が記載されている。
【００９１】
図１６は、カード４００の内部構成の一例を示す図である。
カード４００は、図１６に示すように、符号表示板としての残金表示カウンタ４２０と、圧電アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４と、駆動装置２００とを備えている。そして、これら残金表示カウンタ４２０および圧電アクチュエータは、駆動装置２００により駆動される。
残金表示カウンタ４２０は、例えば、決済終了後の残金に関する情報を表示する。この残金表示カウンタ４２０は、決済終了後の残金のうち、上位４桁を表示し、カード４００の筐体４１０に記載された付帯情報とともに決済終了後の残金を表示する。この残金表示カウンタ４２０は、第１桁表示部４２１と、第２桁表示部４２２と、第３桁表示部４２３と、第４桁表示部４２４とを備えている。
【００９２】
図１７は、カード４００の断面を示す図である。具体的には、図１６のＸＶＩ
Ｉ−ＸＶＩＩ線における断面図である。
第１桁表示部４２１は、図１６または図１７に示すように、略円盤状に形成され、略中心位置に回転軸４２１Ａを有している。そして、この回転軸４２１Ａが筐体４１０の下面と固定され、第１桁表示部４２１は回転自在に設置されている。この第１桁表示部４２１の上面外周側には、時計回りに０〜９の数字が略等間隔で記載され、上位４桁中の最小桁を表示する。すなわち、第１桁表示部４２１は、回転することで、上面外周側に記載された０〜９の数字が切り替わり、所定の数字が窓部４１０Ａから露出する。
【００９３】
第２桁表示部４２２は、図１６または図１７に示すように、略リング状に形成され、該第２桁表示部４２２の下面に凹部４２２Ａが形成されている。筐体４１０の下面には、略リング状のレール４１０Ｂが形成され、第２桁表示部４２２の凹部４２２Ａと係合する。このため、第２表示部２２は、筐体４１０のレール４１０Ｂに沿って、回転可能となっている。また、この第２桁表示部４２２の上面には、時計回りに０〜９の数字が略等間隔で記載され、上位４桁中の第２桁を表示する。すなわち、第２桁表示部４２２は、回転することで、上面に記載された０〜９の数字が切り替わり、所定の数字が窓部４１０Ａから露出する。
第３桁表示部４２３は、上位４桁中の第３桁を表示する。この第３桁表示部４２３の構造は、第１桁表示部４２１の構造と略同様であり、説明を省略する。
第４桁表示部４２４は、上位４桁中の最大桁を表示する。この第４桁表示部４２４の構造は、第２桁表示部４２２の構造と略同様であり、説明を省略する。
【００９４】
そして、駆動装置２００は、前記各実施形態で説明した圧電アクチュエータＡの駆動方法と略同様の方法により、圧電アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４を駆動する。また、適宜、圧電アクチュエータＡ１、Ａ２，Ａ３，Ａ４の当接部の回転方向を切り換えることで、第１桁表示部４２１、第２桁表示部４２２、第３桁表示部４２３、第４桁表示部４２４の回転方向を切り換える。
なお、この場合において、圧電アクチュエータＡ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４は、駆動装置２００により同期して駆動されるように設定されており、駆動装置２００は、図示しないＩＣカードチップにより決済金額に相当する駆動制御信号が入力されることにより駆動されている。
【発明の効果】
以上に述べたように、本発明によれば、当接部の駆動方向の変更を電気的な制御にて実施し、小型化および消費電流の低減を図れるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】前記各実施形態における圧電アクチュエータが組み込まれた腕時計のカレンダ表示機構の構成を示す平面図。
【図２】前記各実施形態における時計の断面図。
【図３】前記各実施形態におけるカレンダ表示機構の詳細な構成を示す断面図。
【図４】前記各実施形態における圧電アクチュエータの詳細な構成を示す平面図。
【図５】図４における圧電アクチュエータのＶ−Ｖ線断面図。
【図６】前記各実施形態における振動体に設けられた電極の配置位置の一例を示す図。
【図７】前記各実施形態における圧電素子の分極状態の一例を示す図。
【図８】前記各実施形態における圧電素子の分極状態の一例を示す図。
【図９】前記各実施形態における振動体に発生する屈曲振動を示す図。
【図１０】前記各実施形態における振動体の振動による当接部の運動状態を示す図。
【図１１】第１実施形態における圧電アクチュエータの駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１２】前記実施形態における圧電アクチュエータの駆動方法を説明するためのフローチャート。
【図１３】前記実施形態における駆動装置の動作を示すタイミングチャート。
【図１４】第２実施形態における圧電アクチュエータの駆動装置の構成を示すブロック図。
【図１５】前記実施形態の変形例を示す図。
【図１６】前記実施形態の変形例を示す図。
【図１７】前記実施形態の変形例を示す図。
【符号の説明】
１０・・・振動体、３０，３１・・・圧電素子、３６・・・当接部、１００・・・ロータ（被駆動体）、２００・・・駆動装置、２１１，２１１１，２１１２，２１１３，２１１４・・・ドライバ回路、２１１Ａ・・・ＰチャネルＭＯＳトランジスタ（Ｐチャネルトランジスタ）、２１１Ｂ・・・ＮチャネルＭＯＳトランジスタ（Ｎチャネルトランジスタ）、２１２・・・ドライバ制御手段、２２０・・・正転／逆転切換回路（制御状態切換手段）、２３０・・・検出制御手段、２３１，２３６・・・入力切換手段、２３１Ａ，２３１Ｂ・・・アナログスイッチ、２３６Ｃ，２３６Ｄ・・・ＡＮＤ回路（ゲート回路）、２３６Ｅ・・・ＯＲ回路（ゲート回路）、Ａ・・・圧電アクチュエータ、Ｔ１〜Ｔ５・・・電極、ＳＤ１，ＳＤ２・・・検出信号。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a driving device, a timepiece, and an electronic device for a piezoelectric actuator including a vibrating body having a piezoelectric element.
[0002]
[Background Art]
Piezoelectric elements have excellent conversion efficiency from electrical energy to mechanical energy and excellent responsiveness. For this reason, various piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of a piezoelectric element have recently been developed.
As the piezoelectric actuator, a vibrating body having a piezoelectric element is used as a main component.For example, the vibrating body has a plate-shaped reinforcing plate having an abutting portion which is in contact with a driven body at one end, and Some include a piezoelectric element attached to both sides of a reinforcing plate and a plurality of electrodes provided on the upper surface of the piezoelectric element.
Then, a predetermined AC voltage is applied to the plurality of electrodes to excite the vibrating body with longitudinal vibration that expands and contracts in the longitudinal direction of the vibrating body, and to induce bending vibration that oscillates in a direction perpendicular to the vibration direction of the longitudinal vibration. 2. Description of the Related Art A driving device for a piezoelectric actuator including a circuit is known (for example, see Patent Document 1).
By the drive control by such a drive device, the piezoelectric actuator rotates so that the abutting portion of the vibrating body describes an elliptical orbit. The driven body is driven in a predetermined direction by the rotational movement of the contact portion. Here, the driving device includes a switch, and when applying a predetermined AC voltage to the plurality of electrodes, by switching the switch, a state of applying the voltage to one of the plurality of electrodes, and any one of the plurality of electrodes. Or the state applied to the other is switched. By switching the switches in this manner, the rotation direction of the contact portion is changed, that is, the driving direction of the driven body is changed.
[0003]
[Patent Document 1]
JP 2001-268953 A (FIGS. 12 and 13)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the above-mentioned switch is constituted by, for example, a mechanical switch, there is a problem that electrical control cannot be performed.
Further, when the above-mentioned switch is configured by an electromechanical switch such as a relay switch, for example, the size of the switch itself becomes large, and it is difficult to reduce the size of the driving device. In addition, there is a problem that electric power for driving the relay switch becomes relatively large and current consumption increases.
Further, when the above-mentioned switch is configured by, for example, an analog switch, it is necessary to make elements such as a transistor included in the analog switch as large as a drive circuit, and it is difficult to reduce the size of the drive device. There is a problem.
[0005]
In view of such problems, an object of the present invention is to change the driving direction of a driven body by electrical control, and to reduce the size and current consumption of a piezoelectric actuator driving device, a timepiece, And electronic equipment.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
A drive device for a piezoelectric actuator according to the present invention includes a contact portion that contacts a driven body and a piezoelectric element provided with a plurality of electrodes, and a drive signal having a predetermined drive frequency is applied to the plurality of electrodes. A driving device for a piezoelectric actuator including a vibrating body that vibrates by being driven and drives the driven body in a predetermined direction by the vibration of the contact portion, wherein the plurality of electrodes are different from each other in the driven body. A first electrode and a second electrode that vibrate the contact portion so as to be driven in a direction, provided corresponding to the first electrode and the second electrode, and a P-channel transistor and an N-channel transistor are connected in series. A plurality of connected driver circuits and the plurality of driver circuits are controlled, and a drive signal having a predetermined drive frequency is supplied to the first electrode and the first electrode through a connection portion of the transistor. A driver control means for supplying vibrations to one of the electrodes and the second electrode to vibrate the vibrating body, and driving the driven body in a predetermined direction by vibrating the contact portion; and a control state of the driver control means. And a control state switching means for switching between the P-channel transistor and the N-channel transistor in a driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode. And outputting a first control signal to a driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode to turn off the P-channel transistor and the N-channel transistor. To drive the driven body in a predetermined direction, and to input a predetermined signal from the control state switching means. Accordingly, the first control signal and switching between said second control signal is output to the driver circuit, wherein the switching the driving direction of the driven body.
[0007]
Here, as the plurality of electrodes, a configuration having other electrodes in addition to the first electrode and the second electrode may be employed.
In addition, the first electrode and the second electrode may each be configured with one electrode, or may be configured with a plurality of electrodes, respectively.
Further, when each of the first electrode and the second electrode is composed of a plurality of electrodes, the driver circuit may correspond to the plurality of electrodes constituting the first electrode and the second electrode, for example, on a one-to-one basis. May be employed, or a configuration provided corresponding to each of the first electrode and the second electrode including a plurality of electrodes may be employed.
Furthermore, when other electrodes are provided as the plurality of electrodes in addition to the first electrode and the second electrode, a driver circuit may be provided to correspond to the other electrodes.
[0008]
According to the present invention, in the driver circuit, the P-channel transistor and the N-channel transistor are connected in series, and the connection portion is connected to the first electrode and the second electrode. The driver control means controls the plurality of driver circuits, and supplies a drive signal having a predetermined drive frequency to one of the first electrode and the second electrode through a connection portion of the transistor to vibrate the vibrator. Then, the driven body is driven in a predetermined direction. When driving the driven body in a predetermined direction, the driver control means causes a driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode to alternately turn on a P-channel transistor and an N-channel transistor in a first state. And a second control signal for turning off the P-channel transistor and the N-channel transistor to the driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode. Here, the driver control means receives the predetermined signal from the control state switching means, and outputs the first control signal and the second control signal alternately to the driver circuit to drive the driven body. Switch direction. Thus, the switching of the driving direction of the driven body can be performed by electrical control. Further, with such a configuration, as compared with a configuration in which the driving direction of the driven body is switched by an electromechanical switch such as a relay switch, or an analog switch, the downsizing of the driving device and the current consumption are reduced. Can be reduced. In particular, when the driver circuit and the driver control means are integrated circuits (ICs), the size of the driving device can be further reduced. Further, since the driver circuit is configured by P-channel transistors and N-channel transistors, current consumption can be reduced as compared to a case where the driver circuit is configured by, for example, PNP transistors and NPN transistors.
[0009]
A drive device for a piezoelectric actuator according to the present invention includes a contact portion that contacts a driven body and a piezoelectric element provided with a plurality of electrodes, and a drive signal having a predetermined drive frequency is applied to the plurality of electrodes. A driving device for a piezoelectric actuator including a vibrating body that vibrates by being driven and drives the driven body in a predetermined direction by the vibration of the contact portion, wherein the plurality of electrodes are different from each other in the driven body. A first electrode and a second electrode that vibrate the contact portion so as to be driven in a direction, and are provided corresponding to the first electrode and the second electrode, and a PNP transistor and an NPN transistor are connected in series. A plurality of driver circuits connected thereto, the plurality of driver circuits controlling the plurality of driver circuits, and a drive signal having a predetermined drive frequency via the connection portion of the transistor; A driver control means for supplying the power to any one of the second electrodes to vibrate the vibrating body, and driving the driven body in a predetermined direction by vibrating the contact portion; Control state switching means for switching, wherein the driver control means alternately turns on the PNP transistor and the NPN transistor in a driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode. And outputting a second control signal for turning off the PNP transistor and the NPN transistor to a driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode. Output to drive the driven body in a predetermined direction, and by inputting a predetermined signal from the control state switching means, By switching between the first control signal and the second control signal output to said driver circuit, wherein the switching the driving direction of the driven body.
