JP2002291264A - 圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動装置、圧電アクチュエータの駆動方法、時計および携帯機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型・薄型の構成でありながら、高効率かつ
安定した駆動を行うことができる圧電アクチュエータを
提供する。 【解決手段】 駆動回路５００Ａは、減算回路５０１に
よって、検出用電極３４Ａ，３４Ｂからの振動板１０の
歪みに対応した検出信号Ｖａ，Ｖｂの差信号Ｖｃを算出
し、遅延回路５０２によって所定時間ｔｐだけ遅れた遅
延信号Ｖｄを生成する。比較回路５０３には差信号Ｖｃ
と遅延信号Ｖｄとが入力され、電圧値の大小から比較結
果信号Ｖｅが電圧調整回路５０４に供給される。電圧調
整回路５０４，ＶＣＯ５０４およびドライバ回路５０６
は、この比較結果信号Ｖｅに基づいた周波数の駆動信号
Ｖｈを生成し、振動板１０に供給する。このように、駆
動回路５００Ａは、振動板１０の歪みを検出しこの歪み
から振動板１０を常に最大で振動するになるように駆動
信号Ｖｈの周波数を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を有する
圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動装置、
圧電アクチュエータの駆動方法、時計および携帯機器に
関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子は、電気エネルギーから機械エ
ネルギーへの変換効率や、応答性に優れていることか
ら、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電ア
クチュエータが開発されている。この圧電アクチュエー
タは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、
あるいは超音波モータなどの分野に応用されている。

【０００３】圧電素子の変位は供給される駆動信号の電
圧値にもよるが微小であり、サブミクロン程度であるの
が通常である。このため、何らかの増幅機構によって変
位を増幅して駆動対象に変位を伝達することが行われて
いる。しかし、増幅機構を用いた場合、それ自身を動か
すためにエネルギーが消費され、効率が低下するといっ
た問題がある上に、装置のサイズが大きくなってしまう
といった問題がある。また、増幅機構を介する場合、駆
動対象に対して安定した駆動力を伝達することが困難と
なることもある。

【０００４】また、腕時計のような小型の携帯機器は電
池によって駆動されるため、消費電力や駆動信号の電圧
値を低く抑える必要がある。このような携帯機器に圧電
アクチュエータを組み込む場合、特に圧電アクチュエー
タは、そのエネルギー効率を高く、駆動信号の電圧値を
低くしたものが要求される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、時計などに
は、日付や曜日を表示するカレンダ表示機構が備えられ
ている。これらのカレンダ表示機構には、月末の日付補
正を必要としないものがあり、これをオートカレンダ機
構と呼んでいる。このオートカレンダ機構の表示動作
は、運針用とは別に設けられた電磁式のステッピングモ
ータの回転駆動力を利用して、日車や曜車を駆動させる
のが一般的である。一方、腕時計は、手首にベルトを巻
き付けて携帯するものであるから、携帯に便利なように
薄型化の要求が古くからある。この要求は、オートカレ
ンダ表示機構を備えた腕時計であっても同様である。し
かし、オートカレンダ表示機構を備えた腕時計は、係る
機構を備えていない腕時計と比較した場合、日付表示用
の駆動源を別途設ける分だけスペースが必要となり、オ
ートカレンダ表示機構の駆動源にステッピングモータを
用いた場合、そのスペースを確保した上で薄型化を図る
ことは、非常に困難であった。

【０００６】そこで、高効率でありながら、小型機器へ
の搭載を可能とするアクチュエータとして、薄板矩形状
の圧電素子等から構成される振動板に駆動信号を印加す
ることにより圧電素子を長手方向に伸縮させて縦振動を
励振し、当該縦振動によって機械的に屈曲振動を誘発さ
せる圧電アクチュエータが提案されている。このような
圧電アクチュエータでは、振動板に縦振動および屈曲振
動の両者を生じさせることにより、圧電アクチュエータ
において駆動対象と接触する部位を楕円軌道で移動させ
る。これにより、この圧電アクチュエータは、小型薄型
の構成でありながら、高効率の駆動を実現している。

【０００７】しかし、上述した如く、圧電アクチュエー
タは、振動板に対して縦振動を電気的に励振させ、この
縦振動によって屈曲振動を機械的に誘発させるものであ
る。このため、駆動信号を印加することにより圧電素子
の伸縮によって生じる縦振動は、駆動信号の電圧値を制
御することにより比較的容易に制御することができるも
のの、振動板の機械的な特性に応じて誘発される屈曲振
動は容易かつ正確に制御することは困難である。このた
め、振動板の加工精度のばらつき等に起因して誘発され
る屈曲振動がばらついてしまうといった、製品としての
安定度が欠落することも考えられる。また、屈曲振動
は、振動板の形状などによって決まる機械的な特性によ
って決まるため、決められた形状などの機械的条件の下
では、安定した振幅となる屈曲振動を得ることが困難で
あった。

【０００８】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、小型・薄型化が可能な構成でありながら、
高効率かつ安定した駆動を行うことができる圧電アクチ
ュエータ、圧電アクチュエータの駆動装置、圧電アクチ
ュエータの駆動方法、およびこの圧電アクチュエータを
備えた時計、携帯機器を提供することを目的とする。

【００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る圧電アクチュエータは、駆動信号が供
給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交す
る方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少
なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、
駆動対象に当接される当接部と、を具備しており、前記
縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって
前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータであって、
前記振動板には、前記駆動対象を駆動する場合に前記振
動板の歪みを検出する歪検出部を設けたことを特徴とし
ている。

【００１０】この構成により、振動板には、供給される
駆動信号によって圧電素子が伸縮し、振動板に長手方向
に沿った縦振動が励振され、この縦振動に伴って屈曲振
動が誘発される。例えば、歪検出部から検出される検出
信号を用いて、駆動信号の周波数を補正するようにすれ
ば、前記振動板に安定した振動を発生させることが可能
となる。この圧電アクチュエータの構成では、厚み方向
に各種部材を積層する構造を採る必要がないため、小型
薄型化も容易である。

【００１１】この構成において、前記縦振動の方向に延
びる線を横線として規定し、前記縦振動の節となる点を
通り前記横線に直交する方向に延び、前記振動板のうち
前記横線から見て前記当接部の反対側に位置した部分を
重量が等しい２つの部位に分割する線を縦線として規定
し、前記縦線と前記横線とが交わる交点に対し、前記当
接部と点対称な位置で、かつ前記２つの部位の重量に差
異を持たせるバランス調整部を、前記部位の少なくとも
いずれか一方に設けることが好ましい。

【００１２】この構成において、前記振動板には、前記
縦振動の節となる部分に支持部材を設けることが好まし
い。

【００１３】この構成において、前記歪検出部は、前記
振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振
動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記
当接部側に配置することが好ましい。

【００１４】この構成において、前記歪検出部は、前記
振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振
動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記
当接部側に配置した第１検出部と、前記振動板のうち前
記横線から見て前記当接部の逆側に配置した第２検出部
と、を具備することが好ましい。

【００１５】この構成において、前記歪検出部は、検出
用電極と、この検出用電極が配置された圧電素子の部分
と、を具備することが好ましい。

【００１６】この構成において、前記歪検出部は、前記
圧電素子の面上に配置された圧電センサであることが好
ましい。

【００１７】本発明に係る圧電アクチュエータの駆動装
置は、駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの
縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生
させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記
振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前
記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前
記振動板の歪みを検出する歪検出部を、を具備してお
り、前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位
によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータの
駆動装置であって、制御信号に基づいて周波数補正を行
った前記駆動信号を発生する駆動信号生成部と、前記歪
検出部から検出された信号に基づき、前記制御信号を生
成する制御信号生成部と、を具備したことを特徴として
いる。

