JP2010252422A - Piezoelectric drive device, method of controlling the same, and electronic apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a piezoelectric drive device that achieves efficient drive, a method of piezoelectric drive, and an electronic apparatus. <P>SOLUTION: A piezoelectric actuator, which includes a piezoelectric element that has a resonance frequency of longitudinal oscillation and anti-resonant oscillation as the frequency of a drive signal, is controlled as follows. First, at the start of drive, the drive is controlled in an initial drive control mode, and then, the mode is switched into a stationary drive control mode until the rotor of a driven element is driven for a specified quantity, so as to control the drive. In the stationary drive control mode, a drive signal whose frequency is controlled based on the oscillation state of the rotor is applied to a piezoelectric element, and besides, when finishing the drive in the stationary drive control mode, the frequency of the drive signal at that time is stored as the drive frequency f0 in the next drive. In the initial drive control mode, first, a drive signal of fixed frequency fr1 lower than drive frequency f0 is applied to the piezoelectric element, and then, at a preset timing, a fixed drive signal is applied to the drive frequency f0. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、圧電駆動装置、圧電駆動装置の制御方法および電子機器に関する。   The present invention relates to a piezoelectric drive device, a control method for the piezoelectric drive device, and an electronic apparatus.

圧電アクチュエーター（超音波モーター）は、周囲の温度や負荷等で共振周波数が変動する為、状況に応じた最適な駆動周波数に調整して駆動する必要がある。そこで、圧電アクチュエーターを周期的に動作させて使用する場合、所定範囲で駆動信号の周波数をスイープ（変化）させながら、駆動状態に応じた信号をフィードバックして周波数制御を行うことによって最適かつ確実にモーターを駆動する方式が知られている。   Since the resonance frequency of the piezoelectric actuator (ultrasonic motor) fluctuates depending on the ambient temperature, load, etc., it is necessary to adjust the drive frequency to an optimum drive frequency according to the situation. Therefore, when using the piezoelectric actuator by periodically operating it, the frequency of the drive signal is swept (changed) within a predetermined range, and the frequency control is performed by feeding back the signal according to the drive state to ensure the optimum. A system for driving a motor is known.

特許文献１では、圧電アクチュエーターを構成する圧電素子からの検出信号と駆動信号との位相差に基づいて当該圧電素子に印加する駆動信号の周波数を制御して、目標位相差から大きく外れている場合にはスイープ速度を速くし、目標位相差に近づいている場合にはスイープ速度を遅くすることにより、高効率に達するまでの時間を短縮し、確実且つ高効率な駆動を実現している。   In Patent Literature 1, when the frequency of the drive signal applied to the piezoelectric element is controlled based on the phase difference between the detection signal from the piezoelectric element constituting the piezoelectric actuator and the drive signal, the target phase difference is greatly deviated. In this case, the sweep speed is increased, and when the target phase difference is approached, the sweep speed is decreased, thereby shortening the time required to reach high efficiency and realizing reliable and highly efficient driving.

しかしながら、前記特許文献１では、一定の初期周波数から周波数のスイープによる駆動を開始しているため、このスイープによる駆動中の電力消費を更に低減することはできない。
これを更に改善するため、例えば特許文献２に示されているように、前回駆動した時の駆動信号の周波数を記憶しておき、次回駆動する時に、この記憶した周波数からスイープを開始する制御を行うことによって、スイープ期間を短縮し余分な電力消費を削減して、より高効率な駆動を実現するものが提案されている。 However, in Patent Document 1, since driving by frequency sweep is started from a constant initial frequency, power consumption during driving by this sweep cannot be further reduced.
In order to further improve this, for example, as shown in Patent Document 2, the frequency of the drive signal at the previous drive is stored, and the control for starting the sweep from the stored frequency is performed at the next drive. By doing so, there has been proposed one that realizes more efficient driving by shortening the sweep period and reducing excessive power consumption.

国際公開番号Ｗ０２００４／０８８８３０International Publication Number W02004 / 0888830 特開平６−６９９０号公報JP-A-6-6990

しかしながら、圧電アクチュエーターの起動時の動作に着目した場合、前回駆動した時の周波数からの駆動開始は高効率化に対して決して最適とは言えないという問題点があった。
すなわち、圧電アクチュエーターの起動時は、停止状態から動き始める際の負荷が定常駆動状態での負荷と比べて大きいため、前回駆動した時の周波数で駆動を開始しても被駆動体が動き始める時の立ち上がり時間が長くなってしまい、この期間で余分な電力を消費してしまい、駆動効率が低いという問題点があった。 However, when attention is paid to the operation at the time of activation of the piezoelectric actuator, there is a problem that the drive start from the frequency at the previous drive is not optimal for high efficiency.
In other words, when the piezoelectric actuator is started, the load when starting to move from the stopped state is larger than the load in the steady drive state, so the driven body starts to move even if driving is started at the frequency of the previous drive. There is a problem that the rise time of the power source becomes longer, excess power is consumed during this period, and the driving efficiency is low.

本発明の目的は、高効率な駆動を実現することができる圧電駆動装置、圧電駆動装置の制御方法および電子機器を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a piezoelectric driving device, a method for controlling the piezoelectric driving device, and an electronic apparatus that can realize high-efficiency driving.

本発明の圧電駆動装置は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の印加により縦振動および屈曲振動を発生する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエーターと、前記圧電素子への駆動信号の印加を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、圧電アクチュエーターの駆動開始時は初期駆動制御モードで駆動を制御し、その後、前記被駆動体が駆動を完結するまでは定常駆動制御モードに切り替えて駆動を制御し、前記定常駆動制御モードでは、前記振動体の振動状態に基づいて周波数制御される駆動信号を前記圧電素子に印加する可変周波数制御処理を行い、かつ、定常駆動制御モードでの駆動を終了する際にその時の駆動信号の周波数を次回駆動時の駆動周波数として記憶し、前記初期駆動制御モードでは、初めに前記圧電素子に前記駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を行い、その後、予め設定されたタイミングで、前記駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を行うことを特徴とする。   The piezoelectric driving device of the present invention includes a piezoelectric element that has a piezoelectric element and generates a longitudinal vibration and a bending vibration by applying a driving signal to the piezoelectric element, and transmits the vibration of the vibrating body to a driven body. And a drive control means for controlling application of a drive signal to the piezoelectric element. The drive control means controls the drive in an initial drive control mode when the drive of the piezoelectric actuator is started, and then the driven body Until the drive is completed, the drive is controlled by switching to the steady drive control mode, and in the steady drive control mode, a variable frequency is applied to the piezoelectric element, a drive signal whose frequency is controlled based on the vibration state of the vibrating body. When the control process is performed and the drive in the steady drive control mode is finished, the frequency of the drive signal at that time is stored as the drive frequency at the next drive, and the initial drive In the control mode, first, a low impedance frequency control process is performed in which a drive signal having a fixed frequency lower than the drive frequency is applied to the piezoelectric element, and then the drive signal is fixed to the drive frequency at a preset timing. The previous drive frequency control process of applying is performed.

例えば、図２で示された形状の圧電アクチュエーターに駆動信号を印加すると、当初は、振動体には、主振動である圧電素子の長手方向の振動（縦振動）のみが生じて直線運動だけとなるが、徐々にその縦振動に誘発されて副振動である直交方向の振動（屈曲振動）が励振する。
また、このような圧電素子に印加する駆動周波数とインピーダンスとの関係について説明すると、駆動周波数に対してインピーダンスが極小であって振幅が最大となる共振点が二点現れ、これらのうち周波数の低い方が縦振動の共振点、高い方が屈曲振動の共振点となる。このため、定常駆動制御モードでは、縦振動と屈曲振動の両方が励振されるように、駆動信号の周波数は、縦共振点の周波数以上で、インピーダンスが最大となる***振点以下の周波数に設定している。例えば、駆動信号の周波数を、駆動信号および検出信号の位相差で制御する場合、前記範囲の周波数となるように、目標位相差が設定されている。上記の場合、インピーダンスは、縦振動の共振点の方が屈曲振動の共振点より低くなっている。
しかしながら、圧電アクチュエーターの駆動開始時は、振動体の振動状態も安定せず、検出信号も安定していないため、位相差に基づく周波数制御は困難である。また、前回の位相差制御時の周波数の駆動信号を印加した場合は、前述のように、停止状態の被駆動体の負荷は駆動中に比べて大きいため、駆動トルクが不足して駆動させるまでに時間が掛かり、その分、余分な電力を消費してしまう。 For example, when a drive signal is applied to the piezoelectric actuator having the shape shown in FIG. 2, initially, only the longitudinal vibration (longitudinal vibration) of the piezoelectric element, which is the main vibration, is generated in the vibrating body, and only linear motion is generated. However, it is gradually induced by the longitudinal vibration, and the vibration in the orthogonal direction (flexural vibration) which is a secondary vibration is excited.
Further, the relationship between the driving frequency applied to the piezoelectric element and the impedance will be described. Two resonance points where the impedance is minimum and the amplitude is maximum with respect to the driving frequency appear, and of these, the frequency is low. The one becomes the resonance point of longitudinal vibration, and the higher one becomes the resonance point of bending vibration. For this reason, in the steady drive control mode, the frequency of the drive signal is set to a frequency not less than the frequency of the longitudinal resonance point and not more than the anti-resonance point where the impedance is maximum so that both longitudinal vibration and bending vibration are excited. is doing. For example, when the frequency of the drive signal is controlled by the phase difference between the drive signal and the detection signal, the target phase difference is set so as to be within the above range. In the above case, the impedance is lower at the resonance point of the longitudinal vibration than at the resonance point of the bending vibration.
However, when the driving of the piezoelectric actuator is started, the vibration state of the vibrating body is not stable, and the detection signal is not stable, so frequency control based on the phase difference is difficult. In addition, when a driving signal having a frequency at the time of the previous phase difference control is applied, as described above, since the load of the driven body in the stopped state is larger than that during driving, until the driving torque is insufficient and driving is performed. Takes time and consumes excess power.

これに対し、本発明では、圧電アクチュエーターの駆動を開始する際に、初期駆動制御モードで圧電アクチュエーターを駆動している。そして、この初期駆動制御モードでは、最初に、圧電素子に前回駆動時の駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を実行する。
これにより、固定周波数の駆動信号を印加でき、位相差制御（フィードバック制御）を行う必要がないため、検出信号が安定していなくても制御できる。
また、圧電素子のインピーダンスが小さくなり、大きな電流が流れて消費電力が増大する。このため、強い駆動力を得ることができ、被駆動体の駆動時間を短縮させることができる。 On the other hand, in the present invention, when driving the piezoelectric actuator is started, the piezoelectric actuator is driven in the initial drive control mode. In this initial drive control mode, first, a low impedance frequency control process is performed in which a drive signal having a fixed frequency lower than the drive frequency at the previous drive is applied to the piezoelectric element.
As a result, a driving signal having a fixed frequency can be applied, and it is not necessary to perform phase difference control (feedback control). Therefore, control can be performed even if the detection signal is not stable.
In addition, the impedance of the piezoelectric element is reduced, and a large current flows to increase power consumption. For this reason, a strong driving force can be obtained and the driving time of the driven body can be shortened.

さらに、本発明では、低インピーダンス周波数制御に続けて、予め設定されたタイミングで、前回駆動時の駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理に切り替えている。このため、強い駆動力が得られる反面、消費電力が増大してしまう低インピーダンス周波数制御処理を継続する場合に比べて、本発明では、消費電力を低減でき、位相差等に基づく定常駆動制御モード（フィードバック制御モード）にスムーズかつ短時間に移行することができる。
なお、前記予め設定されたタイミングとは、圧電アクチュエーターに前記低インピーダンス周波数の駆動信号が印加された後、被駆動体の駆動が開始された際、低インピーダンス周波数制御処理に比べて駆動力が低下しても、被駆動体の駆動が可能となるタイミングであればよい。このタイミング（圧電アクチュエーターの駆動開始からの経過時間）は、圧電アクチュエーターの特性などにより、予め設定することができる。なお、上記タイミングは、圧電アクチュエーターに前記低インピーダンス周波数の駆動信号を印加した時点から予め設定された時間経過時としてもよい。 Furthermore, in the present invention, following the low impedance frequency control, switching to the previous drive frequency control process of applying a drive signal fixed to the drive frequency at the previous drive is performed at a preset timing. Therefore, while a strong driving force can be obtained, the present invention can reduce the power consumption compared to the case of continuing the low impedance frequency control process that increases the power consumption, and the steady drive control mode based on the phase difference or the like. It is possible to shift to (feedback control mode) smoothly and in a short time.
The preset timing means that the driving force is reduced as compared with the low impedance frequency control process when the driven body is started after the driving signal of the low impedance frequency is applied to the piezoelectric actuator. However, any timing may be used as long as the driven body can be driven. This timing (elapsed time from the start of driving of the piezoelectric actuator) can be set in advance according to the characteristics of the piezoelectric actuator. Note that the timing may be a time when a preset time has elapsed since the drive signal having the low impedance frequency was applied to the piezoelectric actuator.

そして、前回駆動周波数制御処理によって駆動が安定し、検出信号なども安定して出力されるようになれば、位相差制御等に基づくフィードバック制御による定常駆動制御モードに切り替えて制御している。
従って、本発明は、低インピーダンス周波数制御処理および前回駆動周波数制御処理を実行する初期駆動制御モードを備えているので、圧電アクチュエーターの駆動開始から定常駆動制御モードに移行するまでの立ち上がり時間を短縮できる。また、低インピーダンス周波数制御処理からいきなり定常駆動制御モードに移行するのではなく、前回駆動時の駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を介しているので、定常駆動制御モードにおいて最適な駆動周波数に制御するまでの時間も短縮できる。
従って、圧電アクチュエーターを効率的に駆動でき、被駆動体を所定量駆動（所定位置まで駆動）させるまでの時間も短縮できて消費電力も低減できる。
初期駆動制御モードから定常駆動制御モードへの切り替えタイミングは、圧電アクチュエーターの振動状態が所定条件を満たした時とすることが出来る。この所定条件は、例えば圧電アクチュエーターの縦振動振幅や屈曲振動振幅が設定値に達することとしてもよい。より具体的には、圧電アクチュエーターの縦振動振幅検出信号又は屈曲振動振幅検出信号が設定電圧に達した時点を上記切り替えタイミングとする。また、上記切り替えタイミングは、初期駆動制御モードの駆動信号を印加し始めた時点から上記所定条件に対応する予め設定された時間が経過した時点とすることもできる。 When the drive is stabilized by the previous drive frequency control process and the detection signal and the like are stably output, the control is switched to the steady drive control mode by feedback control based on phase difference control or the like.
Therefore, since the present invention includes the initial drive control mode for executing the low impedance frequency control process and the previous drive frequency control process, the rise time from the start of driving the piezoelectric actuator to the transition to the steady drive control mode can be shortened. . Also, instead of suddenly shifting to the steady drive control mode from the low impedance frequency control process, it is via the previous drive frequency control process that applies the drive signal fixed to the drive frequency at the previous drive, so the steady drive control mode In this case, the time required for controlling to the optimum driving frequency can be shortened.
Therefore, the piezoelectric actuator can be driven efficiently, the time until the driven body is driven by a predetermined amount (driven to a predetermined position) can be shortened, and the power consumption can be reduced.
The switching timing from the initial drive control mode to the steady drive control mode can be set when the vibration state of the piezoelectric actuator satisfies a predetermined condition. The predetermined condition may be that, for example, the longitudinal vibration amplitude or the bending vibration amplitude of the piezoelectric actuator reaches a set value. More specifically, the time when the longitudinal vibration amplitude detection signal or the bending vibration amplitude detection signal of the piezoelectric actuator reaches the set voltage is set as the switching timing. In addition, the switching timing may be a time point when a preset time corresponding to the predetermined condition has passed since the time when the drive signal in the initial drive control mode is started to be applied.

なお、定常駆動制御モードによる駆動制御では、振動体の振動状態に基づいて最適な周波数の駆動信号を圧電素子に印加できるので、圧電アクチュエーターを高効率で駆動することができる。
前記振動体の振動状態は、代表的には振動体の駆動信号と検出信号との位相差や検出信号と他の検出信号との位相差、あるいは振動体の振幅等である。振動体の振動状態に基づいて最適な周波数の駆動信号を圧電素子に印加する周波数制御の具体例としては、振動体の振幅が所定レベル以上となった場合に、駆動信号と検出信号の位相差である検出位相差を目標位相差と比較し、検出位相差を目標位相差に合致させるように周波数制御を行う。
上記最適な駆動周波数の印加は、好適には駆動信号および検出信号の位相差を目標位相差と比較した結果に基づいて制御することによって実現できる。 In the drive control in the steady drive control mode, a drive signal having an optimum frequency can be applied to the piezoelectric element based on the vibration state of the vibrating body, so that the piezoelectric actuator can be driven with high efficiency.
The vibration state of the vibrating body is typically a phase difference between the driving signal of the vibrating body and the detection signal, a phase difference between the detection signal and another detection signal, or the amplitude of the vibrating body. A specific example of frequency control in which a drive signal having an optimum frequency based on the vibration state of the vibrating body is applied to the piezoelectric element is a phase difference between the driving signal and the detection signal when the amplitude of the vibrating body exceeds a predetermined level. The detected phase difference is compared with the target phase difference, and frequency control is performed so that the detected phase difference matches the target phase difference.
The application of the optimum driving frequency can be realized preferably by controlling based on the result of comparing the phase difference between the driving signal and the detection signal with the target phase difference.

本発明の圧電駆動装置は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の印加により縦振動および屈曲振動を発生する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエーターと、前記圧電素子への駆動信号の印加を制御する駆動制御手段とを備え、前記駆動制御手段は、圧電アクチュエーターの駆動開始時は初期駆動制御モードで駆動を制御し、その後、前記被駆動体が駆動を完結するまでは定常駆動制御モードに切り替えて駆動を制御し、前記定常駆動制御モードでは、前記振動体の振動状態に基づいて周波数制御される駆動信号を前記圧電素子に印加する可変周波数制御処理を行い、かつ、定常駆動制御モードでの駆動を終了する際にその時の駆動信号の周波数を次回駆動時の駆動周波数として記憶し、前記初期駆動制御モードでは、初めに前記圧電素子に前記駆動周波数よりも高い固定周波数の駆動信号を印加する高インピーダンス周波数制御処理を行い、その後、予め設定された第１タイミングになると、前記圧電素子に前記駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を行い、その後、予め設定された第２タイミングになると、前記駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を行うことを特徴とする。   The piezoelectric driving device of the present invention includes a piezoelectric element that has a piezoelectric element and generates a longitudinal vibration and a bending vibration by applying a driving signal to the piezoelectric element, and transmits the vibration of the vibrating body to a driven body. And a drive control means for controlling application of a drive signal to the piezoelectric element. The drive control means controls the drive in an initial drive control mode when the drive of the piezoelectric actuator is started, and then the driven body Until the drive is completed, the drive is controlled by switching to the steady drive control mode, and in the steady drive control mode, a variable frequency is applied to the piezoelectric element, a drive signal whose frequency is controlled based on the vibration state of the vibrating body. When the control process is performed and the drive in the steady drive control mode is finished, the frequency of the drive signal at that time is stored as the drive frequency at the next drive, and the initial drive In the control mode, first, a high impedance frequency control process is performed in which a driving signal having a fixed frequency higher than the driving frequency is applied to the piezoelectric element, and then the driving is performed on the piezoelectric element at a preset first timing. A low-impedance frequency control process for applying a drive signal having a fixed frequency lower than the frequency is performed, and then a previous drive frequency control process for applying a drive signal fixed to the drive frequency at a preset second timing. It is characterized by performing.