According to the present invention, as the above-described driver circuit, the P-channel transistor and the N-channel transistor are configured by a PNP transistor and an NPN transistor, and the same operation and effect as those of the above-described driving device can be obtained.
Further, since the driver circuit is constituted by PNP transistors and NPN transistors, a large output current can be obtained with a small chip size compared to the case where the driver circuit is constituted by, for example, P-channel transistors and N-channel transistors. be able to.
[0010]
In the driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention, a detection signal output from the electrode due to the vibration of the vibrating body is detected, and the driver control means adjusts the driving frequency of the driving signal based on the detected detection signal. It is preferable to include detection control means.
Here, as the detection control means, for example, a configuration for detecting detection signals output from the first electrode and the second electrode to which the driver circuit is connected can be adopted. Further, as the detection control means, for example, a configuration for detecting a detection signal output from another electrode other than the first electrode and the second electrode to which the driver circuit is not connected can be employed. That is, a configuration in which the plurality of electrodes include the first electrode and the second electrode to which the drive signal is supplied, and the vibration detection electrode that outputs the detection signal may be employed.
Further, as the drive frequency adjustment control by the detection control means, for example, a configuration in which the drive frequency is adjusted based on the frequency, amplitude, phase, or the like of the detected detection signal can be employed.
[0011]
When a drive signal having a predetermined drive frequency is supplied to an electrode of a vibrating body, a frequency oscillation circuit or the like that oscillates at a predetermined frequency is used in the drive device. Here, when a fluctuation range occurs in the oscillation frequency due to the circuit characteristics of the frequency oscillation circuit or the like, the driver control means controls the driver circuit, and the driving of the electrode of the vibrating body having the optimal driving frequency in design is performed. It is difficult to always apply a signal. Further, even when the optimal driving frequency in design of the piezoelectric actuator fluctuates due to disturbance such as temperature, it is difficult to always apply a driving signal having the optimal driving frequency to the electrodes of the vibrating body. For this reason, it is difficult to drive the driven body with high efficiency.
In the present invention, the driving device has a configuration including the detection control means. Thereby, even when the drive frequency of the drive signal supplied due to the circuit characteristics of the drive device fluctuates, or when the optimal drive frequency in design due to the temperature characteristics of the piezoelectric actuator fluctuates, Under the control of the detection control means, it is possible to always supply a drive signal having an optimum drive frequency to the electrodes of the vibrating body. Therefore, the driven body can be driven with high efficiency.
[0012]
In the driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention, the detection control unit detects a phase difference between the drive signal and the detection signal, and based on the detected phase difference, sends the drive frequency of the drive signal to the driver control unit. Is preferably adjusted.
Here, as the drive frequency adjustment control by the detection control means, for example, the detected phase difference is compared with a reference phase difference corresponding to a preset optimal drive frequency in design, and the detected phase difference is used as a reference. A configuration in which the drive frequency is adjusted so as to approach the phase difference can be adopted. Further, for example, a configuration may be adopted in which the detected phase difference is compared with a previously detected phase difference, and the drive frequency is adjusted based on the comparison information.
In the present invention, the detection control means causes the driver control means to adjust the drive frequency of the drive signal based on the phase difference between the drive signal and the detection signal. Thus, the adjustment of the driving frequency can be performed by simple processing based on the phase difference between the signals. Further, in the case of detecting the detection signals output from other electrodes other than the first electrode and the second electrode to which the driver circuit is not connected, it is necessary to detect a plurality of detection signals from a plurality of electrodes. In addition, the wiring between the piezoelectric actuator and the detection control means can be simplified.
[0013]
In the piezoelectric actuator drive device of the present invention, the detection control means detects a plurality of detection signals output from the plurality of electrodes, detects a phase difference between the detected plurality of detection signals, and detects the detection. It is preferable that the driver control means adjusts the drive frequency of the drive signal based on the phase difference.
In the present invention, the detection control means detects a plurality of detection signals and causes the driver control means to adjust the drive frequency of the drive signal based on the phase difference between the detection signals. Thus, the adjustment of the driving frequency can be performed by simple processing based on the phase difference between the signals. Further, compared to the adjustment of the drive frequency based on the phase difference between the drive signal and the detection signal, the optimal adjustment control of the drive frequency can be performed.
[0014]
In the driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention, the detection control means is connected to a connection portion of the transistor, and the drive supplied from the driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode. Input switching means for interrupting signal input and inputting a detection signal output from one of the first electrode and the second electrode, wherein the input switching means receives a predetermined signal from the control state switching means. It is preferable that the input state of the drive signal and the input state of the detection signal are switched by inputting the signal of (1).
In the present invention, the detection control means is configured to detect a detection signal output from the first electrode and the second electrode to which the driver circuit is connected. Thereby, the first electrode and the second electrode can be configured to have both functions of the driving electrode and the vibration detecting electrode, and compared with the configuration having the driving electrode and the vibration detecting electrode, respectively. The configuration of the piezoelectric actuator can be simplified.
Further, the detection control means includes an input switching means. The input switching means inputs a predetermined signal from the control state switching means, for example, as described below, for example, as described below, the input state of the detection signal and the drive signal. Switch off state.
[0015]
That is, the input switching means controls the driver circuit in response to a signal from the control state switching means to drive the driven body in a predetermined direction, and the driver control means controls the driver circuit corresponding to the first electrode to the first electrode. When the drive signal is supplied to the first electrode, the input of the drive signal supplied from the driver circuit corresponding to the first electrode is cut off, and the detection signal output from the second electrode is input. Also, the input switching means controls the driver circuit in response to a signal from the control state switching means for driving the driven body in a direction opposite to the predetermined direction, and the driver control means controls the driver circuit corresponding to the second electrode. When the drive signal is supplied to the second electrode, the input of the drive signal supplied from the driver circuit corresponding to the second electrode is cut off, and the detection signal output from the first electrode is input. With this, when the control state of the driver control means is switched by outputting a predetermined signal from the control state switching means, the input switching means inputs the second control signal and turns off the two transistors. The detection signal can always be input from the electrode connected to the driver circuit that is in the state. Further, even when the plurality of electrodes are configured to have both functions of the driving electrode and the vibration detecting electrode, the input switching means interrupts the input of the driving signal in accordance with the switching of the control state of the driver control means. The state and the input state of the detection signal can be easily switched, and interference between the drive signal and the detection signal can be avoided and the detection signal can be input well.
[0016]
In the driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention, the input switching unit switches a plurality of input signals to switch the input signal blocking state and the detection signal input state by inputting a predetermined signal from the control state switching unit. Preferably, an analog switch is provided.
Here, when the phase difference between signals is detected by the detection control means, it is necessary to convert an input detection signal (analog signal) into a pulse signal. For this reason, the detection control means may be configured to include, for example, a plurality of comparators that convert a plurality of input analog signals into pulse signals. However, in such a configuration, in the detection control means, the number of comparators constituting the detection control means increases, and it is difficult to reduce the size of the driving device.
In the present invention, the input switching means of the detection control means includes a plurality of analog switches, and the analog switches receive a predetermined signal from the control state switching means, thereby cutting off the input of the drive signal and detecting the detection signal. Are switched to interrupt input of a predetermined drive signal and input a predetermined detection signal. Thus, for example, one comparator or the like connected to the output terminals of a plurality of analog switches can convert a predetermined detection signal into a pulse signal. Therefore, as compared with a configuration including a plurality of comparators each of which converts a plurality of detection signals into a pulse signal, the detection control unit can be realized with a configuration including only one comparator and the like. Can be achieved.
[0017]
In the driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention, the input switching unit switches a plurality of input signals to switch the input signal blocking state and the detection signal input state by inputting a predetermined signal from the control state switching unit. Preferably, a gate circuit is provided.
According to the present invention, the input switching means of the detection control means includes a plurality of gate circuits, and these gate circuits input a predetermined signal from the control state switching means to cut off the input of the drive signal and the detection signal. Are switched to interrupt input of a predetermined drive signal and input a predetermined detection signal. Thus, the switching of the input state of the drive signal and the switching of the input state of the detection signal are realized by the plurality of gate circuits, so that the drive device can be downsized. Further, as compared with a configuration in which the cutoff state of the input of the drive signal and the switching of the input state of the detection signal are performed by a plurality of analog switches, the characteristics can be improved and the detection signal can be switched smoothly.
[0018]
In the driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention, the first electrode and the second electrode are formed of a plurality of electrodes, and the plurality of driver circuits are formed of a plurality of electrodes forming the first electrode and the second electrode. It is preferable to be provided correspondingly.
In the present invention, the plurality of driver circuits are provided so as to correspond one-to-one to the plurality of electrodes constituting the first electrode and the second electrode. This allows the driver control means and the driver circuit to reliably vibrate the abutting portion and to reliably drive the driven body in a predetermined direction.
[0019]
In the driving device for a piezoelectric actuator according to the present invention, the first electrode and the second electrode are configured by a plurality of electrodes, and the plurality of driver circuits are configured by the first electrode and the second electrode configured by a plurality of electrodes. Preferably, it is provided corresponding to the electrode.
In the present invention, each of the first electrode and the second electrode including a plurality of electrodes is connected to a connection portion of a transistor in the same driver circuit. Thus, even when the first electrode and the second electrode each including a plurality of electrodes are separated from each other on the piezoelectric element, a drive signal can be supplied through the same driver circuit. Therefore, the number of driver circuits can be reduced and the circuit configuration of the driving device can be simplified as compared with a configuration in which a driver circuit is provided so as to correspond one-to-one to a plurality of electrodes to which drive signals are supplied. Further, wiring between the driver circuit and the electrode can be easily implemented.
Similarly, when the driving device includes detection control means, and the detection control means is connected to a connection portion of the transistor in the driver circuit, the input switching means constituting the detection control means also includes a plurality of detection control means. Compared to a configuration in which analog switches or gate circuits are provided so as to correspond to the electrodes one-to-one, the number of these analog switches or gate circuits can be reduced, and the circuit configuration of the driving device is simplified. it can. Also, the wiring between the input switching means and the electrodes can be easily implemented.
[0020]
In the piezoelectric actuator driving device according to the aspect of the invention, it is preferable that a size ratio of the transistor among the plurality of driver circuits is set to be equal to an area ratio between the plurality of electrodes corresponding to the plurality of driver circuits. .
According to the present invention, for example, in a case where a plurality of electrodes have a difference in the area between the electrodes in consideration of the driving efficiency of the vibrator, the area ratio between the electrodes is determined by the ratio of the transistors in the plurality of driver circuits. By adjusting the size ratio, the driving efficiency of the vibrating body can be optimized. In addition, by setting the size ratio of the transistor among the plurality of driver circuits to be the same as the area ratio between the plurality of electrodes corresponding to the plurality of driver circuits, it is possible to reduce a leakage current from the transistor and to drive the vibrating body. The vibrator can be driven with the minimum current consumption that can optimize the efficiency.
[0021]
A timepiece according to the present invention includes a contact portion that contacts a driven body, and a piezoelectric element provided with a plurality of electrodes, and vibrates when a drive signal having a predetermined drive frequency is given to the plurality of electrodes. The piezoelectric actuator includes a piezoelectric actuator including a vibrating body that drives the driven body in a predetermined direction by the vibration of the contact portion, and the driving device described above.
According to the present invention, since the timepiece includes the piezoelectric actuator and the above-described driving device, the same operation and effect as those of the above-described driving device can be enjoyed. Further, the timepiece can be easily switched in a driving direction of a calendar display mechanism as a driven body inside the timepiece while the size and the current consumption of the timepiece are reduced by the piezoelectric actuator and the driving device.
[0022]
An electronic device according to an aspect of the invention includes a contact portion that contacts a driven body and a piezoelectric element provided with a plurality of electrodes, and a drive signal having a predetermined drive frequency is given to the plurality of electrodes. It is characterized by comprising a piezoelectric actuator having a vibrating body that vibrates and drives the driven body in a predetermined direction by the vibration of the contact portion, and the above-described driving device.
According to the present invention, since the electronic apparatus includes the piezoelectric actuator and the above-described driving device, the same operation and effect as those of the above-described driving device can be enjoyed. Further, the electronic device can easily switch the driving direction of the driven body inside or outside the electronic device while reducing the size and the current consumption by the piezoelectric actuator and the driving device.