【００１８】この構成において、前記駆動信号生成部
は、前記制御信号の電圧値に対応する周波数を有する基
準信号を出力する電圧制御発振回路と、前記基準信号に
基づいて前記駆動信号を生成するドライバ回路と、を具
備することが好ましい。

【００１９】この構成において、前記歪検出部を前記振
動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動
の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当
接部側に配置し、前記制御信号生成部は、前記検出され
た信号のうち振幅の最大値を検出してピーク信号を出力
するピークホールド回路と、前記ピーク信号を所定時間
遅延した遅延信号を出力する遅延回路と、前記ピーク信
号の電圧値と前記遅延信号の電圧値とを比較して比較結
果信号を出力する比較回路と、前記比較結果信号を受け
て、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する
電圧調整回路と、を具備すること事が好ましい。

【００２０】この構成において、前記歪検出部を前記振
動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動
の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当
接部側に配置し、前記制御信号生成部は、前記検出され
た信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出
し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信
号を出力する位相差−電圧変換回路と、前記位相差電圧
信号を所定時間遅延した遅延信号を出力する遅延回路
と、前記位相差電圧信号の電圧値と前記遅延回路の電圧
値とを比較して比較結果信号を出力する比較回路と、前
記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定
電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備すること
が好ましい。

【００２１】この構成において、前記歪検出部を前記振
動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動
の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当
接部側に配置し、前記制御信号生成部は、前記検出され
た信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出
し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信
号を出力する位相差−電圧変換回路と、前記検出信号の
位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当す
る電圧を有する基準位相差信号を出力する定電圧回路
と、前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較
して比較結果信号を出力する比較回路と、前記比較結果
信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位
で調整する電圧調整回路と、を具備することが好まし
い。

【００２２】この構成において、前記歪検出部は、前記
振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振
動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記
当接部側に配置した第１検出部と、前記振動板のうち前
記横線から見て前記当接部の逆側に配置した第２検出部
と、を具備し、前記制御信号生成部は、前記第１検出
部、第２検出部からそれぞれ検出される信号の差から差
信号を出力する減算回路と、前記差信号を所定時間遅延
した遅延信号を出力する遅延回路と、前記差信号の電圧
値と前記遅延回路の電圧値とを比較して比較結果信号を
出力する比較回路と、前記比較結果信号を受けて、前記
制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する電圧調整
回路と、を具備することが好ましい。

【００２３】本発明に係る圧電アクチュエータの駆動方
法は、駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの
縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生
させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記
振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前
記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前
記振動板の歪みを検出する歪検出部を、を具備してお
り、前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位
によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータの
駆動方法であって、制御信号に基づいて周波数補正を行
った前記駆動信号を発生する駆動信号生成過程と、前記
歪検出部から検出された信号に基づき、前記制御信号を
生成する制御信号生成過程と、を備えたことを特徴とし
ている。

【００２４】この構成において、前記歪検出部を前記振
動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動
の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当
接部側に配置し、前記制御信号生成過程は、前記検出さ
れた信号のうち振幅の最大値を算出し、この最大値に基
づいて前記制御信号を生成することが好ましい。

【００２５】この構成において、前記歪検出部を前記振
動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動
の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当
接部側に配置し、前記制御信号生成過程は、前記検出さ
れた信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を算
出し、この位相差から前記制御信号を生成することが好
ましい。

【００２６】この構成において、前記歪検出部は、前記
振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振
動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記
当接部側に配置した第１検出部と、前記振動板のうち前
記横線から見て前記当接部の逆側に配置した第２検出部
と、を具備し、前記制御信号生成過程は、前記第１検出
部、第２検出部からそれぞれ検出される信号の差を算出
し、この差から前記制御信号を生成するすることが好ま
しい。

【００２７】本発明に係る時計は、駆動信号が供給され
ることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向
に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくと
も１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対
象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記
駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する
歪検出部を、を具備しており、前記縦振動および屈曲振
動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動
する圧電アクチュエータと、制御信号に基づいて周波数
補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成部、
および前記歪検出部から検出された信号に基づき、前記
制御信号を生成する制御信号生成部を有する駆動装置
と、前記圧電アクチュエータによって駆動されるカレン
ダ表示車と、前記駆動装置に電力を供給する電源と、を
具備することを特徴とする。

【００２８】本発明に係る携帯機器は、駆動信号が供給
されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する
方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少な
くとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆
動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、
前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出
する歪検出部を、を具備しており、前記縦振動および屈
曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を
駆動する圧電アクチュエータと、制御信号に基づいて周
波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成
部、および前記歪検出部から検出された信号に基づき、
前記制御信号を生成する制御信号生成部を有する駆動装
置と、前記駆動装置に電力を供給する電池と、を具備す
ることを特徴とする

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明するに、本実施形態では、本発明に
よる圧電アクチュエータによって駆動されるカレンダ表
示機構を備えた腕時計を例示する。 Ａ．全体構成 まず、図１は、本発明の一実施形態に係る腕時計におい
て、圧電アクチュエータを組み込んだカレンダ表示機構
の主要構成を示す平面図である。同図に示すように、圧
電アクチュエータＡは、面内方向（図の紙面と平行な方
向）に伸縮振動する振動板１０を備えている。また、駆
動対象となるロータ１００は地板（支持体）１０３に回
転自在に支持され、振動板１０と当接する位置に配置さ
れており、振動板１０に生じる振動によってその外周面
が叩かれると、図中矢印で示す方向に回転駆動されるよ
うになっている。

【００３０】次に、カレンダ表示機構は、ロータ１００
を介して圧電アクチュエータＡに連結されており、ロー
タ１００の駆動力によって駆動される。カレンダ表示機
構の主要部は、ロータ１００の回転を減速する減速輪列
とリング状の日車５０とから大略構成されている。ま
た、減速輪列は日回し中間車４０と日回し車６０とを備
えている。

【００３１】ここで、上述したように振動板１０が面内
方向に振動すると、振動板１０と当接しているロータ１
００が時計回りに回転させられる。ロータ１００の回転
は、日回し中間車４０を介して日回し車６０に伝達さ
れ、この日回し車６０が日車５０を時計回り方向に回転
させる。このように、振動板１０からロータ１００、ロ
ータ１００から減速輪列、減速輪列から日車５０への力
の伝達は、いずれも面内方向で行われる。このため、カ
レンダ表示機構を薄型化することができる。

【００３２】図２は本発明の一実施形態に係る時計の断
面図である。図において、網目部分に、上述した圧電ア
クチュエータＡを備えたカレンダ表示機構が組み込ま
れ、時計全体を薄型にするために、カレンダ表示機構が
組み込まれる厚さＤも極めて薄くなる。カレンダ表示機
構の上側には、円盤状の文字板７０が設けられている。
この文字板７０の外周部の一部には日付を表示するため
の窓部７１が設けられており、窓部７１から日車５０の
日付が覗けるようになっている。また、文字板７０の下
側には、針７２を駆動するムーブメント７３、および後
述する駆動回路（図示せず）が設けられている。

【００３３】以上の構成において、圧電アクチュエータ
Ａは、従来のステッピングモータのようにコイルやロー
タを厚さ方向に積み重ねるのではなく、同一平面内に振
動板１０およびロータ１００を配置した構成となってい
る。このため、構造は、ステッピングモータ等に比べて
薄型に形成される。このように、カレンダ表示機構を薄
型化することにより、時計全体の厚さを薄くすることが
できる。例えば、昨今発電機能を備えた腕時計が種々提
案されているが、このような腕時計においては、発電機
構と運針駆動用のモータ機構といった少なくとも２つの
大きな構成要素を搭載しなくてはならず、このようにカ
レンダ表示機構を薄型化できることのメリットは大きい
と言える。さらに、カレンダ表示機構を薄型化すること
により、カレンダ表示機構をある時計と、係る表示機構
のない時計との間でムーブメント７３を共通化すること
ができ、生産性を高めることができる。