本発明は、前記第１の発明に比べて、初期駆動制御モードにおける低インピーダンス周波数制御処理の前に高インピーダンス周波数制御処理を実行しているものである。
ここで、圧電アクチュエーターは、駆動信号の印加開始時には、図２の圧電アクチュエーターの振動体は前述の通り縦振動が主であり、屈曲振動が励振されて被駆動体を駆動するのに適した振動状態になるまである程度の時間が掛かる。このため、振動体が振動しても振動体の振動が被駆動体にうまく伝達されず、被駆動体が動作しない期間が存在する。この被駆動体が動作しない期間の長さは、振動体の縦振動および屈曲振動の状態によるため、駆動信号の周波数を変えてもほとんど変化しない。 Compared to the first aspect of the present invention, the high impedance frequency control process is executed before the low impedance frequency control process in the initial drive control mode.
Here, at the start of application of a drive signal, the piezoelectric actuator vibration body of FIG. 2 is mainly longitudinal vibration as described above, and vibration suitable for driving the driven body by excitation of bending vibration. It takes some time to reach a state. For this reason, even if the vibrating body vibrates, there is a period in which the vibration of the vibrating body is not transmitted well to the driven body and the driven body does not operate. Since the length of the period during which the driven body does not operate depends on the state of longitudinal vibration and bending vibration of the vibrating body, it hardly changes even if the frequency of the driving signal is changed.

そこで、本発明では、駆動開始時に、先ず、初期駆動制御モードでの高インピーダンス周波数制御処理において圧電素子に前回駆動時の駆動周波数よりも高い固定周波数の駆動信号を印加する。高インピーダンス周波数制御処理では、圧電素子のインピーダンスが大きくなるため、電流量や消費電力も低く抑えることができる。そして、この高インピーダンス周波数制御処理で、屈曲振動も励振されて被駆動体を駆動するのに適した振動状態になった時点（第１タイミング）で、低インピーダンス周波数制御処理に切り替えることで、駆動開始時から低インピーダンス周波数制御処理を継続して行う場合に比べて、消費電力を抑えつつ、被駆動体が動き出すまでの時間はほぼ同じにできる。
そして、第２のタイミングで低インピーダンス周波数制御処理から前回駆動周波数制御処理を行い、しかる後、定常駆動制御モードに移行することで、前記圧電駆動装置と同様の動作にすることができる。
従って、本発明では、前記圧電駆動装置と同様の効果を奏するだけでなく、駆動開始時に高インピーダンス周波数制御処理を組み入れたことにより、電力消費をさらに低減でき、効率よく駆動することができる。 Therefore, in the present invention, at the start of driving, first, in the high impedance frequency control process in the initial driving control mode, a driving signal having a fixed frequency higher than the driving frequency at the previous driving is applied to the piezoelectric element. In the high impedance frequency control process, since the impedance of the piezoelectric element is increased, the amount of current and the power consumption can be reduced. In this high-impedance frequency control process, when the bending vibration is also excited and the vibration state is suitable for driving the driven body (first timing), switching to the low-impedance frequency control process is performed. Compared with the case where the low impedance frequency control process is continuously performed from the start, the time until the driven body starts moving can be made substantially the same while suppressing power consumption.
Then, by performing the previous drive frequency control process from the low impedance frequency control process at the second timing and then shifting to the steady drive control mode, the operation similar to that of the piezoelectric drive device can be achieved.
Therefore, according to the present invention, not only the same effects as the piezoelectric driving device can be obtained, but also by incorporating a high impedance frequency control process at the start of driving, it is possible to further reduce power consumption and drive efficiently.

なお、前記第１タイミングは、前述の通り、高インピーダンス周波数制御処理で、屈曲振動も励振されて被駆動体を駆動するのに適した振動状態になった時点であり、このタイミング（圧電アクチュエーターの駆動開始からの経過時間）は圧電アクチュエーターの特性などにより予め設定することができる。
また、前記第２タイミングは、被駆動体の駆動が開始されて、低インピーダンス周波数制御処理に比べて駆動力が低下しても、被駆動体の駆動が可能となるタイミングであればよく、この第２タイミング（圧電アクチュエーターの駆動開始からの経過時間）も、圧電アクチュエーターの特性などにより予め設定することができる。この第２タイミングは、請求項１に関し前述した予め設定されたタイミングと同様に設定することができる。 Note that, as described above, the first timing is a point in time when the vibration state suitable for driving the driven body is generated by the high-impedance frequency control process, and the bending vibration is also excited. The elapsed time from the start of driving) can be preset according to the characteristics of the piezoelectric actuator.
Further, the second timing may be a timing at which the driven body can be driven even when the driving of the driven body is started and the driving force is reduced as compared with the low impedance frequency control process. The second timing (elapsed time from the start of driving of the piezoelectric actuator) can also be set in advance according to the characteristics of the piezoelectric actuator. The second timing can be set in the same manner as the preset timing described above with reference to claim 1.

本発明の圧電駆動装置において、前記駆動制御手段は、前記低インピーダンス周波数制御処理時に、前記振動体の縦共振周波数と前記駆動周波数の中間の周波数を上限値とし、前記縦共振周波数を下限値とする範囲内で、予め設定された固定周波数の駆動信号を印加することが好ましい。
本発明によれば、前回駆動時の駆動周波数よりも縦共振周波数に近い周波数の駆動信号を圧電素子に印加することができる。これによって、縦共振周波数に近づけた分だけ、強い駆動力を得ることができる。前回駆動時の駆動周波数に近づけた分だけ、消費電力を減らすことができる。従って、この範囲内の周波数で駆動した場合に消費電力を最も低減することができるような駆動特性の圧電アクチュエーターを駆動する場合に消費電力を削減することができる。 In the piezoelectric driving device of the present invention, the drive control means sets an intermediate frequency between the longitudinal resonance frequency of the vibrating body and the drive frequency as an upper limit value and sets the longitudinal resonance frequency as a lower limit value during the low impedance frequency control process. It is preferable to apply a driving signal having a preset fixed frequency within the range to be applied.
According to the present invention, a drive signal having a frequency closer to the longitudinal resonance frequency than the drive frequency at the previous drive can be applied to the piezoelectric element. As a result, a stronger driving force can be obtained by the amount closer to the longitudinal resonance frequency. Power consumption can be reduced by the amount close to the drive frequency at the previous drive. Therefore, power consumption can be reduced when driving a piezoelectric actuator having drive characteristics that can reduce power consumption most when driven at a frequency within this range.

本発明の圧電駆動装置において、前記駆動制御手段は、前記低インピーダンス周波数制御処理時に、前記振動体の縦共振周波数の駆動信号を前記圧電素子に印加することが好ましい。
本発明によれば、縦共振周波数の駆動信号を圧電素子に印加することにより、消費電力は増大するが、圧電アクチュエーターで発生可能な最大値に近い駆動力を被駆動体に与えることができるので、被駆動体を迅速に駆動することができる。特に、駆動安定までの時間の長さが消費電力の低減に大きく影響するような駆動特性の圧電アクチュエーターを駆動する場合に、消費電力を大幅に削減することができる。 In the piezoelectric driving device according to the aspect of the invention, it is preferable that the drive control unit applies a drive signal having a longitudinal resonance frequency of the vibrating body to the piezoelectric element during the low impedance frequency control process.
According to the present invention, by applying a drive signal having a longitudinal resonance frequency to the piezoelectric element, power consumption is increased, but a driving force close to the maximum value that can be generated by the piezoelectric actuator can be applied to the driven body. The driven body can be driven quickly. In particular, when driving a piezoelectric actuator having a drive characteristic in which the length of time until the drive stabilizes greatly affects the reduction in power consumption, the power consumption can be greatly reduced.

本発明の圧電駆動装置において、前記駆動制御手段は、前記高インピーダンス周波数制御処理時には、前記振動体の***振周波数と前記駆動周波数の中間値を下限値とし、前記***振周波数を上限値とする範囲内で、予め設定された固定周波数の駆動信号を前記圧電素子に印加することが好ましい。
本発明によれば、前回駆動時の駆動周波数よりも***振周波数に近い周波数の駆動信号を圧電素子に印加することができる。これによって、***振周波数に近づけた分だけ、圧電素子のインピーダンスを高くでき、消費電力を減らすことができる。 In the piezoelectric driving apparatus according to the present invention, the drive control means sets the intermediate value between the anti-resonance frequency of the vibrating body and the drive frequency as a lower limit value and sets the anti-resonance frequency as an upper limit value during the high impedance frequency control process. Within a range, it is preferable to apply a driving signal having a preset fixed frequency to the piezoelectric element.
According to the present invention, it is possible to apply a drive signal having a frequency closer to the antiresonance frequency than the drive frequency at the previous drive to the piezoelectric element. As a result, the impedance of the piezoelectric element can be increased by the amount close to the antiresonance frequency, and the power consumption can be reduced.

本発明の圧電駆動装置において、前記駆動制御手段は、前記高インピーダンス周波数制御処理時には、前記振動体の***振周波数の駆動信号を前記圧電素子に印加することが好ましい。
本発明によれば、***振周波数の駆動信号を圧電素子に印加することにより、圧電アクチュエーターを駆動可能な最小値に近い消費電力で駆動することとなるので、消費電力を大幅に削減することができる。 In the piezoelectric driving apparatus of the present invention, it is preferable that the drive control means applies a drive signal having an anti-resonance frequency of the vibrating body to the piezoelectric element during the high impedance frequency control process.
According to the present invention, by applying a drive signal having an anti-resonance frequency to the piezoelectric element, the piezoelectric actuator is driven with power consumption close to the minimum driveable value, so that power consumption can be greatly reduced. it can.

本発明の圧電駆動装置の制御方法は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の印加により縦振動および屈曲振動を発生する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエーターと、前記圧電素子への駆動信号の印加を制御する駆動制御手段とを備えた圧電駆動装置の制御方法であって、圧電アクチュエーターの駆動開始時は初期駆動制御モードで駆動を制御し、その後、前記被駆動体が駆動を完結するまでは定常駆動制御モードに切り替えて駆動を制御し、前記定常駆動制御モードでは、前記振動体の振動状態に基づいて周波数制御される駆動信号を前記圧電素子に印加する可変周波数制御処理を行い、かつ、定常駆動制御モードでの駆動を終了する際にその時の駆動信号の周波数を次回駆動時の駆動周波数として記憶し、前記初期駆動制御モードでは、初めに前記圧電素子に前記駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を行い、その後、予め設定されたタイミングで、前記駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を行うことを特徴とする。   The method for controlling a piezoelectric driving device of the present invention includes a vibrating body that has a piezoelectric element and generates longitudinal vibration and bending vibration by applying a driving signal to the piezoelectric element, and transmits the vibration of the vibrating body to a driven body. And a drive control means for controlling application of a drive signal to the piezoelectric element, wherein the drive is controlled in an initial drive control mode when the drive of the piezoelectric actuator is started. Then, until the driven body completes driving, the driving is controlled by switching to the steady driving control mode, and in the steady driving control mode, the driving signal whose frequency is controlled based on the vibration state of the vibrating body is When the variable frequency control process applied to the piezoelectric element is performed and the drive in the steady drive control mode is terminated, the frequency of the drive signal at that time is set as the drive frequency at the next drive. In the initial drive control mode, first, a low impedance frequency control process for applying a drive signal having a fixed frequency lower than the drive frequency to the piezoelectric element is performed, and then the drive frequency is set at a preset timing. A previous drive frequency control process is performed in which a drive signal fixed to is applied.

本発明の圧電駆動装置の制御方法は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の印加により縦振動および屈曲振動を発生する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエーターと、前記圧電素子への駆動信号の印加を制御する駆動制御手段とを備えた圧電駆動装置の制御方法であって、圧電アクチュエーターの駆動開始時は初期駆動制御モードで駆動を制御し、その後、前記被駆動体が駆動を完結するまでは定常駆動制御モードに切り替えて駆動を制御し、前記定常駆動制御モードでは、前記振動体の振動状態に基づいて周波数制御される駆動信号を前記圧電素子に印加する可変周波数制御処理を行い、かつ、定常駆動制御モードでの駆動を終了する際にその時の駆動信号の周波数を次回駆動時の駆動周波数として記憶し、前記初期駆動制御モードでは、初めに前記圧電素子に前記駆動周波数よりも高い固定周波数の駆動信号を印加する高インピーダンス周波数制御処理を行い、その後、予め設定された第１タイミングになると、前記圧電素子に前記駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を行い、その後、予め設定された第２タイミングになると、前記駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を行うことを特徴とする。
本発明の上記各圧電駆動装置の制御方法は、前述の本発明の各圧電駆動装置と同様の作用効果をもたらすことが出来る。 The method for controlling a piezoelectric driving device of the present invention includes a vibrating body that has a piezoelectric element and generates longitudinal vibration and bending vibration by applying a driving signal to the piezoelectric element, and transmits the vibration of the vibrating body to a driven body. And a drive control means for controlling application of a drive signal to the piezoelectric element, wherein the drive is controlled in an initial drive control mode when the drive of the piezoelectric actuator is started. Then, until the driven body completes driving, the driving is controlled by switching to the steady driving control mode, and in the steady driving control mode, the driving signal whose frequency is controlled based on the vibration state of the vibrating body is When the variable frequency control process applied to the piezoelectric element is performed and the drive in the steady drive control mode is terminated, the frequency of the drive signal at that time is set as the drive frequency at the next drive. In the initial drive control mode, first, a high-impedance frequency control process of applying a drive signal having a fixed frequency higher than the drive frequency to the piezoelectric element is performed, and then, when the first timing is set in advance, A low-impedance frequency control process is performed in which a drive signal having a fixed frequency lower than the drive frequency is applied to the piezoelectric element, and then a drive signal fixed to the drive frequency is applied at a preset second timing. The previous drive frequency control process is performed.
The method for controlling each piezoelectric driving device of the present invention can provide the same effects as the above-described piezoelectric driving devices of the present invention.

本発明の電子機器は、前記いずれかに記載の圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置により駆動される被駆動体とを備えることを特徴とする。
本発明の電子機器において、前記被駆動体は、計時部で計時された計時情報を表示する計時情報表示部であることが好ましい。 An electronic apparatus according to the present invention includes any one of the piezoelectric driving devices described above and a driven body driven by the piezoelectric driving device.
In the electronic device according to the aspect of the invention, it is preferable that the driven body is a time information display unit that displays time information measured by the time measurement unit.

これら本発明の圧電駆動装置の制御方法、電子機器においても、前記圧電駆動装置と同様の作用効果を奏することができる。   Also in the method for controlling the piezoelectric driving device and the electronic apparatus according to the present invention, it is possible to achieve the same effects as the piezoelectric driving device.

本発明の第１実施形態にかかる電子時計の概略構成を示す平面図である。1 is a plan view showing a schematic configuration of an electronic timepiece according to a first embodiment of the present invention. 圧電アクチュエーターの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a piezoelectric actuator. 圧電素子のインピーダンス特性を示す図である。It is a figure which shows the impedance characteristic of a piezoelectric element. 駆動制御装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a drive control apparatus. 電圧調整回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a voltage adjustment circuit. 周波数設定回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of a frequency setting circuit. 第１実施形態の駆動特性を示す図である。It is a figure which shows the drive characteristic of 1st Embodiment. 比較例の駆動特性を示す図である。It is a figure which shows the drive characteristic of a comparative example. 第１実施形態での駆動制御処理の流れを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the flow of the drive control process in 1st Embodiment. 第２実施形態での駆動開始時における駆動特性を示す図である。It is a figure which shows the drive characteristic at the time of the drive start in 2nd Embodiment. 第２実施形態での駆動制御処理の流れを示すフローチャート（前半）である。It is a flowchart (first half) which shows the flow of the drive control processing in 2nd Embodiment. 第２実施形態での駆動制御処理の流れを示すフローチャート（後半）である。It is a flowchart (latter half) which shows the flow of the drive control processing in 2nd Embodiment. 変形例による圧電アクチュエーターの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the piezoelectric actuator by a modification. 変形例による周波数設定回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the frequency setting circuit by a modification. 変形例による電圧調整回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the voltage adjustment circuit by a modification. 変形例による周波数設定回路の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the frequency setting circuit by a modification.

[１．第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、後述する第２実施形態以降では、以下に説明する第１実施形態での構成部品と同じ部品および同様な機能を有する部品には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。 [1. First Embodiment]
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, a first embodiment of the invention will be described with reference to the drawings.
In the second and subsequent embodiments to be described later, the same components and components having the same functions as those in the first embodiment described below are denoted by the same reference numerals, and description thereof is simplified or omitted.

［１−１．全体構成］
図１は、本実施形態における圧電駆動装置を用いた電子機器としての電子時計１の概略構成を示す平面図であり、図２は、電子時計１における圧電アクチュエーター２０を示す平面図（図２（Ａ））および断面図（図２（Ｂ））である。
図１は、電子時計１の時刻表示側とは反対側（裏蓋側）から見た図であり、この図１において、上方向が電子時計１の３時方向、下方向が９時方向、右方向が１２時方向、左方向が６時方向となっている。また、図２（Ａ）の平面図も、電子時計１の時刻表示側とは反対側（裏蓋側）から見た図となっている。 [1-1. overall structure]
FIG. 1 is a plan view showing a schematic configuration of an electronic timepiece 1 as an electronic device using the piezoelectric driving device in the present embodiment, and FIG. 2 is a plan view showing a piezoelectric actuator 20 in the electronic timepiece 1 (FIG. 2 ( A)) and a sectional view (FIG. 2B).
FIG. 1 is a view of the electronic timepiece 1 from the side opposite to the time display side (the back cover side). In FIG. 1, the upper direction is the 3 o'clock direction of the electronic timepiece 1, the lower direction is the 9 o'clock direction, The right direction is the 12 o'clock direction, and the left direction is the 6 o'clock direction. The plan view of FIG. 2A is also a view as seen from the side opposite to the time display side (back cover side) of the electronic timepiece 1.

図１に示すように、電子時計１は、時刻を表示する指針（時分針）を駆動する圧電アクチュエーター２０と、電池２と、ＩＣ５と、水晶チップ６とを備えている。電池２、ＩＣ５、水晶チップ６等は、図示しない回路基板に設けられている。また、電子時計１は、圧電アクチュエーター２０によって回転駆動される被駆動体であるローター３０と、ローター３０の回転を伝えて時分針を回転させる輪列４０とを備えている。当該構成を有する電子時計１の圧電アクチュエーター２０は、後述する駆動制御装置によって制御される。   As shown in FIG. 1, the electronic timepiece 1 includes a piezoelectric actuator 20 that drives a pointer (hour and minute hands) that displays time, a battery 2, an IC 5, and a crystal chip 6. The battery 2, the IC 5, the crystal chip 6 and the like are provided on a circuit board (not shown). The electronic timepiece 1 also includes a rotor 30 that is a driven body that is rotationally driven by the piezoelectric actuator 20 and a train wheel 40 that transmits the rotation of the rotor 30 and rotates the hour and minute hands. The piezoelectric actuator 20 of the electronic timepiece 1 having the configuration is controlled by a drive control device described later.

［１−２．圧電アクチュエーターの構成］
図２に示すように、圧電アクチュエーター２０の振動体２１は、二長辺と二短辺（例えば長辺長さと短辺長さの比をほぼ７対２とした長辺と短辺）とにより囲まれた長方形状の板である。その長方形を例示すれば、長辺×短辺が、７ｍｍ×２ｍｍから３．５ｍｍ×１ｍｍまでの間の寸法である。また、振動体２１は、２枚の長方形かつ板状の圧電素子２２の間に、これらの圧電素子２２と略同形状であり、かつ圧電素子２２よりも肉厚の薄いステンレス鋼等の補強板２３を挟んだ積層構造を有している。圧電素子２２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。 [1-2. Configuration of piezoelectric actuator]
As shown in FIG. 2, the vibrating body 21 of the piezoelectric actuator 20 has two long sides and two short sides (for example, a long side and a short side in which the ratio of the long side length to the short side length is approximately 7 to 2). It is an enclosed rectangular plate. For example, the long side × short side is a dimension between 7 mm × 2 mm and 3.5 mm × 1 mm. In addition, the vibrating body 21 is a reinforcing plate made of stainless steel or the like between the two rectangular and plate-like piezoelectric elements 22 and having substantially the same shape as the piezoelectric elements 22 and being thinner than the piezoelectric elements 22. 23 has a laminated structure with 23 interposed therebetween. Examples of the piezoelectric element 22 include lead zirconate titanate (PZT (trademark)), crystal, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate, lead scandium niobate, and the like. Various types of can be used.