[0023]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
[1. First Embodiment]
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[1-1. overall structure]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a calendar display mechanism of a wristwatch incorporating a piezoelectric actuator A according to the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the main parts of the calendar display mechanism include a piezoelectric actuator A, a rotor 100 as a driven body that is rotationally driven by the piezoelectric actuator A, and a reduction wheel that transmits the rotation of the rotor 100 while reducing the rotation. The vehicle is roughly constituted by a train and a date wheel 50 that is rotated by a driving force transmitted via a reduction gear train. The reduction gear train includes a date driving intermediate wheel 40 and a date driving wheel 60. The piezoelectric actuator A has a flat, strip-shaped vibrating body 10, and the vibrating body 10 is arranged such that its tip end is in contact with the outer peripheral surface of the rotor 100.
[0024]
FIG. 2 is a sectional view of the timepiece shown in FIG.
In FIG. 2, a calendar display mechanism including a piezoelectric actuator A is incorporated in a mesh portion. A disk-shaped dial 70 is provided above the calendar display mechanism. A window 71 for displaying a date is provided at a part of the outer peripheral portion of the dial 70 so that the date of the date dial 50 can be seen through the window 71. Further, below the dial 70, a movement 73 for driving the hands 72 and a drive circuit (not shown) are provided.
[0025]
FIG. 3 is a sectional view showing a detailed configuration of the calendar display mechanism in FIG.
As shown in FIG. 3, the timepiece includes a main plate 103 serving as a first bottom plate, and a second bottom plate 104 arranged differently from the main plate 103. A shaft 101 for supporting the rotor 100 of the calendar display mechanism stands upright on the main plate 103. The rotor 100 has a bearing (not shown) on its lower surface, and the tip of the shaft 101 is housed in the bearing. Therefore, the rotor 100 can rotate using the shaft 101 as a rotation axis. Above the rotor 100, a gear 100C that is coaxial with the rotor 100 and rotates together with the rotor 100 is provided.
[0026]
On the bottom plate 104, a shaft 41 for supporting the date turning intermediate wheel 40 is upright. A bearing (not shown) is provided on a lower surface of the date intermediate wheel 40, and a tip end portion of the shaft 41 is accommodated in the bearing. The date intermediate wheel 40 includes a large diameter portion 4B and a small diameter portion 4A. The small-diameter portion 4A has a cylindrical shape slightly smaller in diameter than the large-diameter portion 4B, and has a substantially square cutout 4C formed on the outer peripheral surface thereof. The small diameter portion 4A is fixed concentrically with the large diameter portion 4B. The upper gear 100C of the rotor 100 meshes with the large diameter portion 4B. Therefore, the date intermediate wheel 40 including the large-diameter portion 4B and the small-diameter portion 4A rotates with the shaft 41 as a rotation axis in conjunction with the rotation of the rotor 100.
[0027]
As shown in FIG. 1, the date wheel 50 has a ring shape, and has an internal gear 5A formed on an inner peripheral surface thereof. The date wheel 60 has a five-tooth gear and meshes with the internal gear 5A. As shown in FIG. 3, a shaft 61 is provided at the center of the date indicator wheel 60, and is loosely inserted into a through hole 62 formed in the bottom plate 104. The through hole 62 is formed to be long along the rotation direction of the date indicator 50.
One end of the plate spring 63 is fixed to the bottom plate 104, and the other end thereof presses the shaft 61 in the upper right direction in FIG. 1. Then, the leaf spring 63 urges the shaft 61 and the date driving wheel 60. The urging action of the leaf spring 63 also prevents the date wheel 50 from swinging.
[0028]
One end of the leaf spring 64 is screwed to the bottom plate 104, and the other end is formed with a distal end portion 64A bent in a substantially V shape. The contact 65 is arranged so as to come into contact with the leaf spring 64 when the date intermediate wheel 40 rotates and the tip end portion 64A enters the notch 4C. A predetermined voltage is applied to the leaf spring 64. When the leaf spring 64 contacts the contact 65, the voltage is also applied to the contact 65. Therefore, the date feeding state can be detected by detecting the voltage of the contact 65. Note that a manually driven wheel that meshes with the internal gear 5A may be provided, and when the user performs a predetermined operation on a crown (not shown), the date wheel 50 may be driven.
[0029]
In the above configuration, the vibrating body 10 of the piezoelectric actuator A vibrates in a plane including its plate surface when a driving voltage is applied from a driving device described later. The outer peripheral surface of the rotor 100 is beaten by the vibration generated in the vibrating body 10, and is driven to rotate clockwise as indicated by an arrow in FIG. The rotation of the rotor 100 is transmitted to the date indicator wheel 60 via the date indicator intermediate wheel 40, and the date indicator wheel 60 rotates the date indicator wheel 50 clockwise.
[0030]
Here, the transmission of the force from the vibrating body 10 to the rotor 100, the transmission of the force from the rotor 100 to the reduction gear train, and the transmission of the force from the reduction gear train to the date wheel 50 are all transmissions of the force parallel to the plate surface of the vibration body 10. For this reason, the vibrating body 10 and the rotor 100 are arranged in the same plane instead of stacking the coils and the rotor in the thickness direction unlike the conventional step motor, and the calendar display mechanism can be made thin. Then, since the calendar display mechanism can be made thin, the thickness D of the mesh portion (FIG. 2) can be made thin, and the whole timepiece can be made thin.
Further, according to the present embodiment, since the calendar display mechanism can be housed in the mesh portion (FIG. 2), the movement 73 can be shared between the clock having the calendar display mechanism and the clock having no calendar display mechanism. , Can increase productivity.
In recent years, various wristwatches having a power generation function have been proposed. In such a wristwatch, at least two large components such as a power generation mechanism and a motor mechanism for driving the hand movement must be mounted, and the entire watch has to be mounted. It is difficult to reduce the size. However, if the piezoelectric actuator A according to the present embodiment is used instead of the motor, the hand driving mechanism can be reduced in thickness, and the entire timepiece can be reduced in size.
[0031]
[1-2. Details of piezoelectric actuator]
FIG. 4 is a plan view showing a detailed configuration of the piezoelectric actuator A. FIG. 5 is a sectional view of the piezoelectric actuator A taken along line VV.
As shown in FIG. 4, the vibrating body 10 is a rectangular plate surrounded by two long sides and two short sides. As shown in FIG. 5, the vibrating body 10 has substantially the same shape as the piezoelectric elements 30 and 31 between two rectangular and plate-shaped piezoelectric elements 30 and 31, and It has a laminated structure with a reinforcing plate 32 made of stainless steel or the like thinner than 31.
By arranging the reinforcing plate 32 between the piezoelectric elements 30 and 31 in this manner, damage to the vibrating body 10 due to an external impact force due to excessive amplitude or dropping of the vibrating body 10 is reduced, and durability is improved. Can be improved. Further, by using the reinforcing plate 32 having a thickness smaller than that of the piezoelectric elements 30 and 31, vibration of the piezoelectric elements 30 and 31 can be prevented as much as possible.
[0032]
Examples of the piezoelectric elements 30 and 31 include lead zirconate titanate (PZT (trademark)), quartz, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate, and scandium niobate. Various materials such as lead can be used.
As shown in FIG. 4, the vibrating body 10 has a contact portion 36 at a substantially central portion of one short side in the width direction. The contact portion 36 is obtained by a method such as cutting and forming the reinforcing plate 32 in FIG. 5, and has a tip portion having a gentle curved surface protruding from the piezoelectric elements 30 and 31. The vibrating body 10 maintains a posture in which the tip of the contact portion 36 contacts the outer peripheral surface of the rotor 100. The support member 11 and the spring member 300 are provided on the piezoelectric actuator A in order for the vibrating body 10 to maintain such a posture.
[0033]
In a preferred embodiment, the support member 11 is formed integrally with the reinforcing plate 32 by a method such as cutting and forming the reinforcing plate 32. The support member 11 is an L-shaped member as shown in the figure, and has a vertical portion vertically protruding from substantially the center of one long side of the vibrating body 10 and a vertical portion extending from the tip of the vertical portion to the long side. And a horizontal portion extending toward the rotor 100 side. Here, a pin 39 protruding from the main plate 103 in FIGS. 1 and 3 penetrates through an end 38 of the horizontal portion opposite to the vertical portion. The support member 11 and the vibrating body 10 fixed to the support member 11 are rotatable about the pin 39 as a rotation axis.
[0034]
One end 300A of the spring member 300 is engaged with a substantially central portion 11A of the horizontal portion of the support member 11. In the spring member 300, a pin 300B protruding from the main plate 103 (FIGS. 1 and 3) penetrates a substantially central portion thereof. The spring member 300 is rotatable around the pin 300B as a rotation axis. The other end 300 C of the spring member 300 opposite to the end 300 A is engaged with the main plate 103. In the present embodiment, the pressure at which the contact portion 36 is pressed against the outer peripheral surface of the rotor 100 is adjusted by changing the position of the end portion 300C.
[0035]
Specifically, when the end 300C is displaced clockwise in FIG. 4 around the pin 300B, the force of the one end 300A of the spring member 300 pressing the portion 11A of the support member 11 upward increases. If the other end 300C is displaced counterclockwise, the pressing force decreases. Here, when the force for pressing the support member 11 upward increases, the force for the support member 11 to rotate about the pin 39 in the counterclockwise direction in FIG. Presses the rotor 100. On the other hand, when the force for pressing the support member 11 upward decreases, the force for the support member 11 to rotate clockwise decreases, so that the force for the contact portion 36 to press the rotor 100 decreases. As described above, by adjusting the pressing force applied by the contact portion 36 to the rotor 100, the drive characteristics of the piezoelectric actuator A can be adjusted.
[0036]
In the present embodiment, the contact portion 36 pressed against the outer peripheral surface of the rotor 100 in this way has a curved shape. For this reason, even when the positional relationship between the rotor 100 and the vibrating body 10 varies due to dimensional variations or the like, the contact state between the curved outer peripheral surface of the rotor 100 and the curved contact portion 36 does not change so much. . Therefore, the contact between the rotor 100 and the contact portion 36 can be maintained in a stable state. Further, in the present embodiment, since operations such as polishing need only be performed on the contact portion 36 that comes into contact with the rotor 100, management of the contact portion with the rotor 100 is easy. As the abutting portion 36, a conductor or a non-conductor can be used. However, if the abutting portion 36 is formed of a non-conductor, the piezoelectric elements 30 and 31 can be in contact with the rotor 100 generally formed of metal. Can be prevented from being short-circuited.
[0037]
[1-3. Configuration of electrodes provided on vibrator]
FIG. 6 is a diagram illustrating an example of an arrangement position of the electrodes provided on the vibrating body 10.
In the example shown in FIG. 6, the electrodes T1 to T4 of the piezoelectric element 30 are disposed at four corners of the surface of the rectangular piezoelectric element 30, and the electrode T5 is provided with the electrodes T1, T2 and T3. The length of the piezoelectric element 30 is substantially the same as that of one long side of the piezoelectric element 30 between T4. Although not shown in FIG. 6, the same electrodes T1 to T5 are arranged on the surface of the piezoelectric element 31 so as to face them. Note that the first electrode according to the present invention corresponds to the electrodes T1 and T3, and the second electrode corresponds to the electrodes T2 and T4.
The electrodes T1 and T3 are connected to the electrodes T1 and T3 disposed on the piezoelectric element 30 and the electrodes T1 and T3 disposed on the piezoelectric element 31, and are controlled by a driving device 200, which will be described later, to generate a drive signal at the connection point P13. As a driving voltage signal O1 is supplied, the electrode functions as a driving electrode, and also functions as a vibration detecting electrode that outputs a detection signal SD1 representing the vibration of the vibrating body 10 from this connection point P13. Similarly, the electrodes T2 and T4 are connected to the electrodes T2 and T4 arranged on the piezoelectric element 30 and the electrodes T2 and T4 arranged on the piezoelectric element 31, and the connection point P24 is controlled by the driving device 200 described later. Is supplied with a drive voltage signal O2 as a drive signal, and functions as a drive electrode, and also functions as a vibration detection electrode that outputs a detection signal SD2 representing the vibration of the vibrating body 10 from this connection point P24. The electrode T5 is connected to the electrode T5 disposed on the piezoelectric element 30 and the electrode T5 disposed on the piezoelectric element 31, and a driving voltage signal O3 as a driving signal is supplied from the driving device 200 described later to this connection point P5. It is supplied and functions as a driving electrode. There is a gap between these electrodes T1 to T5, and they are electrically insulated. Here, the reinforcing plate 32 has not only a function of reinforcing the vibrating body 10 but also a function of an electrode, and a driving voltage signal O4 having an opposite phase to the driving voltage signal O3 is supplied from a driving device 200 described later.