【００３４】Ｂ．カレンダ表示機構の構成 次に、カレンダ表示機構の構成を、図１およびその断面
図である図３を参照しつつ説明する。図において、地板
１０３は、各部品を配置するための第１の底板であり、
底板１０３´は、底板１０３に対して部分的に段差を持
った第２の底板である。

【００３５】圧電アクチュエータＡによって回転駆動さ
れるロータ１００の上方には、ロータ１００と同軸で、
かつロータ１００によって回転させられる歯車１００ｃ
が設けられている。日回し中間車４０は、大径部４ｂと
これと同心を成すように固着され大径部４ｂよりも若干
小径に形成された小径部４ａとから構成されており、ロ
ータ１００に伴う歯車１００ｃの回転に伴って、歯車１
００ｃと歯合する大径部４ｂが回転させられて中間車４
０が回転させられるようになっている。小径部４ａの周
面は略正方形状に切り欠かれ、切欠部４ｃが形成されて
いる。

【００３６】また、底板１０３´には日回し中間車４０
のシャフト４１が形成されており、日回し中間車４０の
内部にはシャフト４１と連結する軸受（図示せず）が形
成されている。従って、日回し中間車４０は、底板１０
３´に対して回転自在に設けられている。なお、ロータ
１００も内部に軸受（図示せず）を有しており地板１０
３に対して回転自在に軸支されている。

【００３７】次に、日車５０は、リング状の形状をして
おり、その内周面に内歯車５ａが形成されている。日回
し車６０は五歯の歯車を有しており、内歯車５ａに噛合
している。また、日回し車６０の中心にはシャフト６１
が設けられており、日回し車６０を回転自在に軸支して
いる。シャフト６１は、底板１０３´に形成された貫通
孔６２に遊挿されている。貫通孔６２は日車５０の周回
方向に沿って長く形成されている。

【００３８】次に、板バネ６３は、その一端は底板１０
３´に固定され、他端はシャフト６１を図１の右上方向
に弾圧している。これにより、板バネ６３は、シャフト
６１および日回し車６０を付勢する。また、この板バネ
６３の付勢作用によって日車５０の揺動も防止される。

【００３９】次に、板バネ６４は、一端が底板１０３´
にねじ止めされており、その他端には略Ｖ字状に折り曲
げられた先端部６４ａが形成されている。また、接触子
６５は、日回し中間車４０が回転し先端部６４ａが切欠
部４ｃに入り込んだときに板バネ６４と接触するように
配置されている。板バネ６４には所定の電圧が印加され
ており、接触子６５に接触すると、その電圧が接触子６
５にも印加される。従って、接触子６５の電圧を検出す
ることによって、日送り状態を検出することができる。
なお、内歯車５ａに噛合する手動駆動車を設け、ユーザ
が竜頭（図示せず）に対して所定の操作を行うと、日車
５０を駆動するようにしてもよい。

【００４０】Ｃ．圧電アクチュエータ Ｃ１．圧電アクチュエータの概略構成 次に、本実施形態に係る圧電アクチュエータＡについて
説明する。図４に示すように、圧電アクチュエータＡ
は、図の左右方向に長く形成された長板状の振動板１０
と、この振動板１０を地板１０３（図１および図３参
照）に支持する支持部材１１とを備えている。

【００４１】振動板１０の長手方向の端部３５には、当
接部３６がロータ１００側に向けて突設されており、後
述するバネ部材３００等によってこの当接部３６がロー
タ１００の外周面に押圧した状態で接触させられてい
る。このような当接部３６を設けることにより、ロータ
１００との接触面の状態等を維持するために当接部３６
に対してのみ研磨等の作業を行えばよいので、ロータ１
００との接触部の管理が容易となる。また、当接部３６
としては、導体または非導体のものを用いることができ
るが、非導体から形成するようにすれば、一般的に金属
から形成されるロータ１００と接触しても圧電素子３
０，３１が短絡しないようにすることができる。

【００４２】また、図示のように本実施形態では、当接
部３６は、平面的に視てロータ１００側に突出した曲面
形状となっている。このように、ロータ１００と当接す
る当接部３６を曲面形状にすることにより、ロータ１０
０と振動板１０の位置関係が、寸法ばらつき等によりば
らついた場合であっても、曲面であるロータ１００の外
周面と曲面形状の当接部３６との接触状態がさほど変化
しないようにしている。これにより、ロータ１００と当
接部３６の接触を安定した状態で維持させている。

【００４３】振動板１０の長手方向の中央部付近には、
略Ｌ字状の支持部材１１の一端部３７が取り付けられて
いる。支持部材１１は一端部３７から振動板１０の長手
方向にほぼ直交する方向からロータ１００側に屈曲して
おり、この屈曲している支持部材１１の他端部３８は、
軸部３９により地板１０３（図１参照）に回動自在に支
持されている。即ち、支持部材１１は軸部３９を中心と
して回動自由となっているため、バネ部材３００によっ
て振動板１０をロータ１００に対して所望の押圧力で押
し当てることが可能となる。また、支持部材１１は振動
板１０を構成する後述の補助板３２と一体に形成されて
もよい。

【００４４】支持部材１１における振動板１０の長手方
向と略平行に延在する部位１１ａには、バネ部材３００
の一端部３００ａが係合されている。バネ部材３００は
そのほぼ中央部分でピン３００ｂによって地板１０３
（図１および図３参照）に回動自在に支持されている。
また、他端部３００ｃが地板１０３に係合しているが、
この他端部３００ｃの位置によって支持部材１１に付与
する押圧力を変動させることができる。具体的には、他
端部３００ｃをピン３００ｂを中心として図中時計回り
に変位させれば、バネ部材３００の一端部３００ａが支
持部材１１の部位１１ａを上方側に押圧する力が増加
し、他端部３００ｃを反時計回りに変位させればその押
圧力が減少するようになっている。ここで、支持部材１
１を上方側に押圧する力が増加すると、支持部材１１は
軸部３９を中心として図中反時計回りに回動しようとす
る力が増大するため、当接部３６がロータ１００を押圧
する力が増大する。一方、支持部材１１を上方側に押圧
する力が減少すると、支持部材１１は反時計回りに回動
しようとする力が減少するため、当接部３６がロータ１
００を押圧する力が減少する。即ち、他端部３００ｃの
位置を調整することにより、当接部３６がロータ１００
に付与する押圧力を調整することができ、これにより圧
電アクチュエータＡの駆動特性の調整等を可能とする。

【００４５】図５に示すように、振動板１０は、２つの
長方形状の圧電素子３０，３１の間に、これらの圧電素
子３０，３１とほぼ同形状であり、かつ圧電素子３０，
３１よりも肉厚の薄いステンレス鋼などの補強板３２を
配置した積層構造となっている。このように圧電素子３
０，３１の間に補強板３２を配置することにより、振動
板１０の過振幅や落下などによる外部からの衝撃力に起
因する振動板１０の損傷を低減し、耐久性を向上させて
いる。また、補強板３２としては、圧電素子３０，３１
よりも肉厚の薄いものを用いることにより、圧電素子３
０，３１の振動を極力妨げないようにしている。なお、
上述した支持部材１１を当該補強板３２と一体形成すれ
ば、製造工程を簡略化することができる。

【００４６】図６に示すように、上下に配置された圧電
素子３０，３１の面上には、この圧電素子３０，３１の
ほぼ全面を覆うように電極３３がそれぞれ配置されてい
る。そして、これらの電極３３を介して圧電素子３０，
３１に、駆動回路５００から駆動信号が供給されるよう
になっている。ここで、圧電素子３０，３１としては、
チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ（商標））、水晶、
ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メ
タニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸
鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いるこ
とができる。ここで、亜鉛ニオブ酸鉛の組成式は、［Ｐ
ｂ（Ｚｎ_1/3−Ｎｂ_2/3）Ｏ₃ ）_1-X （ＰｂＴｉ
Ｏ₃）_X］、（但し、Xは組成により異なり、X=0.09程
度）となり、スカンジウムニオブ酸鉛の組成式は、
［｛Ｐｂ（（Ｓｃ_1/2−Ｎｂ_1/2）_1-X Ｔｉ_X）Ｏ₃］、
（但し、Xは組成により異なり、X=0.09程度）となる。