振動体２１は、一短辺の幅方向略端部に当接部２５を有している。この当接部２５は、補強板２３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２２から突出させている。振動体２１は、前記当接部２５が幅方向の一方の端部側に配置され、幅方向に重量アンバランスが生じるように構成されている。振動体２１は、支持部２６等によってこの当接部２５の先端をローター３０の外周面に当接させる姿勢を保っている。なお、当接部２５が形成された短辺でない他方の短辺にも当接部２５と同様の大きさのバランス用突起部２５Ａが形成されている。このバランス用突起部２５Ａは、振動体２１の平面形状の中心点に対して点対称位置に設けられている。   The vibrating body 21 has a contact portion 25 at a substantially end portion in the width direction of one short side. The contact portion 25 is obtained by a method such as cutting and forming the reinforcing plate 23, and a tip portion having a gently curved surface is protruded from the piezoelectric element 22. The vibrating body 21 is configured such that the abutment portion 25 is disposed on one end side in the width direction and a weight imbalance is generated in the width direction. The vibrating body 21 maintains a posture in which the tip of the contact portion 25 is brought into contact with the outer peripheral surface of the rotor 30 by the support portion 26 and the like. Note that a balance projection 25A having the same size as that of the contact portion 25 is formed on the other short side which is not the short side where the contact portion 25 is formed. The balancing protrusion 25A is provided at a point-symmetrical position with respect to the center point of the planar shape of the vibrating body 21.

圧電アクチュエーター２０の振動体２１は、後述する駆動制御装置から所定の周波数の駆動信号が圧電素子２２に印加されることで第１の振動モード（主振動モード）である縦振動が励振し、前記当接部２５、バランス用突起部２５Ａによって重量アンバランスが生じているため、縦振動に誘発されて第２の振動モード（副振動モード）である屈曲振動が励振し、これらの振動が混合されて、その板面を含む平面内において当接部２５が楕円軌道を描いて運動する。ローター３０は、この振動体２１の当接部２５によってその外周面が叩かれ、回転駆動される。このローター３０の回転は輪列４０に伝達され、輪列を構成する筒車４４に固定されている時針および二番車４２１に固定されている分針を回転させる。   The vibrator 21 of the piezoelectric actuator 20 is excited by longitudinal vibration, which is the first vibration mode (main vibration mode), when a drive signal having a predetermined frequency is applied to the piezoelectric element 22 from a drive control device described later. Since the weight imbalance is generated by the contact portion 25 and the balance protrusion 25A, the vibration is induced by the longitudinal vibration and the second vibration mode (sub vibration mode) is excited, and these vibrations are mixed. Thus, the contact portion 25 moves in an elliptical orbit within a plane including the plate surface. The outer surface of the rotor 30 is struck by the contact portion 25 of the vibrating body 21 and is driven to rotate. The rotation of the rotor 30 is transmitted to the train wheel 40, and the hour hand fixed to the hour wheel 44 and the minute hand fixed to the center wheel & pinion 421 are rotated.

この圧電アクチュエーター２０の駆動は、駆動制御装置によって周期的（例えば２０秒に１回の一定間隔）に制御される。例えば、電子時計１の電源をオンにするなどして、電子時計１の計時機能の動作開始とともに、駆動制御装置の電源をオンにする図示しないスイッチがオフからオンに切り替えられ、駆動制御装置による圧電アクチュエーター２０の駆動制御が開始される。この周期的な各部の駆動は、例えばＩＣ５の管理の下、電子時計１の内部時計に基づき行われる。   The driving of the piezoelectric actuator 20 is controlled periodically (for example, at regular intervals of once every 20 seconds) by a drive control device. For example, when the power of the electronic timepiece 1 is turned on, the operation of the time measuring function of the electronic timepiece 1 is started, and a switch (not shown) that turns on the power of the drive control device is switched from off to on. Drive control of the piezoelectric actuator 20 is started. The periodic driving of each unit is performed based on the internal clock of the electronic timepiece 1 under the management of the IC 5, for example.

圧電アクチュエーター２０の支持部２６には圧電素子用回路基板が取り付けられ、圧電素子２２の表面に設けられた駆動用電極２０１に、回路基板から伸ばされたリード線が接続され、圧電素子２２を駆動可能に構成されている。   A piezoelectric element circuit board is attached to the support portion 26 of the piezoelectric actuator 20, and a lead wire extended from the circuit board is connected to the driving electrode 201 provided on the surface of the piezoelectric element 22 to drive the piezoelectric element 22. It is configured to be possible.

圧電素子２２の表面には、駆動用電極２０１と絶縁された検出用電極２０２が設けられている。検出用電極２０２についても、駆動用電極２０１と同様に、回路基板から伸ばされたリード線が接続され、圧電素子２２の振動状態を検出可能に構成されている。
検出用電極２０２は、縦振動成分が検出しやすいように、縦振動のひずみが大きく、かつ、屈曲振動のひずみが小さい位置に配置されている。なお、この配置位置は、使用する圧電アクチュエーター２０によって変わってくるが、図示した例では、振動体２１において一方の長手方向の略中央部にある支持部２６近傍のやや当接部２５側寄りに、検出用電極２０２が配置されている。 On the surface of the piezoelectric element 22, a detection electrode 202 insulated from the drive electrode 201 is provided. Similarly to the drive electrode 201, the detection electrode 202 is connected to a lead wire extended from the circuit board so that the vibration state of the piezoelectric element 22 can be detected.
The detection electrode 202 is arranged at a position where the distortion of the longitudinal vibration is large and the distortion of the bending vibration is small so that the longitudinal vibration component can be easily detected. Although this arrangement position varies depending on the piezoelectric actuator 20 to be used, in the illustrated example, the vibration body 21 is slightly closer to the contact portion 25 side in the vicinity of the support portion 26 at the substantially central portion in one longitudinal direction. The detection electrode 202 is disposed.

[１−３．圧電アクチュエーターの駆動制御装置の構成]
先ず、駆動制御装置の構成を説明する前に、圧電アクチュエーター２０の特性について、図３に基づいて説明する。
図３は、圧電アクチュエーター２０の駆動信号の周波数とインピーダンスおよび位相差との関係を示す図である。
図３に示すように、駆動周波数に対してインピーダンスが極小であって振幅が最大となる共振点が二点現れ、これらのうち周波数の低い方が縦振動の共振点、高い方が屈曲振動の共振点である。また、この二点の共振点の間にインピーダンスが最大となる***振点が現れる。すなわち、縦振動の縦共振周波数はｆｒ１、屈曲振動の屈曲共振周波数はｆｒ２、***振動の***振周波数はｆｒ３である。 [1-3. Configuration of Drive Control Device for Piezoelectric Actuator]
First, before describing the configuration of the drive control device, the characteristics of the piezoelectric actuator 20 will be described with reference to FIG.
FIG. 3 is a diagram illustrating the relationship between the frequency of the drive signal of the piezoelectric actuator 20, the impedance, and the phase difference.
As shown in FIG. 3, there are two resonance points where the impedance is minimum and the amplitude is maximum with respect to the drive frequency. Of these, the lower one is the resonance point of longitudinal vibration and the higher one is bending vibration. Resonance point. An anti-resonance point where the impedance is maximum appears between the two resonance points. That is, the longitudinal resonance frequency of longitudinal vibration is fr1, the bending resonance frequency of bending vibration is fr2, and the antiresonance frequency of anti-co-vibration is fr3.

ここで、圧電アクチュエーター２０に印加される駆動信号は、屈曲振動の屈曲共振周波数ｆｒ２および縦振動の縦共振周波数ｆｒ１間の周波数に制御され、通常は、***振動の***振周波数ｆｒ３および縦振動の縦共振周波数ｆｒ１間の周波数に制御される。この周波数に制御すれば、縦振動および屈曲振動双方の振幅が確保され、圧電アクチュエーター２０は高効率で駆動する。
また、圧電アクチュエーター２０のインピーダンス特性は、温度変化、負荷変化等の環境変化によって変化する。
この区間（ｆｒ１〜ｆｒ２）内における最適駆動周波数ｆは、圧電アクチュエーター２０に印加する駆動信号と圧電アクチュエーター２０からの検出信号の位相差を目標位相差と比較することで設定することができ、この位相差に基づいて駆動周波数を制御することで高効率な駆動を行うことができる。 Here, the drive signal applied to the piezoelectric actuator 20 is controlled to a frequency between the bending resonance frequency fr2 of the bending vibration and the longitudinal resonance frequency fr1 of the longitudinal vibration. Usually, the anti-resonance frequency fr3 of the anti-co-vibration and the longitudinal vibration frequency are controlled. The frequency is controlled to a frequency between the longitudinal resonance frequencies fr1. By controlling to this frequency, the amplitude of both longitudinal vibration and bending vibration is ensured, and the piezoelectric actuator 20 is driven with high efficiency.
The impedance characteristics of the piezoelectric actuator 20 change due to environmental changes such as temperature changes and load changes.
The optimum drive frequency f in this section (fr1 to fr2) can be set by comparing the phase difference between the drive signal applied to the piezoelectric actuator 20 and the detection signal from the piezoelectric actuator 20 with the target phase difference. Highly efficient driving can be performed by controlling the driving frequency based on the phase difference.

最適駆動周波数ｆは、圧電アクチュエーター２０の駆動に最適となる周波数であり、インピーダンス特性に基づき設定することができる。本実施形態では、最適駆動周波数ｆは、駆動信号および圧電素子２２の検出信号の位相差に基づき変動する周波数とされている。
また、本実施形態では、前回駆動した時の駆動信号の周波数を記憶しておき、この記憶した周波数から駆動状態に応じた信号をフィードバックして周波数制御を行うことによって、スイープ期間を短縮し余分な電力消費を削減して、より高効率な駆動を実現することができる構成とされている。 The optimum drive frequency f is a frequency that is optimum for driving the piezoelectric actuator 20 and can be set based on impedance characteristics. In the present embodiment, the optimum drive frequency f is a frequency that varies based on the phase difference between the drive signal and the detection signal of the piezoelectric element 22.
Further, in this embodiment, the frequency of the drive signal at the previous drive is stored, and the frequency is controlled by feeding back the signal according to the drive state from the stored frequency, thereby shortening the sweep period and extra. The power consumption can be reduced and more efficient driving can be realized.

しかし、圧電アクチュエーター２０の駆動開始時の動作に着目した場合、前回駆動した時の周波数の駆動信号からの駆動開始は高効率化に対して最適とはいえない。駆動開始時は、停止状態から動き始める際の負荷が定常駆動状態での負荷と比べて大きいため、前回駆動した時の周波数で駆動を開始しても駆動対象のローター３０等の駆動状態が安定するまでに時間を要してしまい、この安定するまでの期間で余分な電力を消費してしまうからである。そこで、本願発明者は、この駆動開始時における被駆動体の駆動が安定するまでの時間を短縮し、併せて消費電力も低減することができる以下の駆動制御装置を発明するに至った。   However, when attention is paid to the operation at the start of driving of the piezoelectric actuator 20, the drive start from the drive signal having the frequency at the previous drive is not optimal for high efficiency. At the start of driving, the load when starting to move from the stopped state is larger than the load in the steady driving state, so that the driving state of the rotor 30 and the like to be driven is stable even if driving is started at the frequency at the previous driving This is because it takes time to do so, and extra power is consumed in this period until stabilization. Therefore, the inventor of the present application has invented the following drive control device that can shorten the time until the drive of the driven body is stabilized at the start of the drive and can also reduce the power consumption.

以下、本実施形態の圧電駆動装置における駆動制御装置（駆動制御手段）について、図４のブロック図に基づいて説明する。
図４に示すように、圧電アクチュエーター２０を駆動制御する駆動制御装置１００は、圧電素子２２に印加する駆動信号と圧電素子２２で検出される検出信号の位相差を検出し、位相差に相当する電圧値の位相差電圧信号を出力する位相差−電圧変換回路１０１と、位相差を比較するための基準電圧と振幅信号を検出するための基準電圧とをそれぞれ出力する定電圧回路１０２と、この定電圧回路１０２で出力される位相比較用基準電圧と位相差−電圧変換回路１０１から出力される位相差電圧とを比較して比較結果信号を出力する比較回路１０３と、比較結果信号を受けて出力電圧を制御する電圧調整回路１０４と、圧電素子２２に対して駆動信号を出力する駆動回路（ドライバー）１０５と、この電圧調整回路１０４で出力された電圧に対応して駆動回路１０５に出力する周波数を調整する電圧制御発振器（ＶＣＯ）１０６と、定電圧回路１０２で出力される振幅検出用基準電圧と圧電素子２２の振幅信号とを比較して振幅信号を検出する振幅検出回路１０７と、を備えている。 Hereinafter, a drive control device (drive control means) in the piezoelectric drive device of the present embodiment will be described based on the block diagram of FIG.
As shown in FIG. 4, the drive control device 100 that drives and controls the piezoelectric actuator 20 detects the phase difference between the drive signal applied to the piezoelectric element 22 and the detection signal detected by the piezoelectric element 22, and corresponds to the phase difference. A phase difference-voltage conversion circuit 101 that outputs a phase difference voltage signal of a voltage value, a constant voltage circuit 102 that outputs a reference voltage for comparing the phase difference and a reference voltage for detecting an amplitude signal, and A comparison circuit 103 that compares the reference voltage for phase comparison output from the constant voltage circuit 102 and the phase difference voltage output from the phase difference-voltage conversion circuit 101 and outputs a comparison result signal; A voltage adjustment circuit 104 that controls the output voltage, a drive circuit (driver) 105 that outputs a drive signal to the piezoelectric element 22, and a voltage output by the voltage adjustment circuit 104 In response, the voltage control oscillator (VCO) 106 that adjusts the frequency output to the drive circuit 105 and the amplitude detection reference voltage output from the constant voltage circuit 102 and the amplitude signal of the piezoelectric element 22 are compared. And an amplitude detection circuit 107 for detection.

駆動制御装置１００の各部は、ＩＣ５内に構成されているが、同様にＩＣ５内に構成されている時刻計測や時間計測を行う計時部である計時回路から駆動開始を指示する制御信号が出力（駆動タイミング出力）されると動作を開始し、駆動終了を指示する制御信号が出力されると動作を停止する。ここで、駆動開始の制御信号は、前記のように、例えば２０秒ごとに出力される。
駆動終了のタイミングは、図示しない駆動検出手段によって検出される。駆動検出手段は、被駆動体であるローター３０が所定量駆動したことを検出し、検出結果を駆動検出信号として出力する。この出力に基づき駆動制御装置１００の各部の動作がオフにされる。このように駆動検出手段は、被駆動体であるローター３０またはこのローター３０に連動して駆動する輪列４０のいずれかの回転角度が所定角度となったことを検出可能とされている。 Each part of the drive control device 100 is configured in the IC 5, but similarly, a control signal instructing the drive start is output from a time measuring circuit that is a time measuring unit configured in the IC 5 for time measurement and time measurement ( When the drive timing is output, the operation is started, and when the control signal instructing the end of the drive is output, the operation is stopped. Here, as described above, the drive start control signal is output, for example, every 20 seconds.
The drive end timing is detected by a drive detection means (not shown). The drive detection means detects that the rotor 30 as the driven body has been driven by a predetermined amount, and outputs the detection result as a drive detection signal. Based on this output, the operation of each part of the drive control device 100 is turned off. In this way, the drive detection means can detect that the rotation angle of either the rotor 30 that is the driven body or the train wheel 40 that is driven in conjunction with the rotor 30 has become a predetermined angle.

例えば、時分針を２０秒間隔で駆動するために、圧電アクチュエーター２０の駆動制御の周期が２０秒間隔である場合、１回の駆動（２０秒間隔の１つの駆動）で分針は２°回転させる必要がある。そして、分針が２°回転する際の、輪列４０の各歯車やローター３０の回転角度も規定されるため、駆動検出手段はこれらのいずれかの部材の回転角度が、前記分針が２°回転する角度だけ回転することを検出する。すなわち、駆動検出手段は、被駆動体であるローター３０が所定角度回転したことを直接検出したり、ローター３０に連動して回転する輪列４０の車が所定角度回転したことを検出することで、被駆動体（ローター３０）が所定量駆動したことを間接的に検出できるものであればよい。
そのため、駆動検出手段は、例えば、検出対象の車に、所定の角度間隔で検出孔を形成し、発光素子からの光を、前記検出孔を介して受光素子で受光する光センサーを用いることができる。なお、光センサーの代わりに、磁気センサー等の各種回転エンコーダーを用いてもよい。 For example, in order to drive the hour and minute hands at intervals of 20 seconds, when the drive control cycle of the piezoelectric actuator 20 is at intervals of 20 seconds, the minute hand is rotated 2 ° by one drive (one drive at intervals of 20 seconds). There is a need. Since the rotation angle of each gear of the train wheel 40 and the rotor 30 when the minute hand rotates 2 ° is also defined, the drive detection means determines that the rotation angle of any one of these members corresponds to the rotation of the minute hand by 2 °. It detects that it rotates by the angle to do. That is, the drive detection means directly detects that the rotor 30 that is the driven body has rotated a predetermined angle, or detects that the vehicle of the train wheel 40 that rotates in conjunction with the rotor 30 has rotated a predetermined angle. Any device that can indirectly detect that the driven body (rotor 30) has been driven by a predetermined amount may be used.
Therefore, for example, the drive detection means may use a photosensor that forms detection holes at predetermined angular intervals in a vehicle to be detected and receives light from the light emitting element by the light receiving element through the detection hole. it can. Note that various rotary encoders such as a magnetic sensor may be used instead of the optical sensor.

電圧調整回路１０４は、ＩＣ５からの駆動タイミング出力と、比較回路１０３、振幅検出回路１０７から出力された信号に基づいて、電圧制御発振器１０６に供給する電圧レベルを制御する電圧制御機能を有する。
具体的には、図５に示すように、電圧調整回路１０４は、電圧制御発振器１０６に出力する電圧を調整する電圧調整部５４１と、振幅検出回路１０７からの出力（振幅検出出力）に応じてクロックを出力するクロック回路５４４と、このクロック回路５４４および比較回路１０３の出力（位相差検出出力）に対応して信号を出力する制御回路５４５と、ＩＣ５からの駆動タイミング出力に応じて駆動信号の周波数を設定するための信号を出力する周波数設定回路５４６と、この周波数設定回路５４６からの出力信号と制御回路５４５からの出力信号とを選択的に電圧調整部５４１へ出力する信号選択回路５４７と、を備えている。 The voltage adjustment circuit 104 has a voltage control function for controlling the voltage level supplied to the voltage controlled oscillator 106 based on the drive timing output from the IC 5 and the signals output from the comparison circuit 103 and the amplitude detection circuit 107.
Specifically, as shown in FIG. 5, the voltage adjustment circuit 104 corresponds to the voltage adjustment unit 541 that adjusts the voltage output to the voltage controlled oscillator 106 and the output (amplitude detection output) from the amplitude detection circuit 107. A clock circuit 544 that outputs a clock, a control circuit 545 that outputs a signal corresponding to the outputs (phase difference detection output) of the clock circuit 544 and the comparison circuit 103, and a drive signal according to the drive timing output from the IC 5 A frequency setting circuit 546 that outputs a signal for setting a frequency, and a signal selection circuit 547 that selectively outputs an output signal from the frequency setting circuit 546 and an output signal from the control circuit 545 to the voltage adjustment unit 541; It is equipped with.