[0038]
7 and 8 are diagrams illustrating an example of the polarization state of the piezoelectric elements 30 and 31. FIG.
As shown in FIGS. 7 and 8, the piezoelectric elements 30 and 31 are each polarized in the thickness direction. In this embodiment, each of the piezoelectric elements 30 and 31 has a property of extending in the longitudinal direction when receiving an electric field in a direction coinciding with the polarization direction, and contracting in the longitudinal direction when receiving an electric field in a direction opposite to the polarization direction. . Therefore, as shown in FIGS. 7 and 8, when the combination of the polarization directions of the two piezoelectric elements is different, the driving method of each piezoelectric element is also different.
As described above, the piezoelectric elements 30 and 31 perform the expansion and contraction motion when a predetermined drive voltage is applied. This expansion and contraction movement differs depending on the driving frequency of the driving voltage to be applied. Then, the piezoelectric elements 30 and 31 perform the optimal expansion and contraction movement by design when a drive voltage having the optimal design drive frequency is applied. In the present embodiment, it is assumed that the optimal driving frequency of the piezoelectric elements 30 and 31 has a predetermined fluctuation range depending on the temperature.
[0039]
In the example shown in FIG. 7, the piezoelectric elements 30 and 31 are polarized in mutually opposite directions. In this case, a predetermined driving frequency is applied to the electrodes T1, T3, T5 and the reinforcing plate 32 such that a voltage + V and a voltage −V are alternately generated between the electrodes T1, T3, T5 and the reinforcing plate 32. Drive voltage signals O1, O3, and O4. Here, when a voltage + V is generated between the electrodes T1, T3, T5 and the reinforcing plate 32, an electric field is applied to the piezoelectric elements 30, 31 in directions opposite to the respective polarization directions. The portions of the piezoelectric elements 30 and 31 where T3 and T5 are formed contract in the longitudinal direction. On the other hand, when a voltage -V is generated between the electrodes T1, T3, T5 and the reinforcing plate 32, an electric field is applied to the piezoelectric elements 30, 31 in the same direction as the respective polarization directions. , T3, and T5 are formed in the portions where the piezoelectric elements 30, 31 extend in the longitudinal direction. As a result, when the drive voltage signals O1, O3, and O4 having a predetermined drive frequency are applied, the vibrating body 10 at the portion where the electrodes T1, T3, and T5 are formed expands and contracts, and A longitudinal vibration occurs in the body 10.
[0040]
In the example shown in FIG. 8, the piezoelectric elements 30 and 31 are polarized in the same direction. In this case, a voltage + V is generated between the electrodes T1, T3, and T5 on the piezoelectric element 30 side and the reinforcing plate 32, and a voltage is generated between the electrodes T1, T3, and T5 on the piezoelectric element 31 side and the reinforcing plate 32. -V, a voltage -V is generated between the electrodes T1, T3, T5 on the piezoelectric element 30 side and the reinforcing plate 32, and the electrodes T1, T3, T5 on the piezoelectric element 31 side, The second phase of generating the voltage + V between the reinforcing plate 32 and the reinforcing plate 32 is alternately repeated at a predetermined frequency. Here, in the first phase, an electric field is applied to the piezoelectric elements 30 and 31 in the direction opposite to the respective polarization directions, so that the piezoelectric elements 30 and 31 at the portions where the electrodes T1, T3 and T5 are formed are , Shrink in the longitudinal direction. On the other hand, in the second phase, an electric field is applied to the piezoelectric elements 30 and 31 in the same direction as the respective polarization directions, so that the piezoelectric elements 30 and 31 where the electrodes T1, T3, and T5 are formed are separated. , Extending in the longitudinal direction. Therefore, when the driving voltage signals O1, O3, and O4 having such predetermined frequencies are applied, the vibrating body 10 expands and contracts, and the vibrating body 10 generates longitudinal vibration.
[0041]
In the example shown in FIGS. 7 and 8, when longitudinal vibration occurs in the vibrating body 10, the magnitude of the stretching movement of the portion where the electrodes T1 and T3 are formed relative to the stretching movement of the portion where the electrode T5 is formed is small. Has become. Therefore, a moment twisting in the width direction is generated in the vibrating body 10. This moment induces bending vibration that swings in the width direction of the vibrating body 10.
[0042]
FIG. 9 is a diagram illustrating bending vibration generated in the vibrating body 10. FIG. 10 is a diagram illustrating a motion state of the contact portion 36 due to the vibration of the vibrating body 10.
As shown in FIG. 9, the bending vibration is a movement in which the vibrating body 10 swings in a plane including the plate surface of the vibrating body 10 in a direction orthogonal to the longitudinal direction. When the longitudinal vibration and the bending vibration are generated in the vibrating body 10 in this manner, the contact portion 36 at the tip of the vibrating body 10 moves in an elliptical orbit as shown in FIG. The outer peripheral surface of the rotor 100 is beaten by the contact portion 36 that moves in an elliptical orbit, and is driven clockwise (forward rotation).
Further, even if the drive voltage signals O2, O3, O4 having a predetermined drive frequency are given to the electrodes T2, T4, T5 and the reinforcing plate 32, the vibrating body 10 is subjected to the longitudinal vibration and the bending vibration as described above. appear. At this time, the contact portion 36 at the tip of the vibrating body 10 moves along an elliptical trajectory in a direction different from that described above, as shown in FIG. The outer peripheral surface of the rotor 100 is hit by the contact portion 36 that moves in an elliptical orbit, and is driven to rotate counterclockwise (reverse rotation).
[0043]
[1-4. Configuration of Driving Device for Piezoelectric Actuator A]
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a driving device 200 of the piezoelectric actuator A according to the first embodiment.
The drive device 200 appropriately supplies drive voltage signals O1 to O4 to the electrodes T1 to T5 and the reinforcing plate 32, and vibrates the vibrator 10 to drive the rotor 100. Here, the driving device 200 appropriately switches and supplies the driving voltage signals O1 and O2 having a predetermined driving frequency to the electrodes T1 and T3 or the electrodes T2 and T4, and rotates the contact portion 36 of the vibrating body 10 forward. Or rotate in reverse to switch the direction of rotation. Thus, the driving direction of the rotor 100 is switched. In addition, the driving device 200 performs feedback control to drive the rotor 100 with high efficiency, and applies a driving voltage signal having an optimum driving frequency to the vibrating body 10. As shown in FIG. 11, the driving device 200 includes a driving signal supply unit 210, a forward / reverse switching circuit 220 as a control state switching unit, and a detection control unit 230.
[0044]
Drive signal supply means 210 outputs drive voltage signals O1 to O4 having a predetermined drive frequency to predetermined electrodes T1 to T5 and reinforcing plate 32 in accordance with a signal output from forward / reverse switching circuit 220. Further, based on the signal output from the detection control means 230, the drive frequency of the drive voltage signals O1 to O4 is adjusted. As shown in FIG. 11, the drive signal supply means 210 includes a driver circuit 211, a driver control means 212, and a variable frequency oscillation circuit 213.
[0045]
The driver circuit 211 includes four driver circuits 2111, 1121, 2113, and 2114. These driver circuits 211 include a drain of a P-channel MOS transistor 211A as a P-channel transistor and an N-channel MOS transistor 211B as an N-channel transistor. Are connected to the drains of the two. The source of the P-channel MOS transistor 211A is connected to the high-potential power supply Vdd, and the source of the N-channel MOS transistor 211B is connected to the low-potential power supply Vss. Further, the connection portion between the transistors 211A and 211B is connected to the connection point P13 between the electrodes T1 and T3, the connection point P24 between the electrodes T2 and T4, the electrode T5, and the reinforcing plate 32.
Here, as shown in FIG. 11, the driver circuits 2113 and 2114 have the gates of the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B electrically connected, and receive the same control signal from the driver control unit 212. It has a configuration.
The size ratio of the transistors 211A and 211B of each of the driver circuits 2111, 112 and 2113 is set to be the same as the area ratio of the corresponding electrodes T1, T3, T2, T4 and T5. That is, the sizes of the transistors 211A, 211B between the driver circuits 2111, 112 are set to be the same. In addition, the size of the transistors 211A and 211B of the driver circuit 2113 is set to be larger than the size of the transistors 211A and 211B of the driver circuits 2112 and 11212 by an area ratio of the electrode T5 to any one of the electrodes T1 to T4.
[0046]
The driver control means 212 amplifies the output signal Sdr output from the variable frequency oscillation circuit 213, and controls the driver circuit 211 in accordance with the signal output from the forward / reverse switching circuit 220. A drive voltage signal having a predetermined drive frequency is applied to the connection point P13 between the electrodes T1 and T3 or the connection point P24 between the electrodes T2 and T4, the electrode T5, and the reinforcement via the connection portion between the transistors 211A and 211B. The plate 32 is supplied. Then, the driver control means 212 rotates the contact portion 36 in a predetermined direction by the vibration of the vibrating body 10. That is, the rotor 100 is rotated in a predetermined direction. When controlling the driver circuit 211, the driver control means 212 alternately switches the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B to one of the driver circuits 2111 and 2112, the driver circuit 2113 and the driver circuit 2114. A second control for outputting the first control signal for turning on the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B for one of the driver circuits 2111 and 2112 Output a signal. Then, the first control signal and the second control signal are switched and supplied to the driver circuits 2111 and 2112 according to the signal output from the forward / reverse switching circuit 220, and the rotation direction of the rotor 100 is switched. .
The variable frequency oscillation circuit 213 is a circuit that oscillates at a frequency corresponding to the frequency control voltage signal SVC output from the detection control unit 230 and outputs the signal Sdr to the driver control unit 212. In the present embodiment, it is assumed that the oscillation frequency of the variable frequency oscillation circuit 213 has a predetermined frequency fluctuation width depending on, for example, temperature.
[0047]
The forward / reverse switching circuit 220 outputs a predetermined signal PL to the driver control means 212 by inputting a signal indicating that the rotor 100 performs forward rotation or reverse rotation. The control state of is switched. More specifically, the forward / reverse switching circuit 220 outputs a high-level signal to the driver control means 212 by inputting a signal indicating that the rotor 100 is to perform forward rotation. Then, the driver control unit 212 outputs the first control signal to the driver circuits 2111, 113, and 2114, and outputs the second control signal to the driver circuit 2112. The forward / reverse switching circuit 220 outputs a low-level signal to the driver control means 212 by inputting a signal indicating that the rotor 100 is to be rotated in the reverse direction. Then, the driver control unit 212 outputs the first control signal to the driver circuits 2112, 2113, and 2114, and outputs the second control signal to the driver circuit 2111.
[0048]
The detection control means 230 is electrically connected to the connection point P13 between the electrodes T1 and T3 and the connection point P24 between the electrodes T2 and T4, and appropriately detects the detection signals SD1 and SD2 output from the connection points P13 and P24. I do. The detection control means 230 adjusts the variable frequency of the drive signal supply means 210 in order to cope with the fluctuation of the optimal driving frequency in design due to the temperature characteristics of the piezoelectric elements 30 and 31 and the frequency fluctuation in the variable frequency oscillation circuit 213. The drive frequency of the drive voltage signal output from the drive signal supply means 210 is adjusted based on the output signal Sdr output from the oscillation circuit 213 and the detection signal SD1 or SD2. Specifically, it is known that the phase difference between the output signal Sdr and the detection signal SD1 or SD2 depends on the drive frequency of the drive voltage signal SDR. Therefore, the detection control means 230 sets a reference phase difference corresponding to the optimum drive frequency in advance, and performs feedback control so that the phase difference between the output signal Sdr and the detection signal SD1 or SD2 approaches the reference phase difference. carry out. As shown in FIG. 11, the detection control means 230 includes an input switching means 231, a phase difference detection circuit 232, a constant voltage circuit 233, a comparison circuit 234, and a voltage adjustment circuit 235.
[0049]
The input switching means 231 cuts off the input of one of the drive voltage signals O1 and O2 and inputs one of the detection signals SD1 and SD2. Then, the input switching means 231 switches between the cutoff state of the input of the drive voltage signals O1 and O2 and the input state of the detection signals SD1 and SD2 according to the signal output from the forward / reverse switching circuit 220. As shown in FIG. 11, the input switching means 231 includes two analog switches 231A and 231B, a NOT circuit 231C, and a comparator 231D.