【００４７】圧電素子３０，３１の分極方向が逆の場合
には、例えば図７に示すように、上面、中央、下面の電
位が各々＋Ｖ、０、＋Ｖ（もしくは−Ｖ、０、−Ｖ）と
なるように駆動回路５００から駆動信号を印加すれば、
板状の圧電素子が伸び縮みするように変位することにな
り、本実施形態ではこのような伸縮による変位を利用し
ている。なお、圧電素子３０，３１の分極方向を同一と
なるようにした場合、上面、中央、下面の電位が各々＋
Ｖ、０、−Ｖ（もしくは−Ｖ、０、＋Ｖ）となるように
電圧を印加すればよい。

【００４８】また、振動板１０には、その面上に、ある
所定位置に検出用電極３４Ａ，３４Ｂが形成されている
（図２０参照）。この場合、検出用電極３４Ａ，３４Ｂ
は、圧電素子３０の前面に電極を形成し、検出用電極３
４Ａ，３４Ｂの部分を電極３３と絶縁させるようにして
形成すればよい。この検出用電極３４Ａ，３４Ｂは、振
動板１０に発生する振動を歪みとして検出するもので、
当該検出用電極３４Ａ，３４Ｂに対向する圧電素子と共
に歪みゲージとしての機能を果たすものである。検出用
電極３４Ａ，３４Ｂからの検出信号の電圧値は、歪みの
大きさに比例するものである。この検出用電極３４Ａ，
３４Ｂの配置位置に関しては後述するものとする。

【００４９】このように構成される振動板１０は、駆動
回路５００から電極３３，３３を介して圧電素子３０，
３１に交流の駆動信号が印加されると、圧電素子３０，
３１には、長手方向に伸縮する振動が発生する。その
際、図８に示すように、圧電素子３０，３１が長手方向
に伸縮することにより、振動板１０が長手方向に伸縮す
る縦振動を起こすようになっており、これにより振動板
１０は図４中矢印で示す方向に振動することになる。こ
のように圧電素子３０，３１への駆動信号の印加によっ
て振動板１０が電気的に縦振動で励振すると、振動板１
０の重量バランスのアンバランスさによって振動板１０
の重心を中心とした回転モーメントが発生する。図９に
示すように、この回転モーメントによって振動板１０が
幅方向（図４の上下方向）に揺動する屈曲振動が誘発さ
れるようになっている。本実施形態では、より大きな屈
曲振動を誘発させるために、振動板１０の当接部３６が
設けられた側と反対側の端部１６にバランス調整部部１
８を設けることにより、より大きな回転モーメントを発
生させるようにしている。

【００５０】このように、振動板１０に縦振動と屈曲振
動とを生じさせ、両者が結合されることにより、振動板
１０の当接部３６におけるロータ１００との接触部分
は、図１０に示すように、楕円軌道に沿って移動するこ
とになる。そして、当接部３６が楕円軌道を描くことに
より、当接部３６がロータ１００側に膨らんだ位置にあ
るときに、当接部３６がロータ１００に対して押圧接触
し、一方当接部３６がロータ１００側から待避した位置
にあるときには、当接部３６がロータ１００から離間す
る（或いは、接触していても押圧力が小さくなる）。従
って、圧電アクチュエータＡは、両者の押圧力の大きい
間、つまり当接部３６がロータ１００側にある時、当接
部３６の変位方向にロータ１００を回動駆動させるので
ある。

【００５１】ここで、バランス調整部１８は、図１１に
示すように、縦振動の振動方向に延びる線を横線Ｗとし
て規定し、縦振動の節となる点を通り縦振動の振動方向
に直交する方向に延び、振動板１０のうち横線Ｗから見
て当接部３６の反対側に位置した部分を重量が等しい２
つの部位ａ，ｂに分割する線を縦線Ｌとして規定し、縦
線Ｌと横線Ｗとが交わる交点Ｏに対し、当接部３６と点
対称な位置で、かつ２つの部位ａ，ｂの重量に差異を持
たせるものである。また、バランス調整部１８は、当接
部３６と同形状或いは同じ重量にすればよい。

【００５２】Ｃ２．振動板のインピーダンス特性 次に、振動板１０のような機械的構造物が有するインピ
ーダンス特性について説明する。振動板１０等の機械的
な構造物に対して力を一定にして、加振周波数を徐々に
大きくしていくと、特定の周波数で構造物の振幅は最大
値（即ち、インピーダンスが極小値）となり、その後極
小値（インピーダンスの極大値）となるといった応答を
繰り返す。即ち、振幅が極大値をとる加振周波数は複数
存在し、そのような各加振周波数を共振周波数という。
そして、共振周波数は縦振動および屈曲振動の各々に存
在し、振動板１０のような矩形状の構造物では、図１２
に例示するようなインピーダンスと周波数の関係を有す
るのが一般的である。図示の例ではある所定次数（例え
ば一次）の縦振動のインピーダンスの極小値がｆｋＨｚ
であり、ある所定次数（例えば二次）の屈曲振動のイン
ピーダンスの極小値がＦｋＨｚであり、両振動のインピ
ーダンスの極小値は異なっている（ここで、Δｆ＝Ｆ−
ｆはｆ×０．０１程度が望ましく、例えばｆ＝１９６ｋ
Ｈｚの場合には、Ｆ＝１９６ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範
囲内）。

【００５３】各振動の共振周波数と印加される駆動信号
の周波数との関係は、印加される駆動信号の電圧値が一
定であるとき、各振動の振幅は各振動の共振周波数を最
大として駆動信号の周波数が共振周波数から離れると、
次第に小さくなる特性となる。また、振動板１０の屈曲
振動は、縦振動時の重力アンバランスで誘発されるた
め、縦振動の振幅の大きさ等により縦振動との位相差が
ずれる。即ち、駆動信号の周波数によって縦振動の位相
と屈曲振動の位相の差が変化する特性を有している。必
要な駆動を得るためには、各々の振動をどの程度の振幅
で、かつどの程度の位相差で励振させるかを設定する必
要があるが、これらは上述した如く、振動板１０の特性
から圧電素子３０，３１に印加される駆動信号の周波数
に依存される。本実施形態では、図１２に示すように、
一次の縦振動の共振周波数と二次の屈曲振動の共振周波
数の間のある値ｆｓの周波数を駆動信号の周波数として
採用し、当該周波数の駆動信号を圧電素子３０，３１に
供給するといった駆動を行う。

【００５４】Ｃ３．検出用電極 次に、検出用電極について、図１３ないし図１５に基づ
いて説明する。図１３は、振動板１０の面上の四隅近傍
に配置された検出用電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を示し
たものである。図１４および図１５は、この検出用電極
Ｐ１〜Ｐ４のうち、検出用電極Ｐ１，Ｐ４からの検出さ
れた検出信号の電圧値を無負荷状態、駆動状態に分けて
実験した結果である。図１４は無負荷（フリー）状態
で、振動板１０の圧電素子３０，３１に供給される駆動
信号の周波数を変化させたときに得られた検出用電極Ｐ
１，Ｐ４から検出される検出信号の電圧値およびインピ
ーダンスを示した図である。図１５は駆動状態で、振動
板１０の圧電素子３０，３１に供給される駆動信号の周
波数を変化させたときに得られた検出用電極Ｐ１，Ｐ４
から検出される検出信号の電圧値、差電圧値を示した差
信号およびロータ１００の回転数を示した図である。図
１４および図１５において、特性線ａは検出用電極Ｐ１
から検出される検出信号、特性線ｂは検出用電極Ｐ２か
ら検出される検出信号、特性線ｃはインピーダンス、特
性線ｄはロータ回転数、特性線ｅは差信号をそれぞれ示
している。