電圧調整部５４１は、アップダウンカウンター（ＵＤカウンター）５４２と、このＵＤカウンター５４２から出力されたデジタル信号をアナログ信号に変換するＤ／Ａ変換器５４３とを備えている。   The voltage adjustment unit 541 includes an up / down counter (UD counter) 542 and a D / A converter 543 that converts a digital signal output from the UD counter 542 into an analog signal.

ＵＤカウンター５４２は、信号選択回路５４７を介して入力される情報を積算する。このＵＤカウンター５４２は、例えば、１２ビットのカウンター等から構成されており、信号選択回路５４７からの信号により、カウンター値をアップあるいはダウンする。
Ｄ／Ａ変換器５４３は、内部にＵＤカウンター５４２のカウンター値に応じた周波数制御電圧値が設定されている。そして、このＤ／Ａ変換器５４３は、ＵＤカウンター５４２から出力されるカウンター値を入力すると、このカウンター値に応じた周波数制御電圧値に相当する周波数制御電圧を電圧制御発振器１０６に出力する。 The UD counter 542 accumulates information input via the signal selection circuit 547. The UD counter 542 is composed of, for example, a 12-bit counter, and the counter value is increased or decreased by a signal from the signal selection circuit 547.
A frequency control voltage value corresponding to the counter value of the UD counter 542 is set inside the D / A converter 543. When the D / A converter 543 receives the counter value output from the UD counter 542, the D / A converter 543 outputs a frequency control voltage corresponding to the frequency control voltage value corresponding to the counter value to the voltage controlled oscillator 106.

クロック回路５４４、周波数設定回路５４６は、駆動信号の周波数制御を行う。
制御回路５４５は、ＮＡＮＤゲート５４５Ａ，５４５Ｂと、ＮＯＴゲート５４５Ｃとを備える。ＮＡＮＤゲート５４５Ａ，５４５Ｂには、クロック回路５４４の出力が入力される。また、ＮＡＮＤゲート５４５Ａには、比較回路１０３の出力が入力される。比較回路１０３の出力は、ＮＯＴゲート５４５Ｃを介してＮＡＮＤゲート５４５Ｂにも入力される。 The clock circuit 544 and the frequency setting circuit 546 perform drive signal frequency control.
The control circuit 545 includes NAND gates 545A and 545B and a NOT gate 545C. The output of the clock circuit 544 is input to the NAND gates 545A and 545B. The output of the comparison circuit 103 is input to the NAND gate 545A. The output of the comparison circuit 103 is also input to the NAND gate 545B via the NOT gate 545C.

信号選択回路５４７は、ＡＮＤゲート５４７Ａ,５４７Ｂを備える。ＡＮＤゲート５４７Ａには、ＮＡＮＤゲート５４５Ａおよび周波数設定回路５４６の出力が入力され、ＡＮＤゲート５４７Ｂには、ＮＡＮＤゲート５４５Ｂおよび周波数設定回路５４６の出力がそれぞれ入力される。
ＡＮＤゲート５４７Ａの出力は、ＵＤカウンター５４２のアップカウント入力に出力され、ＡＮＤゲート５４７Ｂの出力は、ＵＤカウンター５４２のダウンカウント入力に出力される。 The signal selection circuit 547 includes AND gates 547A and 547B. Outputs of the NAND gate 545A and the frequency setting circuit 546 are input to the AND gate 547A, and outputs of the NAND gate 545B and the frequency setting circuit 546 are input to the AND gate 547B, respectively.
The output of the AND gate 547A is output to the up-count input of the UD counter 542, and the output of the AND gate 547B is output to the down-count input of the UD counter 542.

このような構成において、本実施形態では、先ず、駆動開始時に圧電アクチュエーター２０を初期駆動制御モードによって駆動した後、定常駆動制御モードに切り替えて駆動する。初期駆動制御モードでは、低インピーダンス周波数制御処理後、前回駆動周波数制御処理が行われる。定常駆動制御モードでは、可変駆動周波数制御処理が行われる。   In such a configuration, in the present embodiment, the piezoelectric actuator 20 is first driven in the initial drive control mode at the start of driving, and then switched to the steady drive control mode and driven. In the initial drive control mode, the previous drive frequency control process is performed after the low impedance frequency control process. In the steady drive control mode, variable drive frequency control processing is performed.

初期駆動制御モードから定常駆動制御モードへの切り替えは、目標位相差に対する駆動信号と検出信号の位相差が安定する所定のタイミングにおいて行われる。   Switching from the initial drive control mode to the steady drive control mode is performed at a predetermined timing at which the phase difference between the drive signal and the detection signal with respect to the target phase difference is stabilized.

初期駆動制御モードにおける低インピーダンス周波数制御処理から前回駆動周波数制御処理への切り替えは、目標位相差に対する駆動信号と検出信号の位相差の増減方向が切り替わるくらいのタイミングにおいて行われる。このタイミングは、圧電アクチュエーター２０のインピーダンス特性から初期的に求めることができ、周波数設定回路５４６が駆動タイミング出力に基づき判断する。   Switching from the low impedance frequency control process to the previous drive frequency control process in the initial drive control mode is performed at a timing at which the increase / decrease direction of the phase difference between the drive signal and the detection signal with respect to the target phase difference is switched. This timing can be initially obtained from the impedance characteristics of the piezoelectric actuator 20, and the frequency setting circuit 546 makes a determination based on the drive timing output.

図６は、周波数設定回路５４６の構成の一例を示す。周波数設定回路５４６は、駆動時間制御回路６４１と、制御クロック出力回路６４２とを備えている。   FIG. 6 shows an example of the configuration of the frequency setting circuit 546. The frequency setting circuit 546 includes a drive time control circuit 641 and a control clock output circuit 642.

駆動時間制御回路６４１は、ＩＣ５からの駆動タイミング出力に基づき圧電アクチュエーター２０の駆動を開始してからの経過時間によって、低インピーダンス周波数制御処理と前回駆動周波数制御処理とを切り替える。また、圧電アクチュエーター２０の駆動を開始してからの経過時間によって、初期駆動制御モードから定常駆動制御モードに切り替える。
具体的には、駆動時間制御回路６４１は、駆動開始から予め設定された所定時間が経過すると、初期駆動制御モードの低インピーダンス周波数制御処理から前回駆動周波数制御処理に切り替える制御信号を制御クロック出力回路６４２に出力する。
また、前回駆動周波数制御処理に切り替えてから予め設定された所定時間が経過すると、初期駆動制御モードから定常駆動制御モードに切り替える制御信号を制御クロック出力回路６４２に出力する。
これらの各所定時間は、圧電アクチュエーター２０に対して駆動信号を入力した際の動作を予め検証しておき、その時の実験結果によって予め設定されている。 The drive time control circuit 641 switches between the low impedance frequency control process and the previous drive frequency control process according to the elapsed time from the start of driving of the piezoelectric actuator 20 based on the drive timing output from the IC 5. Further, the initial drive control mode is switched to the steady drive control mode depending on the elapsed time since the drive of the piezoelectric actuator 20 is started.
Specifically, the drive time control circuit 641 transmits a control signal for switching from the low impedance frequency control process in the initial drive control mode to the previous drive frequency control process when a predetermined time has elapsed from the start of driving. Output to 642.
Further, when a predetermined time has elapsed since switching to the previous drive frequency control process, a control signal for switching from the initial drive control mode to the steady drive control mode is output to the control clock output circuit 642.
Each of these predetermined times is set in advance according to an experimental result obtained by verifying in advance the operation when a drive signal is input to the piezoelectric actuator 20.

制御クロック出力回路６４２は、圧電アクチュエーター２０が一定間隔で駆動される際に、ＩＣ５からの駆動タイミング出力があると低インピーダンス周波数制御処理を開始する。また、駆動時間制御回路６４１からの制御信号により、前回駆動周波数制御処理に切り替える。さらに、駆動時間制御回路６４１からの制御信号により、定常駆動制御モードの可変周波数制御処理に切り替える。   The control clock output circuit 642 starts the low impedance frequency control process when there is a drive timing output from the IC 5 when the piezoelectric actuator 20 is driven at a constant interval. Further, the control is switched to the previous drive frequency control process by a control signal from the drive time control circuit 641. Furthermore, the control signal from the drive time control circuit 641 is switched to the variable frequency control process in the steady drive control mode.

可変駆動周波数制御処理は、定常駆動制御処理モードにおいて振幅検出出力が所定レベル以上である場合には低速、所定レベルよりも小さい場合には高速の可変駆動周波数制御処理を行う。このタイミングは、クロック回路５４４が振幅検出回路１０７からの振幅検出出力が所定レベル以上となったか否かによって判断する。
以下、これら駆動制御の切り替えを行うクロック回路５４４、周波数設定回路５４６について、これら駆動制御処理毎に説明する。 The variable drive frequency control process performs a low speed variable drive frequency control process when the amplitude detection output is equal to or higher than a predetermined level in the steady drive control process mode, and a high speed variable drive frequency control process when the amplitude detection output is smaller than the predetermined level. This timing is determined by whether or not the clock circuit 544 has an amplitude detection output from the amplitude detection circuit 107 equal to or higher than a predetermined level.
Hereinafter, the clock circuit 544 and the frequency setting circuit 546 for switching the drive control will be described for each drive control process.

＜初期駆動制御モード時（低インピーダンス周波数制御処理時）＞
クロック回路５４４は、周波数設定回路５４６からの制御信号に基づきクロックの出力を停止（ローレベル信号を出力）する。
周波数設定回路５４６は、駆動開始時に所定パルス数のダウンカウントクロック（Ｐ１）をＡＮＤゲート５４７Ｂに出力する。ＡＮＤゲート５４７Ｂは、周波数設定回路５４６から出力されるダウンカウントクロック（Ｐ１）をＵＤカウンター５４２のダウンカウント入力に出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値がダウンカウントされる。すなわち、ダウンカウントクロック（Ｐ１）に応じて駆動周波数が低くなる。
上記ダウンカウントクロック（Ｐ１）として出力される上記所定パルス数に関して説明する。図３に図示されているように、前回駆動周波数ｆ０と縦振動共振周波数ｆｒ１との関係が予め明らかとされており、上記ｆ０とｆｒ１との周波数差も明らかとされている。この周波数差に対応するカウント値が予め周波数設定回路５４６に記憶されており、上記周波数差に対応するカウント値分のパルス数（前記所定パルス数）が周波数設定回路５４６からＡＮＤゲート５４７Ｂに出力される。 <In initial drive control mode (during low impedance frequency control processing)>
The clock circuit 544 stops outputting the clock (outputs a low level signal) based on the control signal from the frequency setting circuit 546.
The frequency setting circuit 546 outputs a down-count clock (P1) having a predetermined number of pulses to the AND gate 547B at the start of driving. The AND gate 547B outputs the down count clock (P1) output from the frequency setting circuit 546 to the down count input of the UD counter 542, and the counter value of the UD counter 542 is down counted. That is, the drive frequency is lowered according to the downcount clock (P1).
The predetermined number of pulses output as the downcount clock (P1) will be described. As shown in FIG. 3, the relationship between the previous drive frequency f0 and the longitudinal vibration resonance frequency fr1 has been clarified in advance, and the frequency difference between f0 and fr1 has also been clarified. A count value corresponding to the frequency difference is stored in advance in the frequency setting circuit 546, and the number of pulses corresponding to the count value corresponding to the frequency difference (the predetermined pulse number) is output from the frequency setting circuit 546 to the AND gate 547B. The

このＰ１のパルス入力に応じて駆動回路１０５から出力される駆動信号の周波数は、定常駆動制御モード時の周波数ｆ０から、周波数ｆ０よりも圧電素子２２の縦振動の共振周波数に近い所定の駆動周波数ｆ１に切り替わる。駆動周波数ｆ１は、図３のインピーダンス特性から初期的に設定することができ、本実施形態では駆動周波数ｆ１は縦振動の共振周波数ｆｒ１（変動するインピーダンス特性に応じた縦振動の共振周波数ｆｒ１）である。
ここで、このダウンカウントクロック信号（Ｐ１）として出力される上記所定パルス数に関して説明する。図３に図示されているように、駆動に最適な周波数ｆと低インピーダンス周波数の縦共振周波数ｆｒ１との関係（周波数差）は予め明らかである。この周波数ｆとｆｒ１との周波数差に対応するカウント値が予め周波数設定回路５４６の制御クロック出力回路６４２に記憶されており、上記周波数差に対応するカウント値分のパルス数（前記所定パルス数）のクロック信号Ｐ１が周波数設定回路５４６からＡＮＤゲート５４７Ｂに出力される。Ｐ１を出力前の前回駆動周波数ｆ０は、前回の駆動の際の定常駆動制御処理によって前回の駆動終了時における最適な駆動周波数ｆとされるため、このＰ１の出力によって制御クロック出力回路６４２は、ＵＤカウンター５４２のカウンター値を縦共振周波数ｆｒ１に対応する値に制御することができる。 The frequency of the drive signal output from the drive circuit 105 in response to the pulse input of P1 is a predetermined drive frequency that is closer to the resonance frequency of the longitudinal vibration of the piezoelectric element 22 than the frequency f0 from the frequency f0 in the steady drive control mode. Switch to f1. The drive frequency f1 can be initially set from the impedance characteristics shown in FIG. 3. In the present embodiment, the drive frequency f1 is the longitudinal vibration resonance frequency fr1 (the longitudinal vibration resonance frequency fr1 corresponding to the varying impedance characteristics). is there.
Here, the predetermined number of pulses output as the downcount clock signal (P1) will be described. As shown in FIG. 3, the relationship (frequency difference) between the optimum frequency f for driving and the longitudinal resonance frequency fr1 having a low impedance frequency is clear in advance. A count value corresponding to the frequency difference between the frequencies f and fr1 is stored in advance in the control clock output circuit 642 of the frequency setting circuit 546, and the number of pulses corresponding to the count value corresponding to the frequency difference (the predetermined number of pulses). The clock signal P1 is output from the frequency setting circuit 546 to the AND gate 547B. Since the previous drive frequency f0 before output of P1 is set to the optimum drive frequency f at the end of the previous drive by the steady drive control processing at the time of the previous drive, the control clock output circuit 642 generates the control clock output circuit 642 by the output of P1. The counter value of the UD counter 542 can be controlled to a value corresponding to the longitudinal resonance frequency fr1.

＜初期駆動制御モード時（前回駆動周波数制御処理時）＞
周波数設定回路５４６は、所定のタイミングにおいて、所定パルス数のアップカウントクロック信号（Ｐ１）をＡＮＤゲート５４７Ａに出力する。
この所定パルス数は、前述した上記ｆ０とｆｒ１との周波数差に対応するカウント値分のパルス数である。 <In initial drive control mode (previous drive frequency control process)>
The frequency setting circuit 546 outputs an upcount clock signal (P1) having a predetermined number of pulses to the AND gate 547A at a predetermined timing.
The predetermined number of pulses is the number of pulses corresponding to the count value corresponding to the above-described frequency difference between f0 and fr1.

ＡＮＤゲート５４７Ａは、周波数設定回路５４６から出力されるアップカウントクロック信号（Ｐ１）をＵＤカウンター５４２のアップカウント入力に出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値がアップカウントされる。すなわち、アップカウントクロック（Ｐ１）に応じて駆動周波数が高くなる。
このＰ１のパルス入力に応じて駆動回路１０５から出力される駆動信号の周波数は、駆動周波数ｆ１（縦振動の共振周波数ｆｒ１）から、駆動周波数ｆ０となる。 The AND gate 547A outputs the upcount clock signal (P1) output from the frequency setting circuit 546 to the upcount input of the UD counter 542, and the counter value of the UD counter 542 is upcounted. That is, the drive frequency increases in accordance with the upcount clock (P1).
The frequency of the drive signal output from the drive circuit 105 in response to the pulse input of P1 becomes the drive frequency f0 from the drive frequency f1 (resonance frequency fr1 of longitudinal vibration).

前回駆動周波数制御処理時において、クロック回路５４４は、クロックの出力を停止（ローレベル信号を出力）する。一方、周波数設定回路５４６は、ハイレベル信号を出力する。クロック回路５４４、周波数設定回路５４６が共にクロックを出力しないため、ＵＤカウンター５４２のカウンター値は変化せずに保持される。従って、駆動周波数は前回の駆動終了時における位相差に基づき制御された最適な駆動周波数ｆ０に固定され、当該駆動周波数の駆動信号によって圧電アクチュエーター２０が駆動される。   In the previous drive frequency control process, the clock circuit 544 stops outputting the clock (outputs a low level signal). On the other hand, the frequency setting circuit 546 outputs a high level signal. Since neither the clock circuit 544 nor the frequency setting circuit 546 outputs a clock, the counter value of the UD counter 542 is held without change. Therefore, the drive frequency is fixed to the optimum drive frequency f0 controlled based on the phase difference at the end of the previous drive, and the piezoelectric actuator 20 is driven by the drive signal of the drive frequency.

＜定常駆動制御モード時（低速可変駆動周波数制御処理時）＞
周波数設定回路５４６は、定常駆動制御モードでは信号選択回路５４７にクロックの出力を行わず、ハイレベル信号を出力する。
クロック回路５４４は、遅クロックと早クロックの２種類のクロックを出力可能であり、早クロックとは、遅クロックよりも早い周期の周波数のことをいう。例えば、遅クロックは１kHzであり、早クロックは１００kHzである。
クロック回路５４４は、定常駆動制御モード時において振幅検出回路１０７から出力される振幅検出出力により振動体２１の振幅が所定レベル以上のときは、位相差に基づく駆動信号の周波数制御が適切に行える（最適な駆動周波数付近）と判断して遅クロック（早クロックに比してクロック速度が遅いクロック）を出力する。 <In steady drive control mode (during low speed variable drive frequency control processing)>
In the steady drive control mode, the frequency setting circuit 546 does not output a clock to the signal selection circuit 547 but outputs a high level signal.
The clock circuit 544 can output two types of clocks, a slow clock and an early clock, and the early clock means a frequency with a period earlier than that of the slow clock. For example, the slow clock is 1 kHz and the early clock is 100 kHz.
The clock circuit 544 can appropriately control the frequency of the drive signal based on the phase difference when the amplitude of the vibrating body 21 is greater than or equal to a predetermined level by the amplitude detection output output from the amplitude detection circuit 107 in the steady drive control mode ( It is determined that the frequency is near the optimum driving frequency, and a slow clock (a clock having a slower clock speed than that of the early clock) is output.

ＮＡＮＤゲート５４５Ａに入力される比較回路１０３からの位相差検出出力がハイレベル信号である場合（駆動信号と検出信号の位相差が目標位相差よりも高い場合）には、ＮＡＮＤゲート５４５Ａは、クロック回路５４４から出力される遅クロックに基づいてパルスを出力する。
周波数設定回路５４６からはハイレベル信号が出力されるため、ＡＮＤゲート５４７Ａは、ＮＡＮＤゲート５４５Ａから出力されるパルスをＵＤカウンター５４２のアップカウント入力に出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値がアップカウントされる。すなわち、目標位相差に近づくように遅クロックに応じて駆動周波数が高くなる。 When the phase difference detection output from the comparison circuit 103 input to the NAND gate 545A is a high level signal (when the phase difference between the drive signal and the detection signal is higher than the target phase difference), the NAND gate 545A A pulse is output based on the slow clock output from the circuit 544.
Since the high level signal is output from the frequency setting circuit 546, the AND gate 547A outputs the pulse output from the NAND gate 545A to the up-count input of the UD counter 542, and the counter value of the UD counter 542 is up-counted. The That is, the drive frequency is increased according to the slow clock so as to approach the target phase difference.