The analog switches 231A and 231B are electrically connected to the forward / reverse switching circuit 220 and connected to a connection point P24 between the electrodes T2 and T4 and a connection point P13 between the electrodes T1 and T3. The analog switches 231A and 231B cut off the input of the drive voltage signals O1 and O2 supplied from one of the connection points P24 and P13 according to the signal output from the forward / reverse switching circuit 220. , And detection signals SD2 and SD1 output from one of the connection points P24 and P13. Specifically, when the signal output from the forward / reverse switching circuit 220 is a high-level signal, the analog switch 231A is in a state where an analog signal can be input. On the other hand, when the signal output from forward / reverse switching circuit 220 is a high-level signal, analog switch 231B is in a state of blocking the input of the analog signal. When the signal output from the forward / reverse switching circuit 220 is a low-level signal, the analog switch 231A is in a state of interrupting the input of the analog signal. On the other hand, when the signal output from the forward / reverse switching circuit 220 is a low-level signal, the analog switch 231B is in a state where an analog signal can be input.
[0050]
The NOT circuit 231C has an input terminal connected to the forward / reverse switching circuit 220 and an output terminal connected to the analog switch 231B. When a high-level signal is input from the forward / reverse switching circuit 220, the NOT circuit 231C outputs the signal to the analog switch 231B as a low-level signal, and outputs the low-level signal from the forward / reverse switching circuit 220. When a signal is input, the signal is output to the analog switch 231B as a high-level signal.
That is, when a high-level signal is output from the forward / reverse switching circuit 220, the analog switch 231A is ready to input the detection signal SD2, and the analog switch 231B shuts off the input of the drive voltage signal O1. It will be in the state to do. When a low level signal is output from the forward / reverse switching circuit 220, the analog switch 231A shuts off the input of the drive voltage signal O2, and the analog switch 231B can input the detection signal SD1. It becomes a state.
The comparator 231D compares the detection signal SD2 or SD1 input via the analog switch 231A or 231B with a reference voltage VREF, and a phase difference as a rectangular wave in which a portion higher than the reference voltage VREF is at a high level and a portion smaller than the reference voltage VREF is at a low level. Output to the detection circuit 232.
[0051]
The phase difference detection circuit 232 detects a phase difference between the phase of the detection signal SD1 or SD2 output from the input switching means 231 and the phase of the output signal Sdr output from the variable frequency oscillation circuit 213 of the drive signal supply means 210. I do. That is, the phase difference detection circuit 232 detects the phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive voltage signal. Then, the phase difference detection circuit 232 outputs a phase difference signal SPD having a voltage value corresponding to the average phase difference to the comparison circuit 234.
The constant voltage circuit 233 outputs to the comparison circuit 234 a reference phase difference signal SREF having a voltage value corresponding to an optimum phase difference between the phase of the detection signal SD1 or SD2 previously obtained and the phase of the output signal Sdr.
[0052]
The comparison circuit 234 compares the comparison voltage value of the reference phase difference signal SREF output from the constant voltage circuit 233 with the voltage value of the phase difference signal SPD output from the phase difference detection circuit 232, and Output the comparison result signal SCT. When the voltage value of the phase difference signal SPD is equal to or higher than the reference phase difference signal SREF, the comparison circuit 234 outputs a high-level signal SCTH to the voltage adjustment circuit 235 as the comparison result signal SCT. When the voltage value of the phase difference signal SPD is smaller than the reference phase difference signal SREF, the comparison circuit 234 outputs a low-level signal SCTL as the comparison result signal SCT to the voltage adjustment circuit 235.
[0053]
The voltage adjustment circuit 235 converts the voltage value of the frequency control voltage signal SVC output to the variable frequency oscillation circuit 213 of the drive signal supply means 210 in units of a predetermined voltage value according to the comparison result signal SCT output from the comparison circuit 234. It is a circuit that changes. That is, when the high-level signal SCTH output from the comparison circuit 234 is input, the voltage adjustment circuit 235 increases the voltage value of the frequency control voltage signal SVC by a predetermined voltage. When the low-level signal SCTL output from the comparison circuit 234 is input, the voltage adjustment circuit 235 lowers the voltage value of the frequency control voltage signal SVC by a predetermined voltage. The voltage adjustment circuit 235 stores an initial value, and outputs a frequency control voltage signal SVC having the initial value as a voltage value to the variable frequency oscillation circuit 213 when the piezoelectric actuator A starts driving.
[0054]
[1-5. Driving Method of Piezoelectric Actuator A]
FIG. 12 is a flowchart for explaining a driving method of the piezoelectric actuator A. FIG. 13 is a timing chart showing the operation of the driving device 200.
Hereinafter, a method of driving the piezoelectric actuator A by the above-described driving device 200 will be described with reference to FIGS.
Upon receiving a signal to drive the piezoelectric actuator A, the voltage adjustment circuit 235 outputs a frequency control voltage signal SVC having a preset initial value to the variable frequency oscillation circuit 213 of the drive signal supply unit 210. The variable frequency oscillation circuit 213 receives the frequency control voltage signal SVC and outputs an output signal Sdr having a drive frequency corresponding to the initial value to the driver control unit 212.
When the forward / reverse switching circuit 220 receives a signal for driving the piezoelectric actuator A to rotate the rotor 100 forward or backward, the forward / reverse switching circuit 220 switches the driver control unit 212 and the detection control unit 230 of the drive signal supply unit 210. A predetermined signal PL is output to the input switching means 231 (step S1).
Then, driver control means 212 and detection control means 230 determine whether or not signal PL from forward / reverse switching circuit 220 is a signal for rotating rotor 100 forward (step S2). That is, it is determined whether the signal is a high-level signal PL for rotating the rotor 100 forward or a low-level signal PL for rotating the rotor 100 reversely.
[0055]
If it is determined as “Yes” in step S2, that is, if the high-level signal PL is input, the detection control unit 230 enters a state in which the detection signal SD2 can be input via the analog switch 231A (step S2). S3A). Further, the detection control unit 230 enters a state in which the input of the analog signal via the analog switch 231B is cut off.
When determining “Yes” in step S2, that is, when inputting the high-level signal PL in step S2, the driver control unit 212 has a driving frequency corresponding to the output signal Sdr from the variable frequency oscillation circuit 213. 1 is output to the driver circuits 2111, 2113, and 2114. Further, the driver control means 212 outputs a second control signal to the driver circuit 2112 (step S4A). Specifically, as shown in FIG. 13, the driver control means 212 sends signals P1 and P2 for turning on the P-channel MOS transistors 211A and 211B of the driver circuits 2111 and 1132 alternately, as shown in FIG. N1 and P3 are output. In addition, the driver control unit 212 outputs a signal P4 having a phase opposite to the signals P1, N1, and P3 output to the driver circuits 211 and 1131, to the driver circuit 2114 as shown in FIG. Further, driver control means 212 outputs signals P2 and N2 for turning off P-channel MOS transistor 211A and N-channel MOS transistor 211B to driver circuit 2112, as shown in FIG.
[0056]
In step S4A, the driver control unit 212 outputs the signals P1, N1, P2, N2, P3, and P4 to the driver circuit 211, thereby connecting the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B in the driver circuits 2111, 113. From these portions, drive voltage signals O1 and O3 having a predetermined drive frequency are output to the electrodes T1, T3 and T5. Further, a driving voltage signal O4 having a phase opposite to that of the driving voltage signals O1 and O3 is output to the reinforcing plate 32 from the connection between the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B in the driver circuit 2114 (Step S5A).
[0057]
In step S5A, the drive voltage signals O1, O3, and O4 are output from the driver circuit 211, so that potential differences of + V and -V are generated between the electrodes T1, T3, and T5 and the reinforcing plate 32, and the electrodes T1 and T3 , T5 are formed, the piezoelectric elements 30 and 31 expand and contract, and the vibrating body 10 vibrates, and the contact portion 36 starts to move in an elliptical orbit in a predetermined direction. Then, by the rotation of the contact portion 36, the rotor 100 is driven in the forward rotation (FIG. 10A) (step S6A).
[0058]
At this time, in the driver circuit 2112, both the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B are in the OFF state, and the connection between the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B is in the high impedance state. Then, due to the vibration of the vibrating body 10, the detection signal SD2 is output from the connection point P24 between the electrodes T2 and T4, and is input to the detection control means 230 (step S7A).
[0059]
The detection signal input to the detection control means 230 is output to the phase difference detection circuit 232 as a rectangular wave by the comparator 231D of the input switching means 231. Thereafter, the phase difference detection circuit 232 detects the phase difference between the output signal Sdr output from the variable frequency oscillation circuit 213 to the driver control means 212 and the detection signal (SD2) to generate a phase difference signal SPD. The phase difference signal SPD is output to the comparison circuit 234 (Step S8).
[0060]
The comparison circuit 234 determines whether the voltage value of the phase difference signal SPD is equal to or greater than the comparison voltage value of the reference phase difference signal SREF output from the constant voltage circuit 233 (Step S9). That is, the comparison circuit 234 determines whether the detected phase difference is equal to or larger than the reference phase difference.
Here, if the comparison circuit 234 determines “Yes”, that is, determines that the detected phase difference is equal to or larger than the reference phase difference, the comparison circuit 234 outputs the high-level comparison result signal SCTH to the voltage adjustment circuit 235. (Step S10A). On the other hand, when the comparison circuit 234 determines “No”, that is, when determines that the detected phase difference is less than the reference phase difference, the comparison circuit 234 outputs the low-level comparison result signal SCTL to the voltage adjustment circuit 235. (Step S10B).
[0061]
The voltage adjustment circuit 235 changes the voltage value of the frequency control voltage signal SVC output to the variable frequency oscillation circuit 213 according to the comparison result signals SCTH and SCTL output in steps S10A and S10B. Then, the variable frequency oscillation circuit 213 changes the oscillation frequency in accordance with the frequency control voltage signal SVC whose voltage value has been changed, and changes the drive frequency of the drive voltage signal supplied to the vibrating body 10 (step S11). ). Specifically, upon receiving the comparison result signal SCTH in step S10A, the voltage adjustment circuit 235 increases the voltage value of the frequency control voltage signal SVC by a predetermined voltage value. Due to the increase in the voltage value of the frequency control voltage signal SVC, the drive frequency of the drive voltage signals O1, O3, O4 supplied to the vibrating body 10 increases. Further, upon input of the comparison result signal SCTL in step S10B, the voltage adjustment circuit 235 reduces the voltage value of the frequency control voltage signal SVC by a predetermined voltage. Due to the decrease in the voltage value of the frequency control voltage signal SVC, the drive frequency of the drive voltage signals O1, O3, O4 supplied to the vibrating body 10 decreases.
[0062]
After step S11, the process returns to step S1 and repeats steps S1, S2, 3A to S7A, and S8 to S11 to adjust and detect the driving frequencies of the driving voltage signals O1, O3, and O4. The phase difference between the detection signal SD2 and the output signal Sdr is positioned near the reference phase difference, and the vibrating body 10 is supplied with the drive voltage signals O1, O3, and O4 having the optimal design drive frequency. Then, the contact portion 36 moves while drawing an elliptical orbit having an optimum shape for driving the rotor 100 in the forward direction with high efficiency.
[0063]
Here, when steps S1, S2, 3A to S7A, and S8 to S11 are repeatedly performed, in step S1, the forward / reverse switching circuit 220 inputs a signal indicating that the rotor 100 is to be reversely rotated. Then, a low-level signal PL is output to the input control means 231 of the driver control means 212 and the detection control means 230.
Then, the detection control means 230 determines “No” in step S2, and switches to a state where the detection signal SD1 can be input via the analog switch 231B (step S3B). Further, the detection control unit 230 switches to a state in which the input of the analog signal via the analog switch 231A is cut off.
The driver control means 212 determines “No” in step S2, and outputs a first control signal having a drive frequency corresponding to the output signal Sdr from the variable frequency oscillation circuit 213 to the driver circuits 2112, 2113, and 2114. . Further, the driver control means 212 outputs a second control signal to the driver circuit 2111 (step S4B). That is, the driver control means 212 switches control signals (first and second) to be output to the driver circuits 2111, 1122 according to the signal PL (high level / low level) from the forward / reverse switching circuit 220, The first control signal is constantly output to the driver circuits 2113 and 2114. Specifically, the driver control means 212 sends signals P2, N2, which turn on the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B to the driver circuits 2112, 2113 alternately, as shown in FIG. Outputs P3. 13, the driver control means 212 outputs a signal P4 having a phase opposite to the signals P2, N2, and P3 output to the driver circuits 2112 and 2113, to the driver circuit 2114, as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 13, driver control means 212 outputs signals P1 and N1 for turning off P-channel MOS transistor 211A and N-channel transistor 211B to driver circuit 2111.