【００５５】次に、図１４および図１５から検知された
ことに付いて述べる。前提として、駆動条件下（押圧
力、駆動トルク等）を、無負荷状態、駆動状態に拘わら
ず、振動板１０はほぼ同じ振動（縦振動、屈曲振動）を
行なうものとする。 ロータ１００を駆動していない（フリー状態）とき、
検出用電極Ｐ１，Ｐ４から得られる検出信号の電圧値
（特性線ａ，ｂ）は、縦振動の共振点付近の検出信号が
最大となる。 ロータ駆動時（定電圧値の駆動信号入力）の検出信号
の電圧値（特性線ａ，ｂ）とロータ回転数（特性線ｄ）
から、検出用電極Ｐ１とＰ４からの検出信号はロータ駆
動時異なっている。これは、検出用電圧Ｐ１は、ロータ
駆動時の振動板１０がロータ１００から受ける反作用に
より歪むため、振動そのものによる歪みとロータ１００
からの反作用による歪みとの両方の作用により、検出用
電極Ｐ１の位置にある圧電素子による圧電効果で電圧が
発生していると考えられる。 検出用電極Ｐ１の検出信号の電圧値の最大とロータ１
００の回転数（特性線ｄ）の最大とはほぼ一致する。 検出用電極Ｐ１の電圧値から検出用電極Ｐ２の電圧値
を引いた電圧値（特性線ｅ）の最大はロータ回転数（特
性線ｄ）の最大とほぼ一致する。このから、検出用電
極Ｐ１の電圧値から検出用電極Ｐ４の電圧値を引くこと
により縦振動による発生電圧成分が相殺されると考えら
れる。このため、差信号は、ロータ駆動時のおおよその
歪みを検出していると見なされる。これは、振動板１０
からロータ１００への力の受け渡しが、どのように行わ
れていたかを示すものであり、ロータの駆動力や回転数
と密接な関係がある。

【００５６】検出用電極の配置位置 ２つの電極を用いて検出を行う場合 ロータ１００を駆動していないとき同じ振動をしてお
り、かつロータ駆動時に１つの電極のみがロータ１００
からの反作用力を受け易い位置に設ければよい。つま
り、検出用電極Ｐ２とＰ３であってもよい。 １つの電極を用いて検出する場合 １）ロータ１００からの反作用力による歪みで検出した
電圧値≫振動板本来の振動（実施形態では１次の縦振動
と２次の屈曲振動）による歪みを検出することにより発
生した電圧値となる位置に設ける（図２１の検出用電極
３４Ｃ、図２３の検出用電極３４Ｅ）。 ２）検出用電極内で振動板本来の振動による歪みで発生
する電圧値を相殺し、ロータ１００からの反作用による
歪みで発生した検出信号のみを検出できるような位置に
電極を設ける（図２２の検出用電極３４Ｄ）。 ３）振動の節でありかつロータ１００からの反作用によ
る歪みで発生した検出信号を検出できる位置に電極を設
ける。

【００５７】Ｄ．駆動回路の構成 駆動回路５００は、２つの検出信号を使う回路と、１つ
の検出信号を使う回路とに分けられる。 Ｄ１．２つの検出信号を使う駆動回路 この駆動回路には、図１６に示すように、振動板１０の
面上には、当接部３６近傍に配置された検出用電極３４
Ａと、バランス部１８近傍に配置された検出用電極３４
Ｂとを備えた振動板１０が用いられる。この検出用電極
３４Ａおよび３４Ｂは、前述した検出用電極Ｐ１および
Ｐ４（図１２）に対応している。

【００５８】Ｄ１−１．駆動回路５００Ａの構成 次に、図１７に基づいて駆動回路５００Ａについて説明
する。この駆動回路５００Ａは、減算回路５０１と、遅
延回路５０２と、比較回路５０３と、電圧調整回路５０
４と、電圧制御発振回路（Voltage Controlled Oscilla
tor：ＶＣＯ）５０５と、ドライバ回路５０６とを具備
して構成されている。検出用電極３４Ａからは検出信号
Ｖａが検出され、検出用電極３４Ｂからは検出信号Ｖｂ
が検出される。減算回路５０１は、検出用電極３４Ａで
検出される検出信号Ｖａと、検出用電極３４Ｂで検出さ
れる検出信号Ｖｂとの差を演算する回路で、差信号Ｖｃ
を遅延回路５０２および比較回路５０３に出力する。こ
の際、差信号Ｖｃの電圧値は、Ｖｃ＝｜Ｖａ−Ｖｂ｜と
なる。また、この減算回路５０１はブリッジ回路によっ
て構成してしてもよい。遅延回路５０２は、差信号Ｖｃ
を所定時間ｔpだけ遅延して遅延信号Ｖｄとして比較回
路５０３に出力する。

【００５９】比較回路５０３は、差信号Ｖｃの電圧値と
遅延信号Ｖｄの電圧値とを比較するもので、差信号Ｖｃ
≧遅延信号Ｖｄの場合には、”Ｈ”となる比較結果信号
Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力し、差信号Ｖｃ＜遅延
信号Ｖｄの場合には、”Ｌ”となる比較結果信号Ｖｅを
電圧調整回路５０４に出力する。電圧調整回路５０４
は、比較結果信号Ｖｅを受けてＶＣＯ５０５に出力され
る調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧値Ｖf0単位で変化さ
せるものである。即ち、電圧調整回路５０４は、”Ｈ”
の比較結果信号Ｖｅを受けた場合、調整信号Ｖｆの電圧
値を所定電圧値Ｖf0だけ上昇させ、”Ｌ”の比較結果信
号Ｖｅを受けた場合、調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧
値Ｖf0だけ下降させる。また、電圧調整回路５０４は初
期値Ｖf1を記憶しており、起動時にはこの初期値Ｖf1を
電圧値とする調整信号ＶｆをＶＣＯ５０５に出力する。

【００６０】ＶＣＯ（電圧制御発振回路）５０５は、調
整信号Ｖｆを受けて、ドライバ回路５０６に出力される
基準信号Ｖｇの周波数を調整するものである。即ち、Ｖ
ＣＯ５０５は、調整信号Ｖｆの電圧値が前回の調整信号
Ｖｆの電圧値よりも高くなった場合、基準信号Ｖｇの周
波数を所定値ｆ0だけ上げ、調整信号Ｖｆの電圧値が前
回の調整信号Ｖｆの電圧値よりも低くなった場合、基準
信号Ｖｇの周波数を所定値ｆ0だけ下げるように調整さ
れる。また、ＶＣＯ５０５は、起動時に、初期値Ｖf1の
調整信号Ｖｆを受けた場合に、ある周波数の基準信号Ｖ
ｇを出力する。この周波数は、例えば周波数ｆsta（約
２８４．０ｋＨｚ）とする。ドライバ回路５０６は、基
準信号Ｖｇを受けて、この基準信号Ｖｇの周波数で一定
の電圧値となる駆動信号Ｖｈを振動板１０の電極３３に
向けて出力する。そして、この駆動信号Ｖｈは振動板１
０の圧電素子３０，３１に供給される。

【００６１】Ｄ１−２．駆動回路５００Ａの動作 次に、駆動回路５００Ａの動作を、図１８のフローチャ
ートに基づいて説明する。まず、この駆動回路５００Ａ
は、電源（図示せず）を供給することによって起動され
るものである。電源が投入されることにより、電圧調整
回路５０４は予め設定された初期値Ｖf1の調整信号Ｖf
をＶＣＯ５０５に対して出力する（ステップＳａ１）。
ＶＣＯ５０５は、調整信号Ｖfを受けて、初期値Ｖf1に
対応した周波数ｆsの基準信号Ｖgをドライバ回路５０６
に出力する（ステップＳａ２）。ドライバ回路５０６
は、周波数ｆsの基準信号Ｖgを受けて、周波数ｆstaの
駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する
（ステップＳａ３）。そして、振動板１０の圧電素子３
０，３１は、電極３３を介して供給された駆動信号Ｖh
を受けて、前述した如く、縦振動および屈曲振動を発生
する（ステップＳａ４）。