一方、ＮＯＴゲート５４５Ｃを介してＮＡＮＤゲート５４５Ｂに入力される比較回路１０３からの位相差検出出力がローレベル信号である場合（駆動信号と検出信号の位相差が目標位相差よりも低い場合）には、ＮＡＮＤゲート５４５Ｂは、クロック回路５４４から出力される遅クロックに基づいてパルスを出力する。   On the other hand, when the phase difference detection output from the comparison circuit 103 input to the NAND gate 545B via the NOT gate 545C is a low level signal (when the phase difference between the drive signal and the detection signal is lower than the target phase difference). The NAND gate 545B outputs a pulse based on the slow clock output from the clock circuit 544.

周波数設定回路５４６からはハイレベル信号が出力されるため、ＡＮＤゲート５４７Ｂは、ＮＡＮＤゲート５４５Ｂから出力されるパルスをＵＤカウンター５４２のダウンカウント入力に出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値がダウンカウントされる。すなわち、目標位相差に近づくように遅クロックに応じて駆動周波数が低くなる。遅クロックのため、所定時間当たりのカウント数が小さくなり、変化する電圧値は小さくなる。
以上により、位相差検出出力により、ＵＤカウンター５４２のカウンター値がアップカウントまたはダウンカウントされる。 Since the high level signal is output from the frequency setting circuit 546, the AND gate 547B outputs the pulse output from the NAND gate 545B to the down count input of the UD counter 542, and the counter value of the UD counter 542 is down counted. The That is, the drive frequency is lowered according to the slow clock so as to approach the target phase difference. Due to the slow clock, the number of counts per predetermined time is reduced, and the changing voltage value is reduced.
As described above, the counter value of the UD counter 542 is counted up or down by the phase difference detection output.

＜定常駆動制御モード時（高速可変駆動周波数制御処理時）＞
クロック回路５４４は、振幅検出回路１０７から出力される振幅検出出力により振動体２１の振幅が所定レベル未満のときは、位相差に基づく駆動信号の周波数制御が適切に行えない（最適な駆動周波数から大きく外れている）と判断して早クロック（遅クロックに比してクロック速度が速いクロック）を出力する。
この場合は前記遅クロックの場合と異なり位相差に依らず一義的にダウンクロック制御が、早クロックに基づき制御されるため、遅クロックの場合よりも所定時間当たりのカウント数が大きくなり、変化する電圧値も大きくなる。よって最適な駆動周波数から大きく外れている場合にも早く目標値に近づけることができる。
以上のように、可変駆動周波数制御では、駆動信号と検出信号の位相差が目標位相差に近づくように駆動信号の周波数がクロック回路５４４によって制御される。 <In steady drive control mode (during high-speed variable drive frequency control processing)>
When the amplitude of the vibrating body 21 is less than a predetermined level by the amplitude detection output output from the amplitude detection circuit 107, the clock circuit 544 cannot appropriately control the frequency of the drive signal based on the phase difference (from the optimal drive frequency). It is determined that the clock is far off, and an early clock (a clock having a higher clock speed than the slow clock) is output.
In this case, unlike the case of the slow clock, since the down clock control is uniquely controlled based on the early clock regardless of the phase difference, the number of counts per predetermined time becomes larger and changes than in the case of the slow clock. The voltage value also increases. Therefore, even when the driving frequency deviates greatly from the optimum driving frequency, the target value can be quickly approached.
As described above, in the variable drive frequency control, the frequency of the drive signal is controlled by the clock circuit 544 so that the phase difference between the drive signal and the detection signal approaches the target phase difference.

＜駆動停止時＞
駆動停止時においては、クロック回路５４４、周波数設定回路５４６は、ハイレベル信号を出力し続ける。よって、ＵＤカウンター５４２のカウンター値は変化せず、駆動終了時の駆動周波数に応じたカウンター値が保持される。従って、次回の駆動開始時には、前回の駆動終了時における駆動周波数を基準として周波数制御（低インピーダンス制御処理）が開始されることになる。 <When driving is stopped>
When driving is stopped, the clock circuit 544 and the frequency setting circuit 546 continue to output a high level signal. Therefore, the counter value of the UD counter 542 does not change, and the counter value corresponding to the driving frequency at the end of driving is held. Therefore, at the start of the next drive, frequency control (low impedance control processing) is started based on the drive frequency at the end of the previous drive.

図７は、駆動開始時における各制御モードの駆動特性を示す図である。図中、下段は駆動信号と圧電素子２２からの検出信号の位相差と、目標位相差との関係を示し、上段はローター３０の回転数を示す。   FIG. 7 is a diagram showing drive characteristics in each control mode at the start of driving. In the figure, the lower part shows the relationship between the phase difference between the drive signal and the detection signal from the piezoelectric element 22 and the target phase difference, and the upper part shows the rotation speed of the rotor 30.

図６の制御クロック出力回路６４２は、低インピーダンス周波数制御処理が開始（図７中のタイミングａ）されると、予め制御クロック出力回路６４２に設定された前記の所定パルス数のダウンカウントクロック信号（Ｐ１）を出力する。この予め設定された所定パルス数は、前述のように圧電素子２２のインピーダンス特性の相対値（ｆ０とｆｒ１との差）から予め決められている。
このＰ１のパルス入力に応じて駆動回路１０５から出力される駆動信号の周波数は、前回駆動周波数ｆ０から縦振動の共振周波数ｆｒ１となり、この共振周波数ｆｒ１の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理が実行される。 When the low-impedance frequency control process is started (timing a in FIG. 7), the control clock output circuit 642 in FIG. 6 has the predetermined number of down-count clock signals (preset to the control clock output circuit 642 ( P1) is output. The predetermined number of pulses set in advance is determined in advance from the relative value (difference between f0 and fr1) of the impedance characteristics of the piezoelectric element 22 as described above.
The frequency of the drive signal output from the drive circuit 105 in response to the pulse input of P1 becomes the resonance frequency fr1 of longitudinal vibration from the previous drive frequency f0, and the low impedance frequency control process for applying the drive signal of this resonance frequency fr1 is performed. Executed.

また、制御クロック出力回路６４２は、低インピーダンス周波数制御処理の開始後、所定時間が経過すると、駆動時間制御回路６４１からの制御信号により、前回駆動周波数制御処理に切り替える。具体的には、制御クロック出力回路６４２は、前記ダウンカウントクロック信号（Ｐ１）と同じパルス数のアップカウントクロック信号（Ｐ１）を出力する。このため、前回駆動周波数制御処理時の駆動信号の周波数は、前回駆動周波数ｆ０に戻される。
この前回駆動周波数ｆ０に戻されるタイミングは、図７に示すように、ローター３０の動作開始（図７中のタイミングｂ）後、駆動信号および検出信号の位相差が徐々に増加し、目標位相差を超えて反転するあたりのタイミング（図７中のタイミングｃ）に予め設定されている。この際、被駆動体であるローター３０の回転数もほぼ目標回転数に達していることが多い。 The control clock output circuit 642 switches to the previous drive frequency control process by a control signal from the drive time control circuit 641 when a predetermined time has elapsed after the low impedance frequency control process is started. Specifically, the control clock output circuit 642 outputs an upcount clock signal (P1) having the same number of pulses as the downcount clock signal (P1). For this reason, the frequency of the drive signal at the time of the previous drive frequency control process is returned to the previous drive frequency f0.
As shown in FIG. 7, the timing for returning to the previous drive frequency f0 is such that the phase difference between the drive signal and the detection signal gradually increases after the start of the operation of the rotor 30 (timing b in FIG. 7). Is set in advance at a timing for inversion beyond the timing (timing c in FIG. 7). At this time, the rotational speed of the rotor 30 as the driven body often reaches the target rotational speed.

さらに、周波数設定回路５４６は、前回駆動周波数制御処理の開始後、所定時間が経過すると、駆動時間制御回路６４１からの制御信号により、定常駆動制御モードに切り替える。この定常駆動制御モードへの切替タイミングは、図７に示すように、位相差信号が安定して目標位相差との比較によるフィードバック制御が可能となるタイミング（図７中のタイミングｄ）であり、予め実験などによって設定されている。   Further, the frequency setting circuit 546 switches to the steady drive control mode by a control signal from the drive time control circuit 641 when a predetermined time has elapsed after the start of the previous drive frequency control process. As shown in FIG. 7, the switching timing to the steady drive control mode is a timing (timing d in FIG. 7) at which the phase difference signal is stabilized and feedback control is possible by comparison with the target phase difference. It is set in advance by experiments or the like.

定常駆動制御モードに切り替わると可変周波数制御処理が行われ、周波数設定回路５４６はクロック回路５４４を作動する。クロック回路５４４は振幅検出出力が所定レベル以上であれば、遅クロックを出力する。比較回路１０３からの位相差検出出力により、制御回路５４５のＮＡＮＤゲート５４５Ａ,５４５Ｂのいずれかからクロック信号が出力される。このクロック信号は、ＡＮＤゲート５４７Ａ,５４７Ｂを介してＵＤカウンター５４２に入力され、カウンター値が変更され、駆動周波数ｆも調整される。
一方、クロック回路５４４は振幅検出出力が所定レベル以上でなければ、早クロックを出力し、５４５Ｂからクロック信号が出力され、このクロック信号は、ＡＮＤゲート５４７Ｂを介してＵＤカウンター５４２に入力して位相差によらずカウンター値を早クロックでダウンカウントして早期に目標値に近づける。 When the mode is switched to the steady drive control mode, variable frequency control processing is performed, and the frequency setting circuit 546 operates the clock circuit 544. The clock circuit 544 outputs a delayed clock if the amplitude detection output is equal to or higher than a predetermined level. A clock signal is output from one of the NAND gates 545A and 545B of the control circuit 545 according to the phase difference detection output from the comparison circuit 103. This clock signal is input to the UD counter 542 via the AND gates 547A and 547B, the counter value is changed, and the drive frequency f is also adjusted.
On the other hand, if the amplitude detection output is not equal to or higher than the predetermined level, the clock circuit 544 outputs an early clock, and a clock signal is output from 545B. This clock signal is input to the UD counter 542 via the AND gate 547B. Regardless of the phase difference, the counter value is counted down with an early clock to bring it closer to the target value early.

図８は、駆動開始時から前回駆動周波数ｆ０とした比較例における駆動特性を示す。この場合、図７に示す場合と比較して、ローター３０の回転数および位相差が安定するまでの時間が長くなることがわかる。   FIG. 8 shows drive characteristics in a comparative example in which the previous drive frequency f0 is set from the start of drive. In this case, it can be seen that the time until the rotational speed and phase difference of the rotor 30 are stabilized becomes longer than in the case shown in FIG.

このように、本実施形態では、駆動開始時に縦振動の縦共振周波数ｆｒ１の駆動信号で駆動を開始することによって、駆動開始時のローター３０の立ち上がりを早くすることができ、起動時の効率を向上させることができる。   Thus, in this embodiment, by starting driving with the drive signal of the longitudinal resonance frequency fr1 of the longitudinal vibration at the start of driving, the rise of the rotor 30 at the start of driving can be accelerated, and the efficiency at the time of starting is increased. Can be improved.

[１−４．圧電アクチュエーターの駆動制御方法]
次に、圧電アクチュエーターの駆動方法について、図９のフローチャートに基づいて説明する。図９は、本実施形態の駆動制御の流れを示すフローチャートである。 [1-4. Piezoelectric actuator drive control method]
Next, a driving method of the piezoelectric actuator will be described based on the flowchart of FIG. FIG. 9 is a flowchart showing the flow of drive control of this embodiment.

図９に示すように、先ず、初期駆動制御モードとなり、周波数設定回路５４６がダウンカウントクロック信号（Ｐ１）を出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値をダウンカウントする（ステップＳ１１）。これにより、圧電素子２２に印加される駆動信号の周波数は、前回駆動周波数ｆ０から縦共振周波数ｆｒ１に切り替えられ、駆動回路１０５によって圧電素子２２に縦共振周波数ｆｒ１の駆動信号が印加される（ステップＳ１２）。   As shown in FIG. 9, first, the initial drive control mode is set, and the frequency setting circuit 546 outputs a downcount clock signal (P1), and counts down the counter value of the UD counter 542 (step S11). Thereby, the frequency of the drive signal applied to the piezoelectric element 22 is switched from the previous drive frequency f0 to the longitudinal resonance frequency fr1, and the drive signal of the longitudinal resonance frequency fr1 is applied to the piezoelectric element 22 by the drive circuit 105 (step). S12).

次に、ステップＳ１３において、周波数設定回路５４６により前回駆動周波数ｆ０への変更タイミングであるか否かが判定される。変更タイミングであるか否かは、制御クロック出力回路６４２がＩＣ５の駆動タイミング出力と駆動時間制御回路６４１の出力に基づき判断する。ステップＳ１３において「Ｎｏ」と判定された場合、すなわち前回駆動周波数ｆ０への変更タイミングでないと判定された場合には、ステップＳ１２の縦共振周波数ｆｒ１での駆動が継続される。   Next, in step S13, the frequency setting circuit 546 determines whether or not it is the timing for changing to the previous drive frequency f0. The control clock output circuit 642 determines whether or not it is a change timing based on the drive timing output of the IC 5 and the output of the drive time control circuit 641. When it is determined “No” in step S13, that is, when it is determined that it is not the timing to change to the previous drive frequency f0, the drive at the longitudinal resonance frequency fr1 in step S12 is continued.

ステップＳ１３において「Ｙｅｓ」と判定された場合、すなわち前回駆動周波数ｆ０への変更タイミングであると判定された場合には、周波数設定回路５４６がアップカウントクロック信号（Ｐ１）を出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値をアップカウントする（ステップＳ１４）。これにより、圧電素子２２に印加される駆動信号の周波数は、縦共振周波数ｆｒ１から前回駆動周波数ｆ０に切り替えられ、駆動回路１０５によって前回駆動周波数ｆ０の駆動信号が圧電素子２２に印加される（ステップＳ１５）。   If it is determined as “Yes” in step S13, that is, if it is determined that it is the timing to change to the previous drive frequency f0, the frequency setting circuit 546 outputs the upcount clock signal (P1) and the UD counter 542. Is counted up (step S14). Thereby, the frequency of the drive signal applied to the piezoelectric element 22 is switched from the longitudinal resonance frequency fr1 to the previous drive frequency f0, and the drive circuit 105 applies the drive signal of the previous drive frequency f0 to the piezoelectric element 22 (step). S15).

次に、ステップＳ１６において、周波数設定回路５４６によって定常駆動制御モードへの切替タイミングであるか否かが判定される。切替タイミングであるか否かは、前記のように圧電素子２２から出力される検出信号が所定レベル以上であるか否かによって判断される。ステップＳ１６において、「Ｎｏ」、すなわち、切替タイミングでないと判定された場合には、ステップＳ１５による前回駆動周波数ｆ０による駆動が継続される。ステップＳ１６において、「Ｙｅｓ」、すなわち切替タイミングであると判定された場合には、位相差制御による駆動周波数ｆの駆動信号により圧電素子２２が印加される（ステップＳ１７）。   Next, in step S16, the frequency setting circuit 546 determines whether or not it is the timing for switching to the steady drive control mode. Whether or not it is the switching timing is determined by whether or not the detection signal output from the piezoelectric element 22 is equal to or higher than a predetermined level as described above. If “No” in step S16, that is, if it is determined that it is not the switching timing, the drive at the previous drive frequency f0 in step S15 is continued. If it is determined in step S16 that the timing is “Yes”, that is, the switching timing, the piezoelectric element 22 is applied by the drive signal of the drive frequency f by the phase difference control (step S17).

次に、駆動検出手段によって所定量の駆動が検出されたか否かが判定され（ステップＳ１８）、駆動が検出された（ステップＳ１８における「Ｙｅｓ」判定）ならば駆動制御処理が終了する。駆動が検出されていない場合（ステップＳ１８における「Ｎｏ」判定）には、タイムアウトか否かが判断され（ステップＳ１９）、タイムアウトでなければステップＳ１７の駆動周波数ｆによる駆動信号の印加が継続される（ステップＳ１９における「Ｎｏ」判定）。このタイムアウトか否かの判定は、ＩＣ５が設定時間内に駆動検出手段から検出信号が出力されるか否かを判断することでなされる。ステップＳ１９においてタイムアウトと判定された場合には、駆動制御処理が終了する。このタイムアウト時間は、例えば、２０秒間隔で圧電アクチュエーター２０が駆動される場合、２０秒以下の時間、例えば１５秒等に設定される。   Next, it is determined whether or not a predetermined amount of drive has been detected by the drive detection means (step S18). If drive has been detected ("Yes" determination in step S18), the drive control process ends. If drive has not been detected ("No" determination in step S18), it is determined whether or not a time-out has occurred (step S19). If not time-out, application of the drive signal at the drive frequency f in step S17 is continued. ("No" determination in step S19). The determination as to whether or not the timeout has occurred is made by the IC 5 determining whether or not a detection signal is output from the drive detection means within a set time. If it is determined in step S19 that a timeout has occurred, the drive control process ends. For example, when the piezoelectric actuator 20 is driven at an interval of 20 seconds, the timeout time is set to a time of 20 seconds or less, for example, 15 seconds.

なお、タイムアウトになった場合、運針に失敗したことになるため、例えば、電子時計１の秒針を往復駆動させたり、ディスプレイが設けられている場合には表示画面に表示したり、音声での警告などでエラーメッセージを出力してもよい。また、運針に失敗した数をカウントしておき、正常な駆動が可能になった時点で失敗分を含めて運針して、時刻を合わせても良い。   If the time-out occurs, it means that the hand movement has failed. For example, the second hand of the electronic timepiece 1 is driven to reciprocate, or when a display is provided, it is displayed on the display screen or a voice warning is given. An error message may be output. Alternatively, the number of failed hand movements may be counted, and the time may be adjusted by moving the hand including the failure when normal driving is possible.

[１−５．第１実施形態の作用効果]
第１実施形態によれば、駆動開始時に、先ず、初期駆動制御モードでの低インピーダンス周波数制御処理を行い、圧電素子２２に縦振動の共振周波数ｆｒ１の駆動信号を印加している。このため、圧電素子２２のインピーダンスが小さくなり、大きな電流が流れて消費電力が増大するが、強い駆動力を得ることができ、ローター３０の立ち上がり時の駆動時間を短縮させることができる。 [1-5. Effects of First Embodiment]
According to the first embodiment, at the start of driving, first, low impedance frequency control processing in the initial driving control mode is performed, and a driving signal having a resonance frequency fr 1 of longitudinal vibration is applied to the piezoelectric element 22. For this reason, the impedance of the piezoelectric element 22 is reduced, and a large current flows to increase the power consumption. However, a strong driving force can be obtained, and the driving time when the rotor 30 starts up can be shortened.

また、低インピーダンス周波数制御処理によって、ローター３０をある程度回転させた後、位相差検出信号が安定してフィードバック制御を行えるようになるまで、前回駆動周波数制御処理に切り替え、前回駆動周波数ｆ０に固定された駆動信号を印加している。このため、低インピーダンス周波数制御処理を継続する場合に比べて消費電力を低減でき、かつ、前回の定常駆動制御モード時の駆動周波数ｆ０で制御できるので、定常駆動制御モードに切り替えた後、最適な駆動周波数ｆとなるまでの時間を短縮することができ、より高効率で駆動することができる。なお、最適な駆動周波数ｆは、駆動信号および検出信号の位相差を目標位相差と比較した結果に基づいて制御している。   In addition, after the rotor 30 is rotated to some extent by the low impedance frequency control process, the control is switched to the previous drive frequency control process until the phase difference detection signal can be stably fed back, and is fixed at the previous drive frequency f0. The drive signal is applied. For this reason, power consumption can be reduced compared with the case where low impedance frequency control processing is continued, and control can be performed at the drive frequency f0 in the previous steady drive control mode. The time until the driving frequency f is reached can be shortened, and driving can be performed with higher efficiency. The optimum drive frequency f is controlled based on the result of comparing the phase difference between the drive signal and the detection signal with the target phase difference.