[0064]
In step S4B, the driver control means 212 outputs the signals P1, N1, P2, N2, P3, and P4 to the driver circuit 211, thereby connecting the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B in the driver circuits 2112 and 2113. From these portions, drive voltage signals O2 and O3 having a predetermined drive frequency are output to the electrodes T2, T4 and T5. Further, a driving voltage signal O4 having a phase opposite to that of driving voltage signals O2 and O3 is output to reinforcing plate 32 from a connection portion of P-channel MOS transistor 211A and N-channel MOS transistor 211B in driver circuit 2114 (step S5B).
[0065]
In step S4B, when the drive voltage signals O2, O3, and O4 are output from the driver circuit 211, potential differences of + V and -V occur between the electrodes T2, T4, and T5 and the reinforcing plate 32, and the electrodes T2 and T4 , T5 are formed, the piezoelectric elements 30 and 31 expand and contract, and the vibrating body 10 vibrates, and the contact portion 36 starts to move in an elliptical orbit in a direction opposite to the predetermined direction. Then, by the rotation of the contact portion 36, the rotor 100 is driven in reverse rotation (FIG. 10B) (step S6B).
[0066]
At this time, in the driver circuit 2111, both the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B are in the OFF state, and the connection portion of the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B is in a high impedance state. Then, due to the vibration of the vibrating body 10, the detection signal SD1 is output from the connection point P13 of the electrodes T1 and T3, and is input to the detection control means 230 (step S7B).
[0067]
After step S7B, the phase difference is detected in step S8, and the phase difference detected in steps S9 and S10A and 10B is compared with the reference phase difference in the same manner as when the rotor 100 is driven in the forward rotation. Then, the driving frequency is adjusted in step S11.
By repeatedly performing steps S1, S2, S3B to S7B, and S8 to S11, the driving frequencies of the driving voltage signals O2, O3, and O4 are adjusted, and the phase difference between the detected detection signal SD1 and the output signal Sdr is adjusted. Are positioned in the vicinity of the reference phase difference, and the driving voltage signals O2, O3, and O4 having the optimal driving frequency in design are supplied to the vibrating body 10. The contact portion 36 moves in a reverse rotation elliptical trajectory having an optimum shape for driving the rotor 100 in the reverse rotation with high efficiency.
[0068]
In addition, the piezoelectric actuator A is driven by the control of the driving device 200 described above, so that the rotor 100 rotates, and accordingly, the date turning intermediate wheel 40 (FIG. 1) rotates. Then, in the process of rotating the date intermediate wheel 40, the leaf spring 64 and the contact 65 come into contact. By detecting this contact state, the drive device 200 detects that the date wheel 50 has rotated by one tooth (corresponding to a date range of one day). Then, the drive device 200 appropriately stops driving the above-described piezoelectric actuator A while detecting the rotation of the date wheel 50.
[0069]
[1-6. Effect of First Embodiment]
The first embodiment has the following effects.
(1) The driving device 200 has a configuration including a driver circuit 211, a driver control unit 212, and a forward / reverse switching circuit 220. The driver circuit 211 includes four driver circuits 2111, 1121, 2113, and 2114, each of which includes a P-channel MOS transistor 211A and an N-channel MOS transistor 211B connected in series. The driver control means 212 controls the driver circuit 211, and supplies drive voltage signals O1 to O4 having a predetermined drive frequency to the connection point P13 of the electrodes T1 and T3 via the connection between the transistors 211A and 211B of the driver circuit 211. Alternatively, it is supplied to any one of the connection points P24 of the electrodes T2 and T4, the electrode T5, and the reinforcing plate 32. Then, the driver control means 212 rotates the contact portion 36 in a predetermined direction by the vibration of the vibrating body 10 and drives the rotor 100 in a predetermined direction. The driver control means 212 causes one of the driver circuits 2111 and 2112, the driver circuits 2113 and 2114 to alternately turn on the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B. A control signal is output, and a second control signal for turning off the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B is output to one of the driver circuit 2111 and the driver circuit 2112 so as to make contact. The rotation of the part 36 drives the rotor 100 in a predetermined direction. Here, the driver control means 212 switches the first control signal and the second control signal according to the signal output from the forward / reverse switching circuit 220 and supplies the first control signal and the second control signal to the driver circuits 2111 and 2112, The driving direction of the rotor 100 is switched. Thus, the switching of the driving direction of the rotor 100 can be easily performed by electrical control. Further, with such a configuration, the drive device 200 can be reduced in size and current consumption compared to a configuration in which the drive direction of the rotor 100 is switched by an electromechanical switch such as a relay switch or an analog switch. Can be reduced. In particular, by forming the driver circuit 211 and the driver control means 212 as ICs, these sizes can be reduced, and the drive device 200 can be further reduced in size. Further, since the driver circuit 211 includes the P-channel transistor 211A and the N-channel transistor 211B, current consumption is reduced as compared with the case where the driver circuit 211 includes, for example, a PNP transistor and an NPN transistor. it can.
[0070]
(2) The driving device 200 has a configuration including the detection control means 230. As a result, the detection control unit 230 performs the feedback control to cope with the fluctuation of the optimal driving frequency in design due to the temperature characteristics of the piezoelectric elements 30 and 31 and the frequency fluctuation in the variable frequency oscillation circuit 213 of the driving device 200. As a result, the drive voltage signals O1 to O3 having the optimum drive frequency can always be supplied to the electrodes T1 to T5 of the vibrating body 10. Therefore, the rotor 100 can be driven with high efficiency.
[0071]
(3) The detection control means 230 is connected to the connection point P13 between the electrodes T1 and T3 and the connection point P24 between the electrodes T2 and T4 to which the driver circuit 211 is connected, and the detection signals SD1 and SD1 output from these electrodes T1 to T4. Detect SD2. As a result, the electrodes T1 to T4 have a configuration having both functions of a driving electrode and a vibration detection electrode, and the configuration of the piezoelectric actuator A is compared with the configuration having the driving electrode and the vibration detection electrode, respectively. Can be simplified.
[0072]
(4) Since the detection control means 230 is provided with the input switching means 231, the control state of the driver control means 212 is switched by outputting a predetermined signal PL from the forward / reverse switching circuit 220. At this time, it is possible to cut off the input of the drive voltage signal supplied from the connection points P13 and P24 connected to one of the driver circuits 2111 and 1122 to which the first control signal is input, and to input the second control signal to input the second control signal. A detection signal can be input from connection points P13 and P24 connected to one of the driver circuits 2111 and 1122 in which the two transistors 211A and 211B are turned off. Further, even when the electrodes T1 to T4 are configured to have both functions of a driving electrode and a vibration detecting electrode, the input switching means 231 inputs the driving voltage signals O1 and O2 in accordance with the switching of the control state of the driver control means 212. And the input states of the detection signals SD1 and SD2 can be easily switched, and the detection signals SD1 and SD2 can be detected well by avoiding interference between the drive voltage signals O1 and O2 and the detection signals SD1 and SD2. it can.
[0073]
(5) The input switching means 231 of the detection control means 230 includes two analog switches 231A and 231B, a NOT circuit 231C, and a comparator 231D. The analog switches 231A and 231B receive a predetermined signal PL from the forward / reverse switching circuit 220 to switch between the cutoff state of the input of the driving voltage signals O1 and O2 and the input state of the detection signals SD1 and SD2, and The input of the drive voltage signal is cut off, and a predetermined detection signal is input. Then, the comparator 231D outputs the detection signals SD1 and SD2 output from the analog switches 231A and 231B as pulse signals. Thus, one comparator 231D connected to the output terminals of the two analog switches 231A and 231B can convert a predetermined detection signal into a pulse signal. Therefore, the input switching means 231 can be realized with a configuration including only one comparator 231D, as compared with a configuration including two comparators that convert the detection signals SD1 and SD2 into pulse signals, respectively. Can be reduced in size.
[0074]
(6) Among the electrodes T1 to T4, the electrodes T1 and T3 are connected at a connection point P13, and the electrodes T2 and T4 are connected at a connection point P24. The connection point P13 is connected to a connection portion between the transistors 211A and 211B in the driver circuit 2111, and the connection point P24 is connected to a connection portion between the transistors 211A and 211B in the driver circuit 2112. Thus, the drive voltage signal O1 or O2 can be supplied to the electrodes T1 and T4 or the electrodes T2 and T3 at the same timing via the driver circuit 2111 or the driver circuit 2112. Therefore, the number of driver circuits 211 can be reduced and the circuit configuration of the driving device 200 can be simplified as compared with a configuration in which a driver is provided according to the electrodes T1 to T4. Further, wiring between the driver circuit 211 and the electrodes T1 to T4 can be easily implemented.
[0075]
(7) The connection point P13 is connected to the analog switch 231A of the input switching means 231 constituting the detection control means 230, and the connection point P24 is connected to the analog switch 231B. Thus, the detection signal SD1 or SD2 can be detected at the same timing from the electrodes T1 and T4 or the electrodes T2 and T3 via the analog switch 231B or 231A. Therefore, compared to a configuration in which four analog switches are provided according to the electrodes T1 to T4, two analog switches 231A and 231B of the input switching means 231 can be configured, and the circuit configuration of the driving device 200 can be simplified. Further, wiring between the input switching means 231 and the electrodes T1 to T4 can be easily implemented.
[0076]
(8) The electrodes T1 to T5 have different areas between the electrodes in consideration of the driving efficiency of the vibrating body 10. Since the size ratio of the transistors 211A and 211B between the driver circuits 211 corresponds to the area ratio between the electrodes T1 to T5, the driving efficiency of the vibrating body 10 can be optimized. Further, since the size ratio of the transistors 211A and 211B between the driver circuits 211 is set to be the same as the area ratio between the electrodes corresponding to the driver circuits 211, the leakage current from the transistors 211A and 211B is reduced, and the vibration is reduced. The vibrating body 10 can be driven with a minimum current consumption that can optimize the driving efficiency of the body 10.
[0077]
(9) The reinforcing plate 32 has a function as an electrode in addition to a function to reinforce the vibrating body 10. Then, the drive signal supply unit 210 supplies a drive voltage signal O4 having a phase opposite to that of the drive voltage signal O3 to the reinforcing plate 32. This makes it possible to apply a driving voltage signal having a voltage value approximately twice to the piezoelectric elements 30 and 31 as compared with the configuration in which the reinforcing plate 32 is set to the ground level and the vibrating body 10 is vibrated. Driving efficiency can be optimized.
[0078]
[2. Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the following description, the same structures and the same members as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted or simplified.
In the first embodiment, the input switching means 231 of the detection control means 230 includes analog switches 231A and 231B, and these analog switches 231A and 231B detect in accordance with a signal PL from the forward / reverse switching circuit 220. The input states of the signals SD1 and SD2 are appropriately switched off and switched between two input states.
On the other hand, in the second embodiment, the input switching means of the detection control means 230 includes a plurality of gate circuits, and these gate circuits respond to the signal PL from the forward / reverse switching circuit 220 to generate a detection signal. The two input states for disconnecting and connecting SD1 and SD2 are switched as appropriate.
Other configurations are the same as those in the first embodiment.
[0079]
[2-1. Configuration of Driving Device for Piezoelectric Actuator A]
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a driving device 200 according to the second embodiment.
As shown in FIG. 14, the input switching means 236 in the second embodiment includes two comparators 236A and 236B, and two AND circuits 236C and 236D as gate circuits and an OR circuit 236E.
The comparators 236A and 236B have their input terminals connected to the connection point P24 between the electrodes T2 and T4 or the connection point P13 between the electrodes T1 and T3, respectively, and their output terminals connected to the input terminals of the AND circuits 236C and 236D, respectively. The comparator 236A compares the detection signal SD2 input from the connection point P24 with the reference voltage VREF, and outputs a high-level pulse signal when the detection signal SD2 is higher than the reference voltage VREF and a low-level pulse signal when the detection signal SD2 is lower than the reference voltage VREF. Is output to the AND circuit 236C. The comparator 236B compares the detection signal SD1 input from the connection point P13 with the reference voltage VREF, and outputs a high-level pulse signal when the detection signal SD1 is higher than the reference voltage VREF and a low-level pulse signal when the detection signal SD1 is lower than the reference voltage VREF. Is output to the AND circuit 236D.
[0080]
The input terminals of the AND circuits 236C and 236D are electrically connected to the forward / reverse switching circuit 220 and connected to the output terminals of the comparators 236A and 236B. The AND circuits 236C and 236D cut off and connect the input of the pulse signals based on the detection signals SD1 and SD2 output from the comparators 236A and 236B according to the signal PL output from the forward / reverse switching circuit 220. Switches between two input states. Specifically, the AND circuits 236C and 236D output a pulse signal having the same phase as the detection signals SD1 and SD2 by inputting a high-level signal output from the forward / reverse switching circuit 220. The AND circuits 236C and 236D block the detection signals SD1 and SD2 by inputting a low-level signal output from the forward / reverse switching circuit 220.