【００６２】次に、減算回路５０１は、検出用電極３４
Ａ，３４Ｂから検出信号Ｖａ，Ｖｂを読込み（ステップ
Ｓａ５）、下記の（１）式によって差信号Ｖcを算出
し、遅延回路５０２および比較回路５０３に出力する
（ステップＳａ６）。 Ｖｃ＝｜Ｖａ−Ｖｂ｜ ・・・（１） 遅延回路５０２は、差信号Ｖｃを受け、所定時間（ｔp
秒）だけ遅延した遅延信号Ｖｄを比較回路５０３に出力
する（ステップＳａ７）。比較回路５０３は、差信号Ｖ
ｃの電圧値と遅延信号Ｖｄの電圧値とを比較する（ステ
ップＳａ８）。ステップＳａ８の比較において、差信号
Ｖｃの電圧値が遅延信号Ｖｄの電圧値以上の場合、即
ち、 Ｖｃ≧Ｖｄ ・・・（２） である場合には（ステップＳａ８；ＹＥＳ）、比較回路
５０３は、”Ｈ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整
回路５０４に出力する（ステップＳａ９）。一方、ステ
ップＳａ８の比較において、差信号Ｖｃの電圧値が遅延
信号Ｖｄの電圧値よりも小さい場合、即ち、 Ｖｃ＜Ｖｄ ・・・（３） である場合には（ステップＳａ８；ＮＯ）、比較回路５
０３は、”Ｌ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回
路５０４に出力する（ステップＳａ１０）。

【００６３】これにより、電圧調整回路５０４は、比較
結果信号Ｖｅを受けて、この比較結果信号Ｖｅが”Ｈ”
レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値に所定電
圧値Ｖf0を加えた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成
し、ＶＣＯ５０５に出力する。一方、比較結果信号Ｖｅ
が”Ｌ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値
から所定電圧値Ｖf0を引いた電圧値を有する基準信号Ｖ
ｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する（ステップＳａ１
１）。電圧調整回路５０４が再び調整信号ＶfをＶＣＯ
５０５に対して出力し、ＶＣＯ５０５が調整信号Ｖfを
受けて周波数が変更された基準信号Ｖgをドライバ回路
５０６に出力し（ステップＳａ２）、ドライバ回路５０
６が周波数の基準信号Ｖgを受けて、変更された周波数
ｆの駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力
する（ステップＳａ３）。これにより、駆動信号Ｖｈの
周波数は、検出される振動板１０の歪みに応じて順次変
更されることとなる。

【００６４】次に、図１９および図２０に、駆動信号Ｖ
ｈの周波数ｆが一定になるまでの動作状況について説明
する。図１９は差信号Ｖｃ、ロータの回転数Ｎの周波数
特性、図２０は動作のタイミングチャートを示してい
る。ここでは、起動時の駆動信号Ｖｈの周波数をｆst
a、回転数が最大となったときの駆動信号Ｖｈの周波数
をｆｓとする。図１９から明らかなように、差信号Ｖｃ
の電圧値と回転数Ｎとはほぼ同じ曲線を描くことにな
り、差信号Ｖｃの最大値と回転数Ｎの最大値とはほぼ同
じ周波数ｆｓ付近の発生していることが分かる。そし
て、駆動回路５００Ａを起動させた場合には、図２０に
示す如く、振動板１０に歪みが発生し、また遅延信号Ｖ
ｄの初期値を差信号Ｖｃの最小値（例えば、歪みが無い
ときの差信号）よりも低く設定しておくことにより、差
信号Ｖｃ≧遅延信号Ｖｄとなるので、ＶＣＯ５０５から
出力される基準信号Ｖｇの周波数ｆは上昇する。その後
も差信号Ｖｃ≧遅延信号の関係を維持し続けるため、基
準信号Ｖｇの周波数ｆは徐々に上がっていく。そして、
駆動信号Ｖｈの周波数ｆがｆｓを越えた場合、即ち、差
信号Ｖｃ＜遅延信号Ｖｄとなった場合には、ＶＣＯ５０
５から出力される基準信号Ｖｇの周波数ｆを下げる。こ
れにより、駆動信号Ｖｈの周波数をほぼ一定の周波数ｆ
ｓに近づけることができる。

【００６５】Ｄ２．１つの検出信号を使う駆動回路 この駆動回路には、図２１に示すように、振動板１０の
面上には、当接部３６近傍に配置された検出用電極３４
Ｃを備えた振動板１０が用いられる。この検出用電極３
４Ｃは、図１２の検出用電極Ｐ１に対応したもので、検
出信号Ｖａが出力される。この検出用電極３４Ｃは振動
板１０がロータ１００と接触したときの歪みを検出する
ものであるから、図２２のように振動板１０に設けられ
た検出用電極３４Ｄ、図２３のように設けられた検出用
電極３４Ｅであってもよく、要は、支持部材１１から当
接部３６までの間に負荷によって生じる歪みを検出する
ものであればよい。

【００６６】Ｄ２−１．駆動回路５００Ｂの構成 次に、図２４に基づいて駆動回路５００Ｂについて説明
する。この駆動回路５００Ｂは、ピークホールド回路５
０７と、遅延回路５０２と、比較回路５０３と、電圧調
整回路５０４と、電圧制御発振回路（Voltage Controll
ed Oscillator：ＶＣＯ）５０５と、ドライバ回路５０
６とを具備して構成されている。ここで、ピークホール
ド回路５０７以外は、前述した駆動回路５００Ａの構成
と同様であるので、その説明を省略するものとする。ピ
ークホールド回路５０７は、検出用電極３４Ｃで検出さ
れた検出信号Ｖａの電圧値のピーク値をホールドしたピ
ーク信号Ｖｐを遅延回路５０２および比較回路５０３に
出力するものである。また、遅延回路５０２は、このピ
ーク信号Ｖｐを所定時間ｔpだけ遅延して遅延信号Ｖｑ
として比較回路５０３に出力する。

【００６７】Ｄ２−２．駆動回路５００Ｂの動作 次に、駆動回路５００Ｂの動作を、図２５のフローチャ
ートに基づいて説明する。まず、この駆動回路５００Ｂ
は、電源（図示せず）を投入することによって起動され
るものである。電源が供給されることにより、電圧調整
回路５０４は予め設定された初期値Ｖf1の調整信号Ｖf
をＶＣＯ５０５に対して出力する（ステップＳｂ１）。
ＶＣＯ５０５は、調整信号Ｖfを受けて、初期値Ｖf1に
対応した周波数ｆsの基準信号Ｖgをドライバ回路５０６
に出力する（ステップＳｂ２）。ドライバ回路５０６
は、周波数ｆsの基準信号Ｖgを受けて、周波数ｆstaの
駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する
（ステップＳｂ３）。そして、振動板１０の圧電素子３
０，３１は、電極３３を介して供給された駆動信号Ｖh
を受けて、前述した如く、縦振動および屈曲振動を発生
する（ステップＳｂ４）。