特に、本実施形態では、低インピーダンス周波数制御処理時に、縦共振周波数ｆｒ１の駆動信号を圧電素子２２に印加するため、圧電アクチュエーター２０で発生可能な最大値に近い駆動力をローター３０に与えることができ、ローター３０を迅速に駆動することができる。このため、特に、駆動安定までの時間を短縮することが、消費電力の低減に大きく影響するような駆動特性の圧電アクチュエーター２０を駆動する場合に、消費電力を大幅に削減することができる。   In particular, in the present embodiment, since the drive signal having the longitudinal resonance frequency fr1 is applied to the piezoelectric element 22 during the low impedance frequency control process, a drive force close to the maximum value that can be generated by the piezoelectric actuator 20 can be applied to the rotor 30. The rotor 30 can be driven quickly. For this reason, in particular, when driving the piezoelectric actuator 20 having such drive characteristics that shortening the time until the drive stabilizes greatly affects the reduction in power consumption, the power consumption can be greatly reduced.

[２．第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態について説明する。本実施形態は、駆動信号の印加開始時からローター３０が動き出すまでの期間についての電力消費をさらに低減するために、低インピーダンス周波数制御処理の前に高インピーダンス周波数制御処理を実行するものである。
従って、初期駆動制御モード時の駆動信号の周波数設定処理のみが前記第１実施形態と相違し、圧電アクチュエーター２０の具体的な構成等は同一であるため、その相違点を説明する。 [2. Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the high impedance frequency control process is executed before the low impedance frequency control process in order to further reduce the power consumption in the period from the start of application of the drive signal until the rotor 30 starts to move.
Accordingly, only the frequency setting process of the drive signal in the initial drive control mode is different from that of the first embodiment, and the specific configuration and the like of the piezoelectric actuator 20 are the same, so the difference will be described.

本実施形態は、第１実施形態と同様、電子時計１に適用したものである。また、圧電アクチュエーター２０の構成についても第１実施形態と同様である。したがって、これら構成については説明を省略する。   The present embodiment is applied to the electronic timepiece 1 as in the first embodiment. The configuration of the piezoelectric actuator 20 is the same as that of the first embodiment. Therefore, description of these configurations is omitted.

[２−１．圧電アクチュエーターの駆動制御装置の構成]
本実施形態における電圧調整回路１０４は、図５に示す第１実施形態と同様の構成を備えている。また、周波数設定回路５４６についても、図６に示す第１実施形態と同様の構成を備えている。ただし、周波数設定回路５４６でのクロック信号の出力が第１実施形態とは相違する。 [2-1. Configuration of Drive Control Device for Piezoelectric Actuator]
The voltage adjustment circuit 104 in this embodiment has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. The frequency setting circuit 546 also has the same configuration as that of the first embodiment shown in FIG. However, the output of the clock signal in the frequency setting circuit 546 is different from the first embodiment.

図１０は、本実施形態での駆動開始時における駆動特性を示す図である。
周波数設定回路５４６は、ＩＣ５の駆動タイミング出力が入力されると、初期駆動制御モードで圧電アクチュエーター２０を制御する。初期駆動制御モードでは、先ず、高インピーダンス周波数制御処理が行われ、続いて低インピーダンス周波数制御処理が行われ、その後、前回駆動周波数制御処理が行われる。 FIG. 10 is a diagram showing drive characteristics at the start of driving in the present embodiment.
When the drive timing output of the IC 5 is input, the frequency setting circuit 546 controls the piezoelectric actuator 20 in the initial drive control mode. In the initial drive control mode, first, a high impedance frequency control process is performed, followed by a low impedance frequency control process, and then a previous drive frequency control process.

制御クロック出力回路６４２は、高インピーダンス周波数制御処理が開始（図１０中のタイミングａ）されると、所定パルス数のアップカウントクロック信号（Ｐ２）を出力する。このＰ２のパルス入力に応じて、駆動回路１０５から出力される駆動信号の周波数は、前回駆動周波数ｆ０から駆動周波数ｆ２に切り替わる。駆動周波数ｆ２は、図３のインピーダンス特性から初期的に設定することができ、本実施形態では駆動周波数ｆ２は***振周波数ｆｒ３（変動するインピーダンス特性に応じた***振周波数ｆｒ３）である。
上記アップカウントクロック信号（Ｐ２）として出力される上記所定パルス数に関して説明する。図３に図示されているように、駆動に最適な周波数ｆと高インピーダンス周波数の***振周波数ｆｒ３との関係（周波数差）が予め明らかとされており、上記ｆとｆｒ３との周波数差も明らかとされている。この周波数差に対応するカウント値が予め周波数設定回路５４６の制御クロック出力回路６４２に記憶されており、上記周波数差に対応するカウント値分のパルス数（前記所定パルス数）のクロック信号Ｐ２が周波数設定回路５４６からＡＮＤゲート５４７Ａに出力される。Ｐ２を出力前の前回駆動周波数ｆ０は、前回の駆動の際の定常駆動制御処理によって前回の駆動終了時における最適な駆動周波数ｆとされるため、このＰ２の出力によって制御クロック出力回路６４２は、ＵＤカウンター５４２のカウンター値を***振周波数ｆｒ３に対応する値に制御することができる。また制御クロック出力回路６４２には、前述した低インピーダンス周波数の縦共振周波数ｆｒ１と上記ｆ０またはｆｒ３との周波数差の関係が予め明らかとされ各々の周波数差に対応したカウント値も記憶されている。 When the high impedance frequency control process is started (timing a in FIG. 10), the control clock output circuit 642 outputs an upcount clock signal (P2) having a predetermined number of pulses. In response to the pulse input of P2, the frequency of the drive signal output from the drive circuit 105 is switched from the previous drive frequency f0 to the drive frequency f2. The driving frequency f2 can be initially set from the impedance characteristics of FIG. 3, and in this embodiment, the driving frequency f2 is an anti-resonant frequency fr3 (an anti-resonant frequency fr3 corresponding to a varying impedance characteristic).
The predetermined number of pulses output as the upcount clock signal (P2) will be described. As shown in FIG. 3, the relationship (frequency difference) between the optimum frequency f for driving and the anti-resonance frequency fr3 having a high impedance frequency has been clarified in advance, and the frequency difference between f and fr3 is also clarified. It is said that. A count value corresponding to this frequency difference is stored in advance in the control clock output circuit 642 of the frequency setting circuit 546, and the clock signal P2 having the number of pulses corresponding to the count value corresponding to the frequency difference (the predetermined number of pulses) is the frequency. The data is output from the setting circuit 546 to the AND gate 547A. Since the previous drive frequency f0 before output of P2 is set to the optimum drive frequency f at the end of the previous drive by the steady drive control processing at the time of the previous drive, the control clock output circuit 642 uses the output of P2 to The counter value of the UD counter 542 can be controlled to a value corresponding to the antiresonance frequency fr3. Further, the control clock output circuit 642 previously clarifies the relationship between the above-described longitudinal resonance frequency fr1 having a low impedance frequency and the above-described f0 or fr3, and also stores count values corresponding to the respective frequency differences.

また、制御クロック出力回路６４２は、このアップカウントクロック信号（Ｐ２）の出力後、駆動時間制御回路６４１で予め設定された第１タイミング（図１０中のタイミングｂ）になると、ダウンカウントクロック信号（Ｐ３）を出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値を縦共振周波数ｆｒ１に対応する値に設定する。
このダウンカウントクロック信号（Ｐ３）は、制御クロック出力回路６４２に記憶された***振周波数ｆｒ３と縦共振周波数ｆｒ１との周波数差に対応するカウント値を出力する。 In addition, the control clock output circuit 642 outputs the downcount clock signal (timing b in FIG. 10) at the first timing preset in the drive time control circuit 641 after the output of the upcount clock signal (P2). P3) is output, and the counter value of the UD counter 542 is set to a value corresponding to the longitudinal resonance frequency fr1.
The downcount clock signal (P3) outputs a count value corresponding to the frequency difference between the antiresonance frequency fr3 and the longitudinal resonance frequency fr1 stored in the control clock output circuit 642.

また、制御クロック出力回路６４２は、このダウンカウントクロック信号（Ｐ３）の出力後、駆動時間制御回路６４１で予め設定された第２タイミング（図１０中のタイミングｃ）になると、前回駆動周波数制御モードに移行する。
そして、制御クロック出力回路６４２はアップカウントクロック信号（Ｐ１）を出力する。このアップカウントクロック信号（Ｐ１）は、第１実施形態と同様であり、制御クロック出力回路６４２に記憶された縦共振周波数ｆｒ１と前回駆動周波数ｆ０との周波数差に対応するカウント値を出力する。
Ｐ１にＰ２を加えたものがＰ３（Ｐ１によるカウント数＋Ｐ２によるカウント数＝Ｐ３によるカウント数）に設定されている。このため、前回駆動制御モードでは、駆動信号の周波数は、前回の定常駆動制御モード時の駆動周波数ｆ０に切り替わる。その後、周波数設定回路５４６によって、フィードバック制御が可能となるタイミング（図１０中のタイミングｄ）において、定常駆動制御モードに切り替えられる。 The control clock output circuit 642 outputs the previous drive frequency control mode at the second timing (timing c in FIG. 10) preset by the drive time control circuit 641 after the output of the downcount clock signal (P3). Migrate to
Then, the control clock output circuit 642 outputs an upcount clock signal (P1). This up-count clock signal (P1) is the same as that in the first embodiment, and outputs a count value corresponding to the frequency difference between the longitudinal resonance frequency fr1 stored in the control clock output circuit 642 and the previous drive frequency f0.
A value obtained by adding P2 to P1 is set to P3 (count number by P1 + count number by P2 = count number by P3). For this reason, in the previous drive control mode, the frequency of the drive signal is switched to the drive frequency f0 in the previous steady drive control mode. Thereafter, the frequency setting circuit 546 switches to the steady drive control mode at a timing at which feedback control is possible (timing d in FIG. 10).

ここで、***振周波数ｆｒ３の駆動信号を印加した場合、高インピーダンスとなるため流れる電流値が小さくなり、消費電力も低減できるが、駆動力も低下する。
一方、圧電アクチュエーター２０の駆動開始直後は、縦振動のみが生じて、その後徐々に屈曲振動が生じる。すると、縦振動と屈曲振動の相乗作用により楕円振動が起こり、徐々に楕円が大きくなっていく。ある程度の大きさの楕円運動に達すると、当接部２５がローター３０を駆動することができるようになる。従って、当接部２５が楕円運動を生じてローター３０を駆動できるようになるまでにはある程度の時間が必要であり、この時間は、縦共振周波数ｆｒ１の駆動信号を印加した場合でも、***振周波数ｆｒ３の駆動信号を印加した場合でも殆ど同じである。 Here, when a drive signal having an anti-resonance frequency fr3 is applied, the value of flowing current is reduced because of high impedance, and power consumption can be reduced, but drive power also decreases.
On the other hand, immediately after the driving of the piezoelectric actuator 20 starts, only longitudinal vibration occurs, and then bending vibration gradually occurs. Then, elliptical vibration occurs due to the synergistic action of longitudinal vibration and bending vibration, and the ellipse gradually increases. When the elliptical motion of a certain size is reached, the contact portion 25 can drive the rotor 30. Accordingly, a certain amount of time is required until the abutment portion 25 generates an elliptical motion and the rotor 30 can be driven. This time is anti-resonant even when a drive signal having the longitudinal resonance frequency fr1 is applied. Even when a drive signal of frequency fr3 is applied, it is almost the same.

そして、ローター３０の動作開始前にインピーダンスの低い周波数で駆動するのは電力を無駄に消費していることになる。そこで、本実施形態では、初期駆動制御モードにおいて、駆動開始時からローター３０が動き出すまでの期間は、駆動信号の周波数を、前回駆動周波数ｆ０よりも圧電素子２２のインピーダンスが高くなる***振周波数ｆｒ３（図３参照）とし、圧電アクチュエーター２０の当接部２５が楕円軌道を描くようになってローター３０を駆動できる状態になった時点で、駆動力が大きな低インピーダンス周波数制御処理に切り替えることで、さらなる消費電力の低減を図りつつ、ローター３０の立ち上がり時間も短くでき、起動時の効率を向上させることができる。   Driving at a frequency with low impedance before the operation of the rotor 30 starts consumes power wastefully. Therefore, in the present embodiment, in the initial drive control mode, the anti-resonance frequency fr3 in which the impedance of the piezoelectric element 22 is higher than the previous drive frequency f0 during the period from the start of driving to the start of the rotor 30 in the initial drive control mode. (Refer to FIG. 3), and when the contact portion 25 of the piezoelectric actuator 20 draws an elliptical orbit and is in a state where the rotor 30 can be driven, by switching to low impedance frequency control processing with a large driving force, While further reducing power consumption, the rise time of the rotor 30 can be shortened, and the startup efficiency can be improved.

[２−２．圧電アクチュエーターの駆動制御方法]
次に、第２実施形態における圧電アクチュエーターの駆動方法について、図１１，図１２のフローチャートに基づいて説明する。
本実施形態では、先ず、駆動開始時（図１０中のタイミングａ）に、初期駆動制御モードとなり、周波数設定回路５４６によって所定パルス数のアップカウントクロック信号（Ｐ２）が出力され、ＵＤカウンター５４２のカウンター値がアップカウントされる（ステップＳ２１）。これにより、圧電素子２２に印加される駆動信号の周波数は、前回駆動周波数ｆ０から***振周波数ｆｒ３に切り替えられ、駆動周波数ｆｒ３（第１初期駆動周波数ｆｒ３）の駆動信号が印加される（ステップＳ２２）。 [2-2. Piezoelectric actuator drive control method]
Next, a driving method of the piezoelectric actuator in the second embodiment will be described based on the flowcharts of FIGS.
In this embodiment, first, at the start of driving (timing a in FIG. 10), the initial driving control mode is set, and the frequency setting circuit 546 outputs the up-count clock signal (P2) having a predetermined number of pulses, and the UD counter 542 The counter value is up-counted (step S21). Thereby, the frequency of the drive signal applied to the piezoelectric element 22 is switched from the previous drive frequency f0 to the anti-resonance frequency fr3, and the drive signal of the drive frequency fr3 (first initial drive frequency fr3) is applied (step S22). ).

次に、ステップＳ２３において、ローター３０の動作開始タイミング（図１０中のタイミングｂ）であるか否かが判定される。このタイミングであるか否かは、制御クロック出力回路６４２がＩＣ５からの駆動タイミング出力と駆動時間制御回路６４１の出力に基づき判断する。ステップＳ２３において「Ｎｏ」と判定された場合、すなわち動作開始タイミングでないと判定された場合には、ステップＳ２２の駆動周波数ｆｒ３での駆動が継続される。   Next, in step S23, it is determined whether or not it is the operation start timing of the rotor 30 (timing b in FIG. 10). Whether or not this timing is reached is determined by the control clock output circuit 642 based on the drive timing output from the IC 5 and the output of the drive time control circuit 641. If it is determined “No” in step S23, that is, if it is determined that it is not the operation start timing, the driving at the driving frequency fr3 in step S22 is continued.

ステップＳ２３において「Ｙｅｓ」と判定された場合、すなわちローター３０の動作開始タイミングであると判定された場合には、周波数設定回路５４６が所定パルス数のダウンカウントクロック信号（Ｐ３）を出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値をダウンカウントする（ステップＳ２４）。これにより、圧電素子２２に印加される駆動信号の周波数は、駆動周波数ｆｒ３から第２初期駆動周波数ｆｒ１に切り替えられ、第２駆動周波数ｆｒ１の駆動信号が印加される（ステップＳ２５）。   When it is determined as “Yes” in step S23, that is, when it is determined that it is the operation start timing of the rotor 30, the frequency setting circuit 546 outputs a down-count clock signal (P3) having a predetermined number of pulses, and UD The counter value of the counter 542 is counted down (step S24). Thereby, the frequency of the drive signal applied to the piezoelectric element 22 is switched from the drive frequency fr3 to the second initial drive frequency fr1, and the drive signal of the second drive frequency fr1 is applied (step S25).

次に、ステップＳ２６において、周波数設定回路５４６により前回駆動時の駆動周波数ｆ０への変更タイミング（図１０中のタイミングｃ）であるか否かが判定される。ステップＳ２６において「Ｎｏ」と判定された場合、すなわち前回駆動周波数ｆ０への変更タイミングでないと判定された場合には、ステップＳ２５の駆動周波数ｆｒ１での駆動が継続される。   Next, in step S26, the frequency setting circuit 546 determines whether or not it is a change timing to the drive frequency f0 at the previous drive (timing c in FIG. 10). When it is determined “No” in step S26, that is, when it is determined that it is not the timing to change to the previous drive frequency f0, the drive at the drive frequency fr1 in step S25 is continued.

ステップＳ２６において「Ｙｅｓ」と判定された場合、すなわち前回駆動時の駆動周波数ｆ０への変更タイミングであると判定された場合には、周波数設定回路５４６が所定パルス数のアップカウントクロック信号（Ｐ１）を出力し、ＵＤカウンター５４２のカウンター値をアップカウントする（ステップＳ２７）。これにより、圧電素子２２に印加される駆動信号の周波数は、駆動周波数ｆｒ１から駆動周波数ｆ０に切り替えられ、駆動周波数ｆ０の駆動信号が印加される（ステップＳ２８）。   When it is determined “Yes” in step S26, that is, when it is determined that it is the timing for changing to the drive frequency f0 at the previous drive, the frequency setting circuit 546 has an upcount clock signal (P1) having a predetermined number of pulses. And the counter value of the UD counter 542 is up-counted (step S27). Thereby, the frequency of the drive signal applied to the piezoelectric element 22 is switched from the drive frequency fr1 to the drive frequency f0, and the drive signal of the drive frequency f0 is applied (step S28).

次に、ステップＳ２９において、周波数設定回路５４６によって定常駆動制御モードへの切替タイミング（図１０中のタイミングｄ）であるか否かが判定される。ステップＳ２９において、「Ｎｏ」、すなわち、切替タイミングでないと判定された場合には、ステップＳ２８による駆動周波数ｆ０による駆動が継続される。ステップＳ２９において、「Ｙｅｓ」、すなわち切替タイミングであると判定された場合には、位相差制御による駆動周波数ｆの駆動信号により圧電素子２２が印加される（ステップＳ３０）。   Next, in step S29, it is determined by the frequency setting circuit 546 whether or not it is the switching timing to the steady drive control mode (timing d in FIG. 10). If “No” in step S29, that is, it is determined that it is not the switching timing, the driving at the driving frequency f0 in step S28 is continued. In Step S29, if it is determined “Yes”, that is, it is the switching timing, the piezoelectric element 22 is applied by the drive signal of the drive frequency f by the phase difference control (Step S30).