The OR circuit 236E outputs to the phase difference detection circuit 232 either a pulse signal having the same phase as the detection signal SD1 or a pulse signal having the same phase as the detection signal SD2 output from the AND circuits 236C and 236D.
[0081]
[2-2. Driving Method of Piezoelectric Actuator A]
Next, a driving method of the piezoelectric actuator A according to the second embodiment will be described. The driving method of the piezoelectric actuator A according to the second embodiment can be carried out in the same manner as in the first embodiment. Hereinafter, portions of the driving device 200 that operate differently will be described in detail.
In steps S1 and S2, when the forward / reverse switching circuit 220 receives a signal for rotating the rotor 100 in the forward direction, it outputs a high-level signal PL to the driver control means 212 and the AND circuits 236C and 236D of the input switching means 236. Output. Thereafter, in step S3A, the AND circuit 236C receives the output high-level signal PL, and is ready to output a pulse signal having the same phase as the detection signal SD2 input via the comparator 236A. On the other hand, the AND circuit 236C inverts the output high-level signal PL and inputs the low-level signal PL, so that it becomes impossible to output a pulse signal input via the comparator 236B. Therefore, the OR circuit 236E is in a state capable of outputting a pulse signal having the same phase as the detection signal SD2. Therefore, in step S3A, the detection control unit 230 is ready to input a pulse signal having the same phase as the detection signal SD2 via the input switching unit 236.
[0082]
Then, in step S7A, when the connection between the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B of the driver circuit 2112 is in a high impedance state, the detection control unit 230 outputs the detection signal SD2 via the input switching unit 236. Input a pulse signal of the same phase.
In steps S3B and S7B, the signal PL output from the forward / reverse switching circuit 220 becomes a low-level signal PL, and the output signals of the AND circuits 236C and 236D are detected as compared with the above-described steps S3A and S7A. The only difference is that the signal SD2 is switched to SD1.
[0083]
[2-3. Effect of Second Embodiment]
According to the above-described second embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects substantially similar to the above (1) to (4) and (6) to (9).
(10) The input switching means 236 of the detection control means 230 includes two comparators 236A and 236B, two AND circuits 236C and 236D, and an OR circuit 236E. AND circuits 236C and 236D and OR circuit 236E receive predetermined signal PL from forward / reverse switching circuit 220 to switch the input state of detection signals SD1 and SD2 via comparators 236A and 236B, and to perform predetermined detection. Input signals and cut off input of other detection signals. As a result, the switching of the input states of the detection signals SD1 and SD2 can be realized by a plurality of gate circuits, so that the drive device 200 can be downsized. Further, as compared with a configuration in which the input signals of the detection signals SD1 and SD2 are switched by an analog switch, the characteristics can be improved, and the switching of the detection signals SD1 and SD2 can be performed smoothly.
[0084]
[3. Modification of Embodiment]
The present invention is not limited to the above embodiment, but includes the following modifications.
For example, in each of the above embodiments, the configuration in which the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B are connected in series has been described as the driver circuit 211, but the present invention is not limited to this. For example, the driver circuit 211 may have a configuration in which a PNP transistor and an NPN transistor are connected in series. According to such a configuration, the driver circuit 211 can obtain a larger output current with a smaller chip size than the configuration in which the P-channel MOS transistor 211A and the N-channel MOS transistor 211B are connected in series.
[0085]
In the above embodiments, the configuration is described in which the electrodes T1 to T5 are the electrodes T1 to T4 having both functions of the driving electrode and the vibration detecting electrode, and the electrode T5 functioning as the driving electrode. Not limited to For example, the electrodes T1 to T5 may be configured to function as driving electrodes. That is, in the present invention, the configuration may be such that the forward rotation / reverse rotation of the rotor 100 can be switched, and the detection control unit 230 may be omitted. A vibration detection electrode is provided separately from the electrodes T1 to T5, and a detection control unit detects a detection signal output from the vibration detection electrode, and supplies the detection signal to the electrodes T1 to T5 based on the detected detection signal. A configuration for adjusting the driving frequency of the driving voltage signals O1 to O3 to be applied may be adopted. Further, among the electrodes T 1 to T 5, the configuration may be such that T 5 functioning as a driving electrode is omitted. Furthermore, the arrangement of the electrodes and the number of the electrodes are not limited to the above-described embodiment, and may be configured by other arrangements of the electrodes and the number of the electrodes.
[0086]
In each of the above embodiments, the detection control means 230 detects a phase difference between the phase of the output signal Sdr and the phase of the detection signal SD1 or the detection signal SD2, and adjusts the drive frequency so that the phase difference approaches the reference phase difference. The control for adjusting is performed, but is not limited to this. For example, the detection control means 230 may be configured to include a delay circuit, the detected phase difference may be compared with a previously detected phase difference by the comparison circuit 234, and the driving frequency may be adjusted based on the comparison information. May be adopted. Further, a configuration may be adopted in which the reference phase difference can be changed, for example, in response to a change in frequency characteristics with respect to the phase difference.
[0087]
In each of the above embodiments, the detection control unit 230 detects the phase difference between the phase of the output signal Sdr and the phase of the detection signal SD1 or the detection signal SD2, but is not limited thereto. For example, a configuration may be adopted in which a detection signal can be detected from each of the electrodes T1 to T4, a phase difference between the detection signals is detected, and the driving frequency is adjusted based on the phase difference. Detection of the detection signal can be performed by the following configuration.
That is, the driver circuits 211 and 2112 are configured by four driver circuits corresponding to the electrodes T1 to T4, respectively. Further, a connection portion of each transistor of the four driver circuits is connected to the input switching means 231 or 236. When a drive voltage signal is supplied to the electrodes T1 and T3, detection signals are detected from the electrodes T2 and T4 via the input switching means 231 or 236, respectively. When the drive voltage signal is supplied to the electrodes T2 and T4, the detection signals are detected from the electrodes T1 and T3 via the input switching means 231 or 236, respectively.
[0088]
In each of the above embodiments, the detection control means 230 detects the phase difference between the phase of the output signal Sdr and the phase of the detection signal SD1 or the detection signal SD2, and adjusts the driving frequency of the driving voltage signal based on this phase difference. But not limited to this. For example, a configuration may be adopted in which the drive frequency of the drive voltage signal is adjusted based on the frequency or the amplitude of the detection signal SD1 or the detection signal SD2.
[0089]
In each of the above embodiments, the reinforcing plate 32 has a function as an electrode in addition to the configuration for reinforcing the vibrating body 10, and the driving voltage signal O 4 is supplied from the driving signal supplying unit 210. A configuration in which the driver circuit 2114 of 210 is omitted and the reinforcing plate 32 is always fixed to the ground level may be adopted. In such a configuration, the size of the driving device 200 can be reduced by reducing the number of driver circuits 211.
In each of the above embodiments, the driver circuits 2112 and 1122 are provided corresponding to the electrodes T1 and T3 as the first electrodes and the electrodes T2 and T4 as the second electrodes, but are not limited thereto. For example, a configuration in which four driver circuits are provided corresponding to the electrodes T1 to T4 may be employed.
[0090]
In the above-described embodiments, the configuration in which the piezoelectric actuator A and the driving device 200 for driving the piezoelectric actuator A are provided in the timepiece is described. However, the present invention is not limited to this. For example, the piezoelectric actuator A is provided in the following non-contact type IC card. A configuration and a configuration provided in another electronic device may be employed.
FIG. 15 is a perspective view showing the appearance of a non-contact type IC card. The card 400 is a contactless IC card having a payment function.
The card 400 has an outer shell formed by a substantially box-shaped casing 410, and a substantially remaining central portion of the upper surface of the casing 410 is provided with an internal balance display counter 420 described later along the longitudinal direction of the card 400. An exposed window 410A is formed. Thus, the window 410A serves as an information display area, and predetermined information by the balance display counter 420 described later can be observed from the window 410A. Further, on the upper surface of the casing 410, supplementary information that supplements the display by the balance display counter 420 described later is described along the longitudinal direction of the window 410A.
[0091]
FIG. 16 is a diagram showing an example of the internal configuration of the card 400.
As shown in FIG. 16, the card 400 includes a balance display counter 420 as a code display plate, piezoelectric actuators A1, A2, A3, and A4, and a driving device 200. The balance display counter 420 and the piezoelectric actuator are driven by the driving device 200.
The balance display counter 420 displays, for example, information on the balance after the settlement. The balance display counter 420 displays the upper four digits of the balance after the settlement, and displays the balance after the settlement together with the supplementary information described on the housing 410 of the card 400. The balance display counter 420 includes a first digit display unit 421, a second digit display unit 422, a third digit display unit 423, and a fourth digit display unit 424.
[0092]
FIG. 17 is a diagram showing a cross section of the card 400. Specifically, XVI in FIG.
It is sectional drawing in the I-XVII line.
As shown in FIG. 16 or FIG. 17, the first digit display portion 421 is formed in a substantially disk shape, and has a rotation shaft 421A at a substantially center position. The rotating shaft 421A is fixed to the lower surface of the housing 410, and the first digit display unit 421 is installed rotatably. On the outer peripheral side of the upper surface of the first digit display section 421, numerals 0 to 9 are written clockwise at substantially equal intervals, and the smallest digit among the upper four digits is displayed. That is, by rotating the first digit display portion 421, the numbers 0 to 9 described on the outer peripheral side of the upper surface are switched, and a predetermined number is exposed from the window 410A.
[0093]
As shown in FIG. 16 or 17, the second digit display portion 422 is formed in a substantially ring shape, and a concave portion 422A is formed on the lower surface of the second digit display portion 422. A substantially ring-shaped rail 410B is formed on the lower surface of the housing 410, and engages with the concave portion 422A of the second digit display portion 422. Therefore, the second display unit 22 is rotatable along the rail 410B of the housing 410. On the upper surface of the second digit display portion 422, numerals 0 to 9 are written clockwise at substantially equal intervals, and the second digit of the upper four digits is displayed. That is, by rotating the second digit display unit 422, the numbers 0 to 9 described on the upper surface are switched, and a predetermined number is exposed from the window 410A.
The third digit display section 423 displays the third digit of the upper four digits. The structure of the third digit display unit 423 is substantially the same as the structure of the first digit display unit 421, and the description is omitted.
The fourth digit display section 424 displays the largest digit among the upper four digits. The structure of the fourth digit display unit 424 is substantially the same as the structure of the second digit display unit 422, and a description thereof will be omitted.
[0094]
Then, the driving device 200 drives the piezoelectric actuators A1, A2, A3, A4 by a method substantially similar to the driving method of the piezoelectric actuator A described in each of the above embodiments. Also, by appropriately switching the rotation direction of the contact portions of the piezoelectric actuators A1, A2, A3, and A4, the first digit display portion 421, the second digit display portion 422, the third digit display portion 423, and the fourth digit display The rotation direction of the unit 424 is switched.
In this case, the piezoelectric actuators A1, A2, A3, and A4 are set so as to be driven synchronously by the driving device 200, and the driving device 200 corresponds to a payment amount by an IC card chip (not shown). It is driven by input of a drive control signal.
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is an effect that the driving direction of the contact portion is changed by the electric control, and the size and the current consumption can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a calendar display mechanism of a wristwatch in which a piezoelectric actuator according to each of the embodiments is incorporated.
FIG. 2 is a sectional view of the timepiece according to each of the embodiments.
FIG. 3 is a sectional view showing a detailed configuration of a calendar display mechanism in each of the embodiments.
FIG. 4 is a plan view showing a detailed configuration of a piezoelectric actuator in each of the embodiments.
FIG. 5 is a sectional view taken along line VV of the piezoelectric actuator in FIG. 4;
FIG. 6 is a diagram showing an example of an arrangement position of an electrode provided on a vibrating body in each of the embodiments.
FIG. 7 is a diagram showing an example of a polarization state of the piezoelectric element in each of the embodiments.
FIG. 8 is a diagram showing an example of a polarization state of the piezoelectric element in each of the embodiments.
FIG. 9 is a view showing bending vibration generated in the vibrating body in each of the embodiments.
FIG. 10 is a diagram showing a motion state of a contact portion due to vibration of a vibrating body in each of the embodiments.
FIG. 11 is a block diagram illustrating a configuration of a driving device of the piezoelectric actuator according to the first embodiment.
FIG. 12 is a flowchart for explaining a driving method of the piezoelectric actuator in the embodiment.