【００６８】次に、ピークホールド回路５０７は、検出
用電極３４Ｃから検出信号Ｖａを読込み（ステップＳｂ
５）、この検出信号Ｖａの電圧値のピーク値をピーク信
号Ｖｐとして出力する（ステップＳｂ６）。遅延回路５
０２は、ピーク信号Ｖｐを受け、所定時間（ｔp秒）だ
け遅延した遅延信号Ｖｑを比較回路５０３に出力する
（ステップＳｂ７）。比較回路５０３は、ピーク信号Ｖ
ｐの電圧値と遅延信号Ｖｑの電圧値とを比較する（ステ
ップＳｂ８）。ステップＳｂ８の比較において、ピーク
信号Ｖｐの電圧値が遅延信号Ｖｑの電圧値以上の場合、
即ち、 Ｖｐ≧Ｖｑ ・・・（４） である場合には（ステップＳｂ８；ＹＥＳ）、比較回路
５０３は、”Ｈ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整
回路５０４に出力する（ステップＳｂ９）。一方、ステ
ップＳｂ８の比較において、ピーク信号Ｖｐの電圧値が
遅延信号Ｖｑの電圧値よりも小さい場合、即ち、 Ｖｐ＜Ｖｑ ・・・（５） である場合には（ステップＳｂ８；ＮＯ）、比較回路５
０３は、”Ｌ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回
路５０４に出力する（ステップＳｂ１０）。

【００６９】これにより、電圧調整回路５０４は、比較
結果信号Ｖｅを受けて、この比較結果信号Ｖｅが”Ｈ”
レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値に所定電
圧値Ｖf0を加えた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成
し、ＶＣＯ５０５に出力する。一方、比較結果信号Ｖｅ
が”Ｌ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値
から所定電圧値Ｖf0を引いた電圧値を有する基準信号Ｖ
ｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する（ステップＳｂ１
１）。電圧調整回路５０４が再び調整信号ＶfをＶＣＯ
５０５に対して出力し、ＶＣＯ５０５が調整信号Ｖfを
受けて、電圧値に対応させた周波数が変更された基準信
号Ｖgをドライバ回路５０６に出力し（ステップＳｂ
２）、ドライバ回路５０６が周波数の基準信号Ｖgを受
けて、周波数ｆが変更された駆動信号Ｖhを振動板１０
の電極３３，３３に出力する（ステップＳａ３）。これ
により、駆動信号Ｖｈの周波数は、検出される振動板１
０の歪みに応じて順次変更されることとなる。

【００７０】Ｄ３．１つの検出信号を使う他の駆動回路 Ｄ３−１．駆動回路５００Ｃの構成 次に、図２６に基づいて駆動回路５００Ｃについて説明
する。この駆動回路５００Ｃは、位相差−電圧変換回路
５０８と、定電圧回路５０９と、比較回路５０３と、電
圧調整回路５０４と、電圧制御発振回路（Voltage Cont
rolled Oscillator：ＶＣＯ）５０５と、ドライバ回路
５０６とを具備して構成されている。ここで、位相差−
電圧変換回路５０８および定電圧回路５０９以外は、前
述した駆動回路５００Ａの構成と同様であるので、その
説明を省略するものとする。位相差−電圧変換回路５０
８は、検出用電極５３Ｃから検出された検出信号Ｖａの
位相と、駆動信号Ｖｈの位相との位相差を検出し、平均
位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号Ｖｊを
比較回路５０３に出力する。ここで、図２７に基づい
て、位相差−電圧変換回路５０８の概要構成について説
明する。位相差−電圧変換回路５０８は、位相差検出部
５０８Ａおよび平均電圧変換部５０８Ｂとに大別され
る。位相差検出部５０８Ａは、検出信号Ｖａおよび駆動
信号Ｖｈが入力され、両信号の位相差に相当するパルス
幅を有する位相差信号Ｖpdを生成し、平均電圧変換部５
０８Ｂに出力する。図２８に検出信号Ｖａおよび駆動信
号Ｖｈの位相差が小さい場合（位相差＝Δφ１の場合）
の例を示す。検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈの波形が
それぞれ図２８（ａ）に示すような場合、検出される位
相差に相当する位相差信号Ｖpdのパルス幅は、図２８
（ｂ）に示すようにΔφ１となる。そこで、平均電圧変
換部５０８Ｂは、図示しない積分回路により位相差信号
Ｖpdのパルス幅Δφ１に相当する平均電圧値Ｖav1を有
する位相差電圧信号Ｖｊを生成し、比較回路５０３に出
力する。

【００７１】また、図２９に検出信号Ｖａおよび駆動信
号Ｖｈの位相差が大きい場合（位相差＝Δφ２の場合）
の例を示す。検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈの波形が
それぞれ図２９（ａ）に示すような場合、検出される位
相差に相当する位相差信号Ｖpdのパルス幅は、図２９
（ｂ）に示すようにΔφ２となる。そこで、平均電圧変
換部５０８Ｂは、図示しない積分回路により位相差信号
Ｖpdのパルス幅Δφ２に相当する平均電圧値Ｖav2を有
する位相差電圧信号Ｖｊを生成し、比較回路５０３に出
力する。

【００７２】また、定電圧回路５０９は、予め求めた検
出信号Ｖａの位相と、駆動信号Ｖｈの位相との最適な位
相差に相当する電圧値を有する基準位相差信号Ｖｋを比
較回路５０３に出力するものである。

【００７３】Ｄ３−２．駆動回路５００Ｃの動作 次に、駆動回路５００Ｃの動作を、図３０のフローチャ
ートに基づいて説明する。まず、この駆動回路５００Ｃ
は、電源（図示せず）を投入することによって起動され
るものである。電源が供給されることにより、電圧調整
回路５０４は予め設定された初期値Ｖf1の調整信号Ｖf
をＶＣＯ５０５に対して出力する（ステップＳｃ１）。
ＶＣＯ５０５は、調整信号Ｖfを受けて、初期値Ｖf1に
対応した周波数ｆsの基準信号Ｖgをドライバ回路５０６
に出力する（ステップＳｃ２）。ドライバ回路５０６
は、周波数ｆsの基準信号Ｖgを受けて、周波数ｆstaの
駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する
（ステップＳｃ３）。そして、振動板１０の圧電素子３
０，３１は、電極３３を介して供給された駆動信号Ｖh
を受けて、前述した如く、縦振動および屈曲振動を発生
する（ステップＳｃ４）。

【００７４】次に、位相差−電圧変換回路５０８は、検
出用電極３４Ｃから検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈを
読込み（ステップＳｃ５）、この検出信号Ｖａの位相と
駆動信号Ｖｈの位相の位相差から、前述した如くの処理
によって、位相差電圧信号Ｖｊを生成し、比較回路に出
力する（ステップＳｃ６）。比較回路５０３は、位相差
電圧信号Ｖｊの電圧値と定電圧回路５０９から出力され
る基準位相差信号Ｖｋの電圧値とを比較する（ステップ
Ｓｃ７）。ステップＳｃ８の比較において、位相差電圧
信号Ｖｊの電圧値が基準位相差信号Ｖｋの電圧値以上の
場合、即ち、 Ｖｊ≧Ｖｋ ・・・（６） である場合には（ステップＳｃ８；ＹＥＳ）、比較回路
５０３は、”Ｈ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整
回路５０４に出力する（ステップＳｃ８）。一方、ステ
ップＳｃ８の比較において、位相差電圧信号Ｖｊの電圧
値が基準位相差信号Ｖｋの電圧値よりも小さい場合、即
ち、 Ｖｊ＜Ｖｋ ・・・（７） である場合には（ステップＳｃ８；ＮＯ）、比較回路５
０３は、”Ｌ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回
路５０４に出力する（ステップＳｃ９）。

【００７５】これにより、電圧調整回路５０４は、比較
結果信号Ｖｅを受けて、この比較結果信号Ｖｅが”Ｈ”
レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値に所定電
圧値Ｖf0を加えた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成
し、ＶＣＯ５０５に出力する。一方、比較結果信号Ｖｅ
が”Ｌ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値
から所定電圧値Ｖf0を引いた電圧値を有する基準信号Ｖ
ｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する（ステップＳｃ１
０）。電圧調整回路５０４が再び調整信号ＶfをＶＣＯ
５０５に対して出力し、ＶＣＯ５０５が調整信号Ｖfを
受けて、電圧値に対応させた周波数が変更された基準信
号Ｖgをドライバ回路５０６に出力し（ステップＳｃ
２）、ドライバ回路５０６が周波数の基準信号Ｖgを受
けて、周波数ｆが変更された駆動信号Ｖhを振動板１０
の電極３３，３３に出力する（ステップＳｃ３）。これ
により、駆動信号Ｖｈの周波数は、検出される振動板１
０の歪みに応じて順次変更されることとなる。