次に、駆動検出手段により所定量の駆動が検出されたか否かが判定され（ステップＳ３１）、駆動が検出された（ステップＳ３１における「Ｙｅｓ」判定）ならば駆動制御処理が終了する。駆動が検出されていない場合（ステップＳ３１における「Ｎｏ」判定）には、タイムアウトか否かが判断され（ステップＳ３２）、タイムアウトでなければステップＳ３０の駆動周波数ｆによる駆動信号の印加が継続される（ステップＳ３２における「Ｎｏ」判定）。ステップＳ３２においてタイムアウトと判定された場合には、駆動制御処理が終了する。   Next, it is determined whether or not a predetermined amount of drive is detected by the drive detection means (step S31). If drive is detected (“Yes” determination in step S31), the drive control process ends. If driving has not been detected ("No" determination in step S31), it is determined whether or not a time-out has occurred (step S32). If not time-out, application of the driving signal at the driving frequency f in step S30 is continued. ("No" determination in step S32). If it is determined in step S32 that a timeout has occurred, the drive control process ends.

[２−３．第２実施形態の作用効果]
第２実施形態によれば、駆動開始時に、先ず、初期駆動制御モードでの高インピーダンス処理を行い、圧電素子２２に前回駆動周波数ｆ０よりも高い駆動周波数ｆｒ３の駆動信号を印加している。このため、圧電素子２２のインピーダンスが大きくなり、電流量を減らして消費電力を減らしている。これにより、第１実施形態の圧電駆動装置と同様の効果を奏するだけでなく、より高効率で駆動することができる。 [2-3. Effects of Second Embodiment]
According to the second embodiment, when driving is started, first, high impedance processing is performed in the initial drive control mode, and a drive signal having a drive frequency fr3 higher than the previous drive frequency f0 is applied to the piezoelectric element 22. For this reason, the impedance of the piezoelectric element 22 is increased, and the amount of current is reduced to reduce power consumption. Thereby, not only the same effect as the piezoelectric drive device of the first embodiment can be obtained, but also it can be driven with higher efficiency.

また、本実施形態では、***振周波数ｆｒ３の駆動信号を圧電素子に印加するため、***振周波数ｆｒ３の駆動信号を圧電素子２２に印加することにより、圧電アクチュエーター２０を駆動可能な最小値に近い消費電力で駆動することとなるので、消費電力を大幅に削減することができる。   In the present embodiment, since the drive signal having the anti-resonance frequency fr3 is applied to the piezoelectric element, the drive signal having the anti-resonance frequency fr3 is applied to the piezoelectric element 22, so that the piezoelectric actuator 20 is close to the minimum value that can be driven. Since driving is performed with power consumption, power consumption can be significantly reduced.

[３．変形例]
なお、本発明は、前記実施形態に限ったものではない。
例えば、圧電アクチュエーター２０の構成は、前記実施形態に記載のものに限ったものではない。例えば、図１３に示す圧電アクチュエーターを用いることができる。この圧電アクチュエーター２０は、検出用電極を複数個所に設けている点において前記実施形態と相違する。その他の点は、前記実施形態と同様の構成である。
圧電素子２２（図２（Ｂ）参照）の表面には、駆動用電極２０１と絶縁された検出用電極２０３，２０４が設けられている。検出用電極２０３，２０４は、駆動用電極２０１と同様に、回路基板から伸ばされたリード線が接続され、圧電素子２２の振動状態を検出可能に構成されている。 [3. Modified example]
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, the configuration of the piezoelectric actuator 20 is not limited to that described in the embodiment. For example, the piezoelectric actuator shown in FIG. 13 can be used. This piezoelectric actuator 20 is different from the above-described embodiment in that a plurality of detection electrodes are provided. Other points are the same as those in the above embodiment.
On the surface of the piezoelectric element 22 (see FIG. 2B), detection electrodes 203 and 204 insulated from the drive electrode 201 are provided. Similarly to the driving electrode 201, the detection electrodes 203 and 204 are connected to lead wires extended from the circuit board so that the vibration state of the piezoelectric element 22 can be detected.

検出用電極２０３は、縦振動成分が検出しやすいように、縦振動のひずみが大きい位置に配置されている。また、検出用電極２０４は、屈曲振動成分を検出しやすいように、屈曲振動のひずみが大きい位置に配置されている。これら配置位置は、使用する圧電アクチュエーター２０によって変わってくるが、図示した例では、一方の長手方向の略中央部に支持部２６が設けられた振動体２１において、圧電素子２２の表面の略中央部に検出用電極２０３が配置されており、検出用電極２０３と当接部２５の間の当該長手方向側に検出用電極２０４が配置されている。   The detection electrode 203 is arranged at a position where the longitudinal vibration distortion is large so that the longitudinal vibration component can be easily detected. Further, the detection electrode 204 is arranged at a position where the distortion of the bending vibration is large so that the bending vibration component can be easily detected. These arrangement positions vary depending on the piezoelectric actuator 20 to be used. In the illustrated example, in the vibrating body 21 in which the support portion 26 is provided in the substantially central portion of one longitudinal direction, the approximate center of the surface of the piezoelectric element 22 is provided. The detection electrode 203 is disposed in the portion, and the detection electrode 204 is disposed on the longitudinal direction side between the detection electrode 203 and the contact portion 25.

このように、圧電素子２２の表面の異なる場所に２つの検出用電極２０３，２０４を配置することによって、検出用電極２０３，２０４から振動に応じた検出信号が出力され、各検出信号の位相差を検出することができる。
この場合、駆動制御装置１００において、図４に破線で示すように、検出用電極２０３，２０４から出力される検出信号の位相差に相当する電圧値の位相差電圧信号を出力する構成とすれば、前記実施形態と同様の位相差に基づく処理を行うことができる。 In this manner, by arranging the two detection electrodes 203 and 204 at different locations on the surface of the piezoelectric element 22, detection signals corresponding to the vibration are output from the detection electrodes 203 and 204, and the phase difference between the detection signals. Can be detected.
In this case, if the drive control device 100 is configured to output a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference of the detection signals output from the detection electrodes 203 and 204, as indicated by a broken line in FIG. The same processing based on the phase difference as in the above embodiment can be performed.

また、例えば、圧電素子２２の種類は、前述した振動動作が可能であれば特に前記実施形態で説明したものに限定されるものではない。例えば、長手方向と幅方向において駆動電極が２等分された構成により４つの駆動電極を備える圧電素子や、幅方向において３等分され、その３等分された電極の外側の２つがさらに長手方向において２等分された構成により５つの駆動電極を備える圧電素子であってもよい。これらを用いた場合には、対角方向の駆動電極（後者の場合は３分割したうち中心の駆動電極を含む。）に駆動信号を印加することによって、振動体を縦振動及び屈曲振動として振動させ、幅方向の中心部に設けられた振動体の突起部を振動させてローター３０を前記実施形態と同様に駆動することができる。この場合、駆動信号が印加される電極を他の対角方向の電極に変えることで、ローター３０に当接される突起部の振動による楕円状の回転の方向を変えることができる。すなわち、ローター３０の回転方向を変えることができる。   For example, the type of the piezoelectric element 22 is not particularly limited to that described in the above embodiment as long as the above-described vibration operation is possible. For example, a piezoelectric element provided with four drive electrodes by a configuration in which the drive electrodes are divided into two in the longitudinal direction and the width direction, and two outer parts of the three equally divided electrodes in the width direction are further elongated. It may be a piezoelectric element having five drive electrodes by a structure divided into two equal parts in the direction. When these are used, the vibrator is vibrated as a longitudinal vibration and a bending vibration by applying a drive signal to the drive electrode in the diagonal direction (in the latter case, including the central drive electrode among the three divided parts). Then, the rotor 30 can be driven in the same manner as in the above embodiment by vibrating the protrusion of the vibrating body provided at the center in the width direction. In this case, by changing the electrode to which the drive signal is applied to another diagonal electrode, it is possible to change the direction of the elliptical rotation caused by the vibration of the protrusion that is in contact with the rotor 30. That is, the rotation direction of the rotor 30 can be changed.

さらに、前記実施形態では、初期駆動制御モードにおいて周波数の切り替えを行う各タイミングは、駆動時間制御回路６４１で予め定めた時間で設定していたが、これに限らず、各々適切な動作変化を検出してタイミングを判断する構成であってもよい。
例えば、第２実施形態において、高インピーダンス周波数制御処理から低インピーダンス周波数制御処理に切り替えるタイミングは、前記駆動検出手段によって被駆動体であるローター３０が回転し始めたことを検出したタイミングに設定してもよい。
また、低インピーダンス周波数制御処理から前回駆動周波数制御処理に切り替えるタイミングは、駆動信号および検出信号の位相差の出力の増減方向が切り替わるタイミングに設定してもよい。
要するに、これらの制御切替タイミングは、被駆動体の駆動状態や、駆動信号の周波数制御を行うために検出している位相差信号の状態等に基づいて設定してもよい。 Furthermore, in the above-described embodiment, each timing for switching the frequency in the initial drive control mode is set at a time determined in advance by the drive time control circuit 641. The timing may be determined.
For example, in the second embodiment, the timing for switching from the high impedance frequency control processing to the low impedance frequency control processing is set to the timing at which the drive detection unit detects that the rotor 30 as the driven body has started to rotate. Also good.
The timing for switching from the low impedance frequency control process to the previous drive frequency control process may be set to a timing at which the increase / decrease direction of the phase difference output between the drive signal and the detection signal is switched.
In short, these control switching timings may be set based on the driving state of the driven body, the state of the phase difference signal detected for frequency control of the driving signal, and the like.

図１４は、位相差情報に基づいてタイミングを判断する周波数設定回路５４６の構成を示す。位相差安定判定回路６４３は、比較回路１０３からの位相差検出出力に基づいて、目標位相差に対する位相差の方向（プラス方向からマイナス方向）が切り替わったか否か（図７参照）を判定し、判定結果を出力する。制御クロック出力回路６４２は、ＩＣ５の駆動タイミング信号によって低インピーダンス周波数制御処理を開始した後、位相差安定判定回路６４３から出力される判定結果の信号に基づき、前回駆動周波数制御処理に切り替えることができる。   FIG. 14 shows a configuration of a frequency setting circuit 546 that determines timing based on phase difference information. Based on the phase difference detection output from the comparison circuit 103, the phase difference stability determination circuit 643 determines whether or not the phase difference direction (plus direction to minus direction) with respect to the target phase difference has been switched (see FIG. 7). Output the judgment result. The control clock output circuit 642 can switch to the previous drive frequency control process based on the determination result signal output from the phase difference stability determination circuit 643 after starting the low impedance frequency control process by the drive timing signal of the IC 5. .

また、定常駆動制御モードへの切替タイミングは、圧電アクチュエーター２０の起動特性に基づいて初期的に設定可能であるため、周波数設定回路５４６と同様にＩＣ５の駆動タイミング出力等に基づいてクロック回路５４４が出力を制御する構成としてもよい。   In addition, since the timing for switching to the steady drive control mode can be initially set based on the startup characteristics of the piezoelectric actuator 20, the clock circuit 544 can be set based on the drive timing output of the IC 5 as well as the frequency setting circuit 546. The output may be controlled.

さらに、前記実施形態では、初期駆動制御モード時に、周波数設定回路５４６からＵＤカウンター５４２にパルスを出力してＵＤカウンター５４２のカウンター値を変更して前回駆動周波数ｆ０、低インピーダンス制御時の駆動周波数ｆ１、高インピーダンス制御時の駆動周波数ｆ２をそれぞれ設定していたが、これら駆動周波数が固定値である場合には、ＵＤカウンター５４２をこれら駆動周波数に対応する値にセットすることで設定してもよい。
すなわち、図１５，１６に示すように、周波数設定回路５４６は、ＵＤカウンター５４２にリセット信号、セット信号を出力して、ＵＤカウンター５４２のカウンター値を所定値に設定できるようにしている。 Furthermore, in the embodiment, in the initial drive control mode, a pulse is output from the frequency setting circuit 546 to the UD counter 542 to change the counter value of the UD counter 542 to change the previous drive frequency f0, and the drive frequency f1 during the low impedance control. The driving frequency f2 at the time of high impedance control is set, but when these driving frequencies are fixed values, they may be set by setting the UD counter 542 to a value corresponding to these driving frequencies. .
That is, as shown in FIGS. 15 and 16, the frequency setting circuit 546 outputs a reset signal and a set signal to the UD counter 542 so that the counter value of the UD counter 542 can be set to a predetermined value.

ここで、定常駆動制御モード時は、クロック回路５４４からのクロック信号がＵＤカウンター５４２のアップカウント入力、ダウンカウント入力に入力されてカウンター値が変化する。
そして、各駆動制御モードを切り替える際には、周波数設定回路５４６は、現在のカウンター値をカウンター値記憶回路６４４に記憶し、続いて、ＵＤカウンター５４２をリセットし、切り替える制御モードに応じて周波数（ｆｒ１，ｆｒ３）記憶回路６４５に予め設定されている駆動周波数ｆ０，ｆ１，ｆ２のいずれかに対応するカウンター値にＵＤカウンター５４２をセットする。これにより、駆動信号の周波数は各駆動制御モードに対応したものに変更される。
このように、セット・リセットによりカウンター値を切り替える構成とすることによって、回路構成をシンプルなものとすることができる。 Here, in the steady drive control mode, the clock signal from the clock circuit 544 is input to the up-count input and the down-count input of the UD counter 542, and the counter value changes.
When switching between the drive control modes, the frequency setting circuit 546 stores the current counter value in the counter value storage circuit 644, and then resets the UD counter 542, and changes the frequency ( fr1, fr3) The UD counter 542 is set to a counter value corresponding to one of the drive frequencies f0, f1, f2 preset in the storage circuit 645. Thereby, the frequency of the drive signal is changed to one corresponding to each drive control mode.
Thus, the circuit configuration can be simplified by adopting a configuration in which the counter value is switched by set / reset.

また、本発明において、低インピーダンス制御時の周波数ｆ１は、縦共振周波数ｆｒ１に限定されない。低インピーダンス制御時の周波数ｆ１は、前回駆動周波数ｆ０に比べて圧電素子２２のインピーダンスが低くなる周波数に設定すればよい。
例えば、縦共振周波数ｆｒ１と前回駆動周波数ｆ０の中間の周波数を上限値とし、縦共振周波数ｆｒ１を下限値とする範囲内で、予め設定された駆動周波数の駆動信号を印加してもよい。また、縦共振周波数ｆｒ１から縦共振周波数ｆｒ１と前回駆動周波数ｆ０の周波数幅の１／３から２／３の範囲内で、予め設定された駆動周波数の駆動信号を印加しても良い。
この場合、駆動周波数が縦共振周波数ｆｒ１に近づくほど、駆動力が増大する一方で、消費電力も増大する。従って、低インピーダンス制御時の駆動周波数ｆ１は、各圧電駆動装置における駆動力と消費電力とのバランスを考慮して設定すればよい。 In the present invention, the frequency f1 at the time of low impedance control is not limited to the longitudinal resonance frequency fr1. The frequency f1 at the time of low impedance control may be set to a frequency at which the impedance of the piezoelectric element 22 is lower than the previous drive frequency f0.
For example, a drive signal having a preset drive frequency may be applied within a range in which an intermediate frequency between the longitudinal resonance frequency fr1 and the previous drive frequency f0 is an upper limit value and the longitudinal resonance frequency fr1 is a lower limit value. Further, a drive signal having a preset drive frequency may be applied within a range of 1/3 to 2/3 of the frequency width of the longitudinal resonance frequency fr1 to the longitudinal resonance frequency fr1 and the previous drive frequency f0.
In this case, as the driving frequency approaches the longitudinal resonance frequency fr1, the driving force increases while the power consumption also increases. Therefore, the driving frequency f1 during the low impedance control may be set in consideration of the balance between the driving force and the power consumption in each piezoelectric driving device.

また、本発明において、高インピーダンス制御時の周波数ｆ２も、***振周波数ｆｒ３に限定されない。高インピーダンス制御時の周波数ｆ２は、前回駆動周波数ｆ０に比べて圧電素子２２のインピーダンスが高くなる周波数に設定すればよい。例えば、***振周波数ｆｒ３を上限値とし、前回駆動周波数ｆ０および***振周波数ｆｒ３の中間値を下限値とする範囲内で、予め設定された駆動周波数の駆動信号を印加してもよい。
この場合、駆動周波数が***振周波数ｆｒ３に近づくほど、消費電力が低下する一方で、駆動力も低下する。従って、高インピーダンス制御時の駆動周波数ｆ２も、各圧電駆動装置における駆動力と消費電力とのバランスを考慮して設定すればよい。 In the present invention, the frequency f2 at the time of high impedance control is not limited to the anti-resonance frequency fr3. The frequency f2 at the time of high impedance control may be set to a frequency at which the impedance of the piezoelectric element 22 becomes higher than the previous drive frequency f0. For example, a drive signal having a preset drive frequency may be applied within a range in which the anti-resonance frequency fr3 is an upper limit value and an intermediate value between the previous drive frequency f0 and the anti-resonance frequency fr3 is a lower limit value.
In this case, as the driving frequency approaches the anti-resonance frequency fr3, the power consumption is reduced while the driving force is also reduced. Therefore, the driving frequency f2 at the time of high impedance control may be set in consideration of the balance between the driving force and the power consumption in each piezoelectric driving device.

さらに、前記実施形態では、制御クロック出力回路６４２から出力されるクロック（Ｐ１（第２実施形態ではさらにＰ２，Ｐ３））のパルス数を固定値とし、ＵＤカウンター５４２のカウンター値をこのクロックによりダウンカウント又はアップカウントして、切り替え後の周波数ｆ１，ｆ０（第２実施形態では、さらにｆ２）を相対的に設定することとしたが、これに限ったものではなく、このクロックのパルス数を変動させて切り替え後の周波数を設定してもよい。
例えば、前記第１実施形態において駆動周波数ｆ１に切り替える場合では、所定の固定周波数の値（例えば、通常の使用状態において平均的に縦振動の共振周波数ｆｒ１となる値）を周波数設定回路５４６に予め記憶しておき、ＵＤカウンター５４２から周波数設定回路５４６へカウンター値を出力する構成とすることによって、周波数設定回路５４６において、このカウンター値による前回駆動周波数ｆ０とこの固定周波数の値との差を計算し、この差に応じてパルス数が変動するＰ１によってカウンター値をダウンカウントすることにより、駆動周波数ｆ１を絶対的に定めてもよい。 Furthermore, in the above embodiment, the number of pulses of the clock (P1 (and P2 and P3 in the second embodiment)) output from the control clock output circuit 642 is fixed, and the counter value of the UD counter 542 is decreased by this clock. Counting or up-counting and the frequency f1, f0 after switching (in the second embodiment, further f2) is set relatively, but this is not a limitation, and the number of pulses of this clock varies. The frequency after switching may be set.
For example, in the case of switching to the driving frequency f1 in the first embodiment, a predetermined fixed frequency value (for example, a value that averages the resonance frequency fr1 of longitudinal vibration in a normal use state) is previously stored in the frequency setting circuit 546. By storing and storing the counter value from the UD counter 542 to the frequency setting circuit 546, the frequency setting circuit 546 calculates the difference between the previous drive frequency f0 and the fixed frequency value based on the counter value. The drive frequency f1 may be absolutely determined by down-counting the counter value with P1 in which the number of pulses varies according to this difference.