FIG. 13 is a timing chart showing the operation of the driving device according to the embodiment.
FIG. 14 is a block diagram illustrating a configuration of a driving device for a piezoelectric actuator according to a second embodiment.
FIG. 15 is a view showing a modification of the embodiment.
FIG. 16 is a view showing a modification of the embodiment.
FIG. 17 is a view showing a modification of the embodiment.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... vibrating body, 30, 31 ... piezoelectric element, 36 ... contact part, 100 ... rotor (driven body), 200 ... drive device, 211, 211, 1121, 2113 2114: Driver circuit, 211A: P-channel MOS transistor (P-channel transistor), 211B: N-channel MOS transistor (N-channel transistor), 212: Driver control means, 220: Forward rotation / Reverse rotation switching circuit (control state switching means), 230: detection control means, 231, 236: input switching means, 231A, 231B: analog switches, 236C, 236D: AND circuit (gate circuit), 236E: OR circuit (gate circuit), A: Piezoelectric actuator, T1 to T5: Electrode, SD1, SD2: Detection Signal.

Claims

被駆動体に当接する当接部と、複数の電極が設けられた圧電素子とを有し、前記複数の電極に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより振動し、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動する振動体を備えた圧電アクチュエータの駆動装置であって、
前記複数の電極は、前記被駆動体をそれぞれ異なる方向に駆動させるように前記当接部を振動させる第１電極および第２電極を有し、
前記第１電極および前記第２電極に対応して設けられ、ＰチャネルトランジスタおよびＮチャネルトランジスタが直列に接続された複数のドライバ回路と、
前記複数のドライバ回路を制御し、前記トランジスタの接続部分を介して所定の駆動周波数を有する駆動信号を前記第１電極および前記第２電極のいずれかの電極に供給させて前記振動体を振動させ、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動させるドライバ制御手段と、
前記ドライバ制御手段の制御状態を切り換える制御状態切換手段とを具備し、
前記ドライバ制御手段は、前記第１電極および前記第２電極のいずれか一方に対応するドライバ回路に前記Ｐチャネルトランジスタおよび前記Ｎチャネルトランジスタを交互にＯＮ状態にする第１の制御信号を出力するとともに、前記第１電極および前記第２電極のいずれか他方に対応するドライバ回路に前記Ｐチャネルトランジスタおよび前記ＮチャネルトランジスタをＯＦＦ状態にする第２の制御信号を出力して前記被駆動体を所定方向に駆動させ、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とを切り換えて前記ドライバ回路に出力し、前記被駆動体の駆動方向を切り換えることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。A contact portion that contacts the driven body; and a piezoelectric element provided with a plurality of electrodes. The contact portion vibrates when a drive signal having a predetermined drive frequency is applied to the plurality of electrodes, and the contact portion vibrates. A driving device for a piezoelectric actuator including a vibrating body that drives the driven body in a predetermined direction by the vibration of
The plurality of electrodes includes a first electrode and a second electrode that vibrate the contact portion so as to drive the driven body in different directions, respectively.
A plurality of driver circuits provided corresponding to the first electrode and the second electrode and having a P-channel transistor and an N-channel transistor connected in series;
By controlling the plurality of driver circuits, a driving signal having a predetermined driving frequency is supplied to one of the first electrode and the second electrode through a connection portion of the transistor, and the vibrating body is vibrated. Driver control means for driving the driven body in a predetermined direction by the vibration of the contact portion;
Control state switching means for switching the control state of the driver control means,
The driver control means outputs a first control signal for alternately turning on the P-channel transistor and the N-channel transistor to a driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode, Outputting a second control signal for turning off the P-channel transistor and the N-channel transistor to a driver circuit corresponding to the other of the first electrode and the second electrode to move the driven body in a predetermined direction. And a predetermined signal is inputted from the control state switching means, thereby switching between the first control signal and the second control signal and outputting the same to the driver circuit, and the driving direction of the driven body. A driving device for a piezoelectric actuator, characterized in that:

被駆動体に当接する当接部と、複数の電極が設けられた圧電素子とを有し、前記複数の電極に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより振動し、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動する振動体を備えた圧電アクチュエータの駆動装置であって、
前記複数の電極は、前記被駆動体をそれぞれ異なる方向に駆動させるように前記当接部を振動させる第１電極および第２電極を有し、
前記第１電極および前記第２電極に対応して設けられ、ＰＮＰ型トランジスタおよびＮＰＮ型トランジスタが直列に接続された複数のドライバ回路と、
前記複数のドライバ回路を制御し、前記トランジスタの接続部分を介して所定の駆動周波数を有する駆動信号を前記第１電極および前記第２電極のいずれかの電極に供給させて前記振動体を振動させ、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動させるドライバ制御手段と、
前記ドライバ制御手段の制御状態を切り換える制御状態切換手段とを具備し、
前記ドライバ制御手段は、前記第１電極および前記第２電極のいずれか一方に対応するドライバ回路に前記ＰＮＰ型トランジスタおよび前記ＮＰＮ型トランジスタを交互にＯＮ状態にする第１の制御信号を出力するとともに、前記第１電極および前記第２電極のいずれか他方に対応するドライバ回路に前記ＰＮＰ型トランジスタおよび前記ＮＰＮ型トランジスタをＯＦＦ状態にする第２の制御信号を出力して前記被駆動体を所定方向に駆動させ、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記第１の制御信号と前記第２の制御信号とを切り換えて前記ドライバ回路に出力し、前記被駆動体の駆動方向を切り換えることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。A contact portion that contacts the driven body; and a piezoelectric element provided with a plurality of electrodes. The contact portion vibrates when a drive signal having a predetermined drive frequency is applied to the plurality of electrodes, and the contact portion vibrates. A driving device for a piezoelectric actuator including a vibrating body that drives the driven body in a predetermined direction by the vibration of
The plurality of electrodes includes a first electrode and a second electrode that vibrate the contact portion so as to drive the driven body in different directions, respectively.
A plurality of driver circuits provided corresponding to the first electrode and the second electrode and having a PNP transistor and an NPN transistor connected in series;
By controlling the plurality of driver circuits, a driving signal having a predetermined driving frequency is supplied to one of the first electrode and the second electrode through a connection portion of the transistor, and the vibrating body is vibrated. Driver control means for driving the driven body in a predetermined direction by the vibration of the contact portion;
Control state switching means for switching the control state of the driver control means,
The driver control means outputs a first control signal for alternately turning on the PNP transistor and the NPN transistor to a driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode, Outputting a second control signal for turning off the PNP-type transistor and the NPN-type transistor to a driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode to move the driven body in a predetermined direction. And a predetermined signal is inputted from the control state switching means, thereby switching between the first control signal and the second control signal and outputting the same to the driver circuit, and the driving direction of the driven body. A driving device for a piezoelectric actuator.

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装置において、
前記振動体の振動により前記電極から出力される検出信号を検出し、この検出した検出信号に基づいて前記ドライバ制御手段に前記駆動信号の駆動周波数を調整させる検出制御手段を具備することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。The driving device for a piezoelectric actuator according to claim 1 or 2,
A detection control unit that detects a detection signal output from the electrode due to the vibration of the vibrating body and causes the driver control unit to adjust a driving frequency of the driving signal based on the detected detection signal. Driving device for the piezoelectric actuator.

請求項３に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記検出制御手段は、前記駆動信号および前記検出信号間の位相差を検出し、この検出した位相差に基づいて前記ドライバ制御手段に前記駆動信号の駆動周波数を調整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。The driving device for a piezoelectric actuator according to claim 3,
A piezoelectric actuator, wherein the detection control means detects a phase difference between the drive signal and the detection signal, and causes the driver control means to adjust a drive frequency of the drive signal based on the detected phase difference. Drive.

請求項３に記載の圧電アクチュエータの駆動装置において、
前記検出制御手段は、前記複数の電極から出力される複数の検出信号を検出し、この検出した複数の検出信号間の位相差を検出し、この検出した位相差に基づいて前記ドライバ制御手段に前記駆動信号の駆動周波数を調整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。The driving device for a piezoelectric actuator according to claim 3,
The detection control means detects a plurality of detection signals output from the plurality of electrodes, detects a phase difference between the detected plurality of detection signals, and provides the driver control means based on the detected phase difference. A driving device for a piezoelectric actuator, wherein the driving frequency of the driving signal is adjusted.

請求項３から請求項５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、
前記検出制御手段は、前記トランジスタの接続部分と接続され、前記第１電極および前記第２電極のいずれか一方に対応する前記ドライバ回路から供給される前記駆動信号の入力を遮断するとともに、前記第１電極および前記第２電極のいずれか他方から出力される検出信号を入力する入力切換手段を具備し、
前記入力切換手段は、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記駆動信号の入力の遮断状態および前記検出信号の入力状態を切り換えることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。The driving device for a piezoelectric actuator according to any one of claims 3 to 5,
The detection control means is connected to a connection portion of the transistor, and cuts off an input of the drive signal supplied from the driver circuit corresponding to one of the first electrode and the second electrode, and Input switching means for inputting a detection signal output from one of the other electrode and the second electrode,
The drive device for a piezoelectric actuator, wherein the input switching means switches a cut-off state of the input of the drive signal and an input state of the detection signal by inputting a predetermined signal from the control state switching means.

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、
前記入力切換手段は、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記駆動信号の入力の遮断状態および前記検出信号の入力状態を切り換える複数のアナログスイッチを具備し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。The driving device for a piezoelectric actuator according to claim 6,
The input switching means includes a plurality of analog switches for switching between a cutoff state of the drive signal input and an input state of the detection signal by inputting a predetermined signal from the control state switching means. Driving device for the piezoelectric actuator.

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、
前記入力切換手段は、前記制御状態切換手段から所定の信号を入力することにより、前記駆動信号の入力の遮断状態および前記検出信号の入力状態を切り換える複数のゲート回路を具備し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。The driving device for a piezoelectric actuator according to claim 6,
The input switching means includes a plurality of gate circuits that switch between a cutoff state of the input of the drive signal and an input state of the detection signal by inputting a predetermined signal from the control state switching means. Driving device for the piezoelectric actuator.

請求項１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、
前記第１電極および前記第２電極は、複数の電極で構成され、
前記複数のドライバ回路は、前記第１電極および前記第２電極を構成する複数の電極に対応して設けら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。The driving device for a piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 8,
The first electrode and the second electrode are configured by a plurality of electrodes,
The driving device for a piezoelectric actuator, wherein the plurality of driver circuits are provided corresponding to a plurality of electrodes constituting the first electrode and the second electrode.

請求項１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、
前記第１電極および前記第２電極は、複数の電極で構成され、
前記複数のドライバ回路は、複数の電極で構成される前記第１電極および前記第２電極に対応して設けら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。The driving device for a piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 8,
The first electrode and the second electrode are configured by a plurality of electrodes,
The driving device for a piezoelectric actuator, wherein the plurality of driver circuits are provided corresponding to the first electrode and the second electrode each including a plurality of electrodes.

請求項１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において、
前記複数のドライバ回路間における前記トランジスタのサイズ比は、前記複数のドライバ回路に対応する前記複数の電極間の面積比と同一に設定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。The driving device for a piezoelectric actuator according to any one of claims 1 to 10,
The driving device for a piezoelectric actuator, wherein a size ratio of the transistor among the plurality of driver circuits is set to be equal to an area ratio between the plurality of electrodes corresponding to the plurality of driver circuits.

被駆動体に当接する当接部と、複数の電極が設けられた圧電素子とを有し、前記複数の電極に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより振動し、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動する振動体を備えた圧電アクチュエータと、請求項１から請求１１のいずれかに記載の駆動装置とを備えていることを特徴とする時計。A contact portion that contacts the driven body; and a piezoelectric element provided with a plurality of electrodes. A timepiece comprising: a piezoelectric actuator including a vibrating body that drives the driven body in a predetermined direction by vibration of the piezoelectric actuator; and the driving device according to claim 1.

被駆動体に当接する当接部と、複数の電極が設けられた圧電素子とを有し、前記複数の電極に所定の駆動周波数を有する駆動信号が与えられることにより振動し、前記当接部の振動により前記被駆動体を所定方向に駆動する振動体を備えた圧電アクチュエータと、請求項１から請求項１１のいずれかに記載の駆動装置とを備えていることを特徴とする電子機器。A contact portion that contacts the driven body; and a piezoelectric element provided with a plurality of electrodes. An electronic apparatus comprising: a piezoelectric actuator including a vibrating body that drives the driven body in a predetermined direction by vibration of the piezoelectric actuator; and the driving device according to claim 1.