【００７６】Ｅ．カレンダ表示機構の動作 次に、圧電アクチュエータＡを駆動する駆動回路５００
の駆動構成について、図３１を参照しつつ説明する。な
お、駆動回路５００は、前述した駆動回路５００Ａ、５
００Ｂ、５００Ｃのうち、何れであってもよい。同図に
示すように、駆動回路５００には、午前０時検出手段６
０１および日送り検出手段６０２が設けられている。午
前０時検出手段６０１は、ムーブメント７３（図２参
照）に組み込まれた機械的なスイッチであり、午前０時
になると、制御信号を駆動回路５００に出力する。ま
た、日送り検出手段６０２は、上述した板バネ６４と接
触子６５（図１参照）を主要部とするものであり、板バ
ネ６４と接触子６５が接触する、即ち日送り終了を検出
すると制御信号を駆動回路５００に出力する。

【００７７】駆動回路５００は、午前０時検出手段６０
１から供給される制御信号と日送り検出手段６０２から
供給される制御信号とに基づいて、駆動が開始される。
これによって、前述した如く、駆動回路５００が動作を
開始し、振動板１０を振動さえることによって、ロータ
１００を回転させる。日回し中間車４０は１日に１回転
するが、その期間は午前０時から開始する限られた時間
である。従って、駆動回路５００は当該期間のみ発振し
ていれば足りる。この例の駆動回路５００にあっては、
駆動制御信号により駆動回路５００の構成回路全てを非
動作状態に設定することにより、日回し中間車４０を回
動させる必要のない期間は、駆動回路５００の動作を完
全に停止させている。従って、駆動回路５００の消費電
力を削減することができる。

【００７８】次に、上記構成の圧電アクチュエータＡを
備えたカレンダ表示機構の自動更新動作について図１、
図３、図４および図３１を参照しつつ説明する。各日に
おいて午前０時になると、午前０時検出手段６０１によ
って午前０時になったことが検出され、駆動回路５００
が起動される。これにより、駆動回路５００から縦振動
の共振周波数にほぼ一致するロータ回転数が最大となる
周波数の駆動信号Ｖｈが振動板１０の圧電素子３０，３
１に電極３３，３３を介して供給される。

【００７９】駆動回路５００からの駆動信号Ｖｈが電極
３３，３３に印加されると、圧電素子３０，３１が伸縮
によって撓み振動し、振動板１０が縦振動する。この
際、上述したように圧電素子３０，３１の分極方向を同
一となるようにした場合には、上面、中央、下面の電位
が各々＋Ｖ、０、−Ｖ（もしくは−Ｖ、０、＋Ｖ）とな
るように電圧を印加する。また、圧電素子３０，３１の
分極方向が逆の場合には、上面、中央、下面の電位が各
々＋Ｖ、０、＋Ｖ（もしくは−Ｖ、０、−Ｖ）となるよ
うに電圧を印加する（図７参照）。そして、振動板１０
が縦方向に電気的に励振されると、振動板１０の重量バ
ランスのアンバランスさによって機械的に屈曲振動が誘
発される。そして、縦振動と屈曲振動が合成されること
により、当接部３６が楕円軌道に沿って変位し、ロータ
１００を駆動する。

【００８０】このように駆動回路５００によって圧電ア
クチュエータＡが駆動されることにより、ロータ１００
が図４中時計回り方向に回転し、これに伴って日回し中
間車４０が反時計回り方向に回転を開始する。

【００８１】ここで、駆動回路５００は、図１に示す板
バネ６４と接触子６５が接触した時に駆動信号の供給を
停止するように構成されている。板バネ６４と接触子６
５とが接触する状態では先端部６４ａが切欠部４ｃに入
り込んでいる。従って、日回し中間車４０は、そのよう
な状態から回転を開始する。

【００８２】日回し車６０は板バネ６３によって時計回
り方向に付勢されているため、小径部４ａは日回し車６
０の歯６ａ，６ｂに摺動しつつ回転することになる。そ
の途中で切欠部４ｃが日回し車６０の歯６ａの位置に達
すると、歯６ａが切欠部４ｃと噛合する。

【００８３】次に、日回し中間車４０が引き続き反時計
回り方向に回動すると、日回し車６０は日回し中間車４
０に連動して１歯分、即ち「１／５」周だけ時計回り方
向に回動する。さらに、これに連動して、日車５０が時
計回り方向に１歯分（１日分の日付範囲に相当する）だ
け回動される。なお、月内の日数が「３１」に満たない
月の最終日においては、上記動作が複数回繰返され、暦
に基づく正しい日が日車５０によって表示されることに
なる。

【００８４】そして、日回し中間車４０が引き続き反時
計回り方向に回動して、切欠部４ｃが板バネ６４の先端
部６４ａの位置に達すると、先端部６４ａが切欠部４ｃ
に入り込む。すると、板バネ６４と接触子６５とが接触
して、駆動信号の供給が終了し、日回し中間車４０の回
転が停止する。従って、日回し中間車４０は、１日に１
回転することになる。

【００８５】Ｆ．本実施形態の効果 以上説明したように、本実施形態では、腕時計といった
限られたスペースに設置可能な薄型の圧電アクチュエー
タＡを用いて高効率でカレンダ表示機構を駆動すること
ができる。また、圧電アクチュエータＡを駆動する駆動
回路５００は、振動板１０の歪みを検出してこの歪みか
ら振動板１０の振動状態を検出し、常に同じ振動状態を
保つように駆動信号Ｖｈの周波数を制御するようにした
から、振動板の振動に伴って回転するロータ１００を常
に最適な回転数で駆動することが可能となる。これによ
り、振動板１０に供給される駆動信号Ｖｈの電気エネル
ギーを、ロータ１００の機械エネルギー（回転）へ変換
する変換効率を高めることができ、効率の良い圧電アク
チュエータＡを実現することが可能となる。この結果、
圧電アクチュエータＡは、安定した駆動制御を行うこと
ができる。

【００８６】Ｆ．変形例 なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではな
く、以下に例示するような種々の変形が可能である。

【００８７】（変形例１）上述した実施形態において
は、圧電アクチュエータＡおよび駆動回路５００を腕時
計に搭載されるカレンダ表示機構の駆動源として採用し
た場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定さ
れるものではなく、他の種類の機器、例えば玩具などの
アミューズメント機器の駆動機構や小型送風機の駆動機
構に適用することが可能である。また、上述したように
圧電アクチュエータＡは、薄型化、小型化が可能であ
り、かつ高効率での駆動が可能であるため、電池駆動さ
れる携帯機器等に搭載するアクチュエータとして好適で
ある。

【００８８】その具体例としては、圧電アクチュエータ
Ａおよび駆動回路５００を、決済機能を有する非接触型
ＩＣカードに採用することが考えられる。図３２に非接
触型ＩＣカードの外観斜視図を示す。非接触型ＩＣカー
ド４００の表面側には、残金表示を行う残金表示カウン
タ４０１が設けられている。残金表示カウンタは４０１
は、４桁の残金を表示するものであり、図３３に示すよ
うに、上位２桁を表示する上位桁表示部４０２と、下位
２桁を表示する下位桁表示部４０３と、を備えている。

【００８９】図３４に上位桁表示部４０２の詳細構成側
面図を示す。上位桁表示部４０２は、ロータ１００Ａを
介して圧電アクチュエータＡ１に連結されており、ロー
タ１００Ａの駆動力によって駆動される。上位桁表