また、前記第２実施形態において駆動周波数ｆ２に切り替える場合では、所定の固定周波数の値（例えば、通常の使用状態において平均的に***振周波数ｆｒ３となる値）を周波数設定回路５４６に予め記憶しておき、ＵＤカウンター５４２から周波数設定回路５４６へカウンター値を出力する構成とすることによって、周波数設定回路５４６において、このカウンター値によるこの固定周波数の値と前回駆動周波数ｆ０との差を計算し、この差に応じてパルス数が変動するＰ２によってカウンター値をアップカウントすることにより、駆動周波数ｆ２を絶対的に定めてもよい。第２実施形態における駆動周波数ｆ１についても、駆動周波数ｆ２と所定の固定周波数の値（例えば、通常の使用状態において平均的に縦振動の共振周波数ｆｒ１となる値）との差に応じてパルス数が変動するＰ３によってカウンター値をダウンカウントすることにより、駆動周波数ｆ１を絶対的に定めてもよい。   In addition, when switching to the drive frequency f2 in the second embodiment, a value of a predetermined fixed frequency (for example, a value that becomes an average anti-resonance frequency fr3 in a normal use state) is stored in the frequency setting circuit 546 in advance. By setting the counter value to be output from the UD counter 542 to the frequency setting circuit 546, the frequency setting circuit 546 calculates the difference between the fixed frequency value based on the counter value and the previous drive frequency f0. The drive frequency f2 may be absolutely determined by up-counting the counter value with P2 in which the number of pulses varies according to this difference. Also for the drive frequency f1 in the second embodiment, the number of pulses depends on the difference between the drive frequency f2 and a value of a predetermined fixed frequency (for example, a value that averages the resonance frequency fr1 of longitudinal vibration in a normal use state). The drive frequency f1 may be absolutely determined by down-counting the counter value according to P3 that fluctuates.

上記インピーダンスが最も小さな周波数は、前述した縦振動の共振周波数に限定されるものではない。例えば、振動体の平面形状、駆動電極の配置、圧電素子の特性等の諸条件によっては屈曲振動の共振周波数が縦振動の共振周波数よりもインピーダンスが小さい場合が生じ得る。その場合、前述した低インピーダンス周波数制御処理は、前回の定常駆動制御モードにおいて駆動停止した際の前回駆動周波数（ｆ０）よりも高い固定周波数（屈曲振動の共振周波数に近い方向の周波数）の駆動信号を圧電素子に印加することになる。同様に、前述した高インピーダンス周波数制御処理は、前回の定常駆動制御モードにおいて駆動停止した際の前回駆動周波数（ｆ０）よりも低い固定周波数（屈曲振動の共振周波数から遠い方向の周波数）の駆動信号を圧電素子に印加することになる。
なお、上記本発明の各圧電駆動装置および各圧電駆動装置の制御方法において、初期駆動制御モードでは、初めに前記低インピーダンス周波数制御処理を行い、その後に前記前回駆動周波数制御処理を行うものであった。しかし圧電アクチュエーターの特性等の状況によっては前記前回駆動周波数制御処理を行わないことも可能である。その場合は、前記低インピーダンス周波数制御処理を行い、その後直ちに前記定常駆動制御モードに切り替えて駆動制御する。 The frequency with the smallest impedance is not limited to the resonance frequency of the longitudinal vibration described above. For example, depending on various conditions such as the planar shape of the vibrator, the arrangement of the drive electrodes, and the characteristics of the piezoelectric element, the impedance of the bending vibration resonance frequency may be smaller than the resonance frequency of the longitudinal vibration. In that case, the low impedance frequency control process described above is a drive signal having a fixed frequency (a frequency close to the resonance frequency of the bending vibration) higher than the previous drive frequency (f0) when the drive was stopped in the previous steady drive control mode. Is applied to the piezoelectric element. Similarly, the high impedance frequency control process described above is a drive signal having a fixed frequency (frequency far from the resonance frequency of the bending vibration) lower than the previous drive frequency (f0) when the drive was stopped in the previous steady drive control mode. Is applied to the piezoelectric element.
In the piezoelectric drive device and the control method for each piezoelectric drive device according to the present invention, in the initial drive control mode, the low impedance frequency control process is first performed, and then the previous drive frequency control process is performed. It was. However, depending on the situation such as the characteristics of the piezoelectric actuator, the previous drive frequency control process may not be performed. In this case, the low impedance frequency control process is performed, and then the drive control is performed by immediately switching to the steady drive control mode.

さらに、前記実施形態では、圧電アクチュエーター２０を電子時計１の時分針の駆動に用いていたが、これに限らず、電子時計１の秒針の駆動あるいは日付表示機構の駆動に用いてもよい。このようにすれば、電子時計１の一層の薄型化が実現できるとともに、圧電アクチュエーターがステッピングモーターよりも磁性の影響を受けにくいことから、電子時計の高耐磁化をも図ることができる。   Furthermore, in the above-described embodiment, the piezoelectric actuator 20 is used for driving the hour / minute hands of the electronic timepiece 1, but the present invention is not limited to this, and may be used for driving the second hand of the electronic timepiece 1 or driving the date display mechanism. In this way, the electronic timepiece 1 can be further reduced in thickness, and the piezoelectric actuator is less susceptible to magnetism than the stepping motor, so that the electronic timepiece can be highly resistant to magnetization.

なお、前記各実施形態では、圧電アクチュエーターの適用例として腕時計を例示したが、これに限定されず、本発明は、懐中時計、置時計、掛け時計などにも適用できる。これらの各種時計において、例えばからくり人形などを駆動する機構としても利用できる。
さらに、時計以外に、カメラのズームやオートフォーカス機構、フィルムの巻き上げ機構、プリンターの紙送り機構や、乗り物並びに人形などの玩具類を駆動する機構などにも、本発明の圧電アクチュエーターの駆動制御装置を適宜利用できる。本発明の駆動制御装置は、時計、カメラやプリンター、玩具などをはじめとして、携帯情報端末、電話機などの圧電アクチュエーターを用いた各種電子機器に広く利用できる。 In each of the above embodiments, a wristwatch is illustrated as an application example of a piezoelectric actuator. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a pocket watch, a table clock, a wall clock, and the like. In these various timepieces, for example, it can be used as a mechanism for driving a Karakuri doll or the like.
Furthermore, in addition to the watch, the piezoelectric actuator drive control device of the present invention is also used for a camera zoom and autofocus mechanism, a film winding mechanism, a printer paper feed mechanism, and a mechanism for driving toys such as vehicles and dolls. Can be used as appropriate. The drive control device of the present invention can be widely used in various electronic devices using piezoelectric actuators such as a portable information terminal and a telephone, including a timepiece, a camera, a printer, a toy and the like.

また、本発明の圧電アクチュエーターの駆動制御装置は、ＩＣで構成することができる。また、そのＩＣと圧電アクチュエーターとを基板に取り付けることで、駆動制御装置付きの圧電アクチュエーターモジュールとして用いることもできる。そして、この圧電アクチュエーターモジュールを外装ケースに組む込むことで電子機器を構成することもできる。   In addition, the piezoelectric actuator drive control device of the present invention can be constituted by an IC. Moreover, it can also be used as a piezoelectric actuator module with a drive control device by attaching the IC and the piezoelectric actuator to a substrate. And an electronic apparatus can also be comprised by incorporating this piezoelectric actuator module in an exterior case.

１…電子時計、５…ＩＣ、２０…圧電アクチュエーター、２１…振動体、２２…圧電素子、２３…補強板、２５…当接部、３０…ローター、４０…輪列、１００…駆動制御装置、１０１…位相差−電圧変換回路、１０２…定電圧回路、１０３…比較回路、１０４…電圧調整回路、１０５…駆動回路（ドライバー）、１０６…電圧制御発振器（ＶＣＯ）、１０７…振幅検出回路、５４２…ＵＤ（アップダウン）カウンター、５４３…Ｄ／Ａ変換器、５４４…クロック回路、５４５…制御回路、５４６…周波数設定回路、５４７…信号選択回路、６４１…駆動時間制御回路、６４２…制御クロック出力回路、６４３…位相差安定判定回路。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic timepiece, 5 ... IC, 20 ... Piezoelectric actuator, 21 ... Vibrating body, 22 ... Piezoelectric element, 23 ... Reinforcing plate, 25 ... Contact part, 30 ... Rotor, 40 ... Wheel train, 100 ... Drive control apparatus, DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Phase difference-voltage conversion circuit, 102 ... Constant voltage circuit, 103 ... Comparison circuit, 104 ... Voltage adjustment circuit, 105 ... Driver circuit (driver), 106 ... Voltage controlled oscillator (VCO), 107 ... Amplitude detection circuit, 542 UD (up / down) counter, 543 ... D / A converter, 544 ... clock circuit, 545 ... control circuit, 546 ... frequency setting circuit, 547 ... signal selection circuit, 641 ... drive time control circuit, 642 ... control clock output Circuit, 643... Phase difference stability determination circuit.

Claims (12)

圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の印加により縦振動および屈曲振動を発生する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエーターと、
前記圧電素子への駆動信号の印加を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、
圧電アクチュエーターの駆動開始時は初期駆動制御モードで駆動を制御し、その後、前記被駆動体が駆動を完結するまでは定常駆動制御モードに切り替えて駆動を制御し、
前記定常駆動制御モードでは、前記振動体の振動状態に基づいて周波数制御される駆動信号を前記圧電素子に印加する可変周波数制御処理を行い、かつ、定常駆動制御モードでの駆動を終了する際にその時の駆動信号の周波数を次回駆動時の駆動周波数として記憶し、
前記初期駆動制御モードでは、
初めに前記圧電素子に前記駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を行い、
その後、予め設定されたタイミングで、前記駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を行う
ことを特徴とする圧電駆動装置。 A piezoelectric actuator having a piezoelectric element and generating a longitudinal vibration and a bending vibration by applying a driving signal to the piezoelectric element, and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body;
Drive control means for controlling application of a drive signal to the piezoelectric element,
The drive control means includes
At the start of driving the piezoelectric actuator, the drive is controlled in the initial drive control mode, and then the drive is controlled by switching to the steady drive control mode until the driven body completes the drive,
In the steady drive control mode, a variable frequency control process is performed in which a drive signal whose frequency is controlled based on the vibration state of the vibrating body is applied to the piezoelectric element, and when the drive in the steady drive control mode is terminated. Store the frequency of the drive signal at that time as the drive frequency at the next drive,
In the initial drive control mode,
First, a low impedance frequency control process is performed in which a driving signal having a fixed frequency lower than the driving frequency is applied to the piezoelectric element,
Thereafter, a previous drive frequency control process for applying a drive signal fixed to the drive frequency at a preset timing is performed. 圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の印加により縦振動および屈曲振動を発生する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエーターと、
前記圧電素子への駆動信号の印加を制御する駆動制御手段とを備え、
前記駆動制御手段は、
圧電アクチュエーターの駆動開始時は初期駆動制御モードで駆動を制御し、その後、前記被駆動体が駆動を完結するまでは定常駆動制御モードに切り替えて駆動を制御し、
前記定常駆動制御モードでは、前記振動体の振動状態に基づいて周波数制御される駆動信号を前記圧電素子に印加する可変周波数制御処理を行い、かつ、定常駆動制御モードでの駆動を終了する際にその時の駆動信号の周波数を次回駆動時の駆動周波数として記憶し、
前記初期駆動制御モードでは、
初めに前記圧電素子に前記駆動周波数よりも高い固定周波数の駆動信号を印加する高インピーダンス周波数制御処理を行い、
その後、予め設定された第１タイミングになると、前記圧電素子に前記駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を行い、
その後、予め設定された第２タイミングになると、前記駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を行う
ことを特徴とする圧電駆動装置。 A piezoelectric actuator having a piezoelectric element and generating a longitudinal vibration and a bending vibration by applying a driving signal to the piezoelectric element, and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body;
Drive control means for controlling application of a drive signal to the piezoelectric element,
The drive control means includes
At the start of driving the piezoelectric actuator, the drive is controlled in the initial drive control mode, and then the drive is controlled by switching to the steady drive control mode until the driven body completes the drive,
In the steady drive control mode, a variable frequency control process is performed in which a drive signal whose frequency is controlled based on the vibration state of the vibrating body is applied to the piezoelectric element, and when the drive in the steady drive control mode is terminated. Store the frequency of the drive signal at that time as the drive frequency at the next drive,
In the initial drive control mode,
First, a high-impedance frequency control process for applying a drive signal having a fixed frequency higher than the drive frequency to the piezoelectric element is performed,
Thereafter, when the preset first timing is reached, a low-impedance frequency control process for applying a drive signal having a fixed frequency lower than the drive frequency to the piezoelectric element is performed,
Thereafter, when the second timing set in advance is reached, a previous drive frequency control process of applying a drive signal fixed to the drive frequency is performed. 請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御手段は、
前記低インピーダンス周波数制御処理時に、前記振動体の縦共振周波数と前記駆動周波数の中間の周波数を上限値とし、前記縦共振周波数を下限値とする範囲内で、予め設定された固定周波数の駆動信号を印加する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 1,
The drive control means includes
During the low-impedance frequency control process, a driving signal having a fixed frequency set in advance within a range in which an intermediate frequency between the longitudinal resonance frequency of the vibrating body and the driving frequency is an upper limit value and the longitudinal resonance frequency is a lower limit value. The piezoelectric drive device characterized by applying. 請求項２に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御手段は、
前記低インピーダンス周波数制御処理時に、前記振動体の縦共振周波数と前記駆動周波数の中間の周波数を上限値とし、前記縦共振周波数を下限値とする範囲内で、予め設定された固定周波数の駆動信号を印加する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 2,
The drive control means includes
During the low-impedance frequency control process, a driving signal having a fixed frequency set in advance within a range in which an intermediate frequency between the longitudinal resonance frequency of the vibrating body and the driving frequency is an upper limit value and the longitudinal resonance frequency is a lower limit value. The piezoelectric drive device characterized by applying. 請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御手段は、
前記低インピーダンス周波数制御処理時に、前記振動体の縦共振周波数の駆動信号を前記圧電素子に印加する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 1,
The drive control means includes
A piezoelectric drive device, wherein a drive signal having a longitudinal resonance frequency of the vibrating body is applied to the piezoelectric element during the low impedance frequency control process. 請求項２に記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御手段は、
前記低インピーダンス周波数制御処理時に、前記振動体の縦共振周波数の駆動信号を前記圧電素子に印加する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 The piezoelectric drive device according to claim 2,
The drive control means includes
A piezoelectric drive device, wherein a drive signal having a longitudinal resonance frequency of the vibrating body is applied to the piezoelectric element during the low impedance frequency control process. 請求項２、請求項４、請求項６のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御手段は、
前記高インピーダンス周波数制御処理時には、前記振動体の***振周波数と前記駆動周波数の中間値を下限値とし、前記***振周波数を上限値とする範囲内で、予め設定された固定周波数の駆動信号を前記圧電素子に印加する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 2, 4, and 6,
The drive control means includes
At the time of the high impedance frequency control process, a drive signal having a preset fixed frequency within a range in which an intermediate value between the anti-resonance frequency of the vibrating body and the drive frequency is a lower limit value and the anti-resonance frequency is an upper limit value. A piezoelectric drive device, wherein the piezoelectric drive device is applied to the piezoelectric element. 請求項２、請求項４、請求項６のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記駆動制御手段は、
前記高インピーダンス周波数制御処理時には、前記振動体の***振周波数の駆動信号を前記圧電素子に印加する
ことを特徴とする圧電駆動装置。 In the piezoelectric drive device according to any one of claims 2, 4, and 6,
The drive control means includes
In the high impedance frequency control process, a drive signal having an anti-resonance frequency of the vibrating body is applied to the piezoelectric element. 圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の印加により縦振動および屈曲振動を発生する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエーターと、
前記圧電素子への駆動信号の印加を制御する駆動制御手段とを備えた圧電駆動装置の制御方法であって、
圧電アクチュエーターの駆動開始時は初期駆動制御モードで駆動を制御し、その後、前記被駆動体が駆動を完結するまでは定常駆動制御モードに切り替えて駆動を制御し、
前記定常駆動制御モードでは、前記振動体の振動状態に基づいて周波数制御される駆動信号を前記圧電素子に印加する可変周波数制御処理を行い、かつ、定常駆動制御モードでの駆動を終了する際にその時の駆動信号の周波数を次回駆動時の駆動周波数として記憶し、
前記初期駆動制御モードでは、
初めに前記圧電素子に前記駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を行い、
その後、予め設定されたタイミングで、前記駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を行う
ことを特徴とする圧電駆動装置の制御方法。 A piezoelectric actuator having a piezoelectric element and generating a longitudinal vibration and a bending vibration by applying a driving signal to the piezoelectric element, and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body;
A control method of a piezoelectric drive device comprising drive control means for controlling application of a drive signal to the piezoelectric element,
At the start of driving the piezoelectric actuator, the drive is controlled in the initial drive control mode, and then the drive is controlled by switching to the steady drive control mode until the driven body completes the drive,
In the steady drive control mode, a variable frequency control process is performed in which a drive signal whose frequency is controlled based on the vibration state of the vibrating body is applied to the piezoelectric element, and when the drive in the steady drive control mode is terminated. Store the frequency of the drive signal at that time as the drive frequency at the next drive,
In the initial drive control mode,
First, a low impedance frequency control process is performed in which a driving signal having a fixed frequency lower than the driving frequency is applied to the piezoelectric element,
Thereafter, a previous drive frequency control process of applying a drive signal fixed to the drive frequency is performed at a preset timing. A method for controlling a piezoelectric drive device, comprising: 圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の印加により縦振動および屈曲振動を発生する振動体を備えて前記振動体の振動を被駆動体に伝達する圧電アクチュエーターと、
前記圧電素子への駆動信号の印加を制御する駆動制御手段とを備えた圧電駆動装置の制御方法であって、
圧電アクチュエーターの駆動開始時は初期駆動制御モードで駆動を制御し、その後、前記被駆動体が駆動を完結するまでは定常駆動制御モードに切り替えて駆動を制御し、
前記定常駆動制御モードでは、前記振動体の振動状態に基づいて周波数制御される駆動信号を前記圧電素子に印加する可変周波数制御処理を行い、かつ、定常駆動制御モードでの駆動を終了する際にその時の駆動信号の周波数を次回駆動時の駆動周波数として記憶し、
前記初期駆動制御モードでは、
初めに前記圧電素子に前記駆動周波数よりも高い固定周波数の駆動信号を印加する高インピーダンス周波数制御処理を行い、
その後、予め設定された第１タイミングになると、前記圧電素子に前記駆動周波数よりも低い固定周波数の駆動信号を印加する低インピーダンス周波数制御処理を行い、
その後、予め設定された第２タイミングになると、前記駆動周波数に固定された駆動信号を印加する前回駆動周波数制御処理を行う
ことを特徴とする圧電駆動装置の制御方法。 A piezoelectric actuator having a piezoelectric element and generating a longitudinal vibration and a bending vibration by applying a driving signal to the piezoelectric element, and transmitting the vibration of the vibrating body to a driven body;
A control method of a piezoelectric drive device comprising drive control means for controlling application of a drive signal to the piezoelectric element,
At the start of driving the piezoelectric actuator, the drive is controlled in the initial drive control mode, and then the drive is controlled by switching to the steady drive control mode until the driven body completes the drive,
In the steady drive control mode, a variable frequency control process is performed in which a drive signal whose frequency is controlled based on the vibration state of the vibrating body is applied to the piezoelectric element, and when the drive in the steady drive control mode is terminated. Store the frequency of the drive signal at that time as the drive frequency at the next drive,
In the initial drive control mode,
First, a high-impedance frequency control process for applying a drive signal having a fixed frequency higher than the drive frequency to the piezoelectric element is performed,
Thereafter, when the preset first timing is reached, a low-impedance frequency control process for applying a drive signal having a fixed frequency lower than the drive frequency to the piezoelectric element is performed,
Thereafter, when a second timing set in advance is reached, a previous drive frequency control process is performed in which a drive signal fixed to the drive frequency is applied. 請求項１から請求項８のいずれかに記載の圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置により駆動される被駆動体とを備えることを特徴とする電子機器。   An electronic apparatus comprising: the piezoelectric driving device according to claim 1; and a driven body driven by the piezoelectric driving device. 請求項１１に記載の電子機器において、
前記被駆動体は、計時部で計時された計時情報を表示する計時情報表示部であることを特徴とする電子機器。 The electronic device according to claim 11,
The electronic device, wherein the driven body is a time information display unit that displays time information measured by a time measuring unit.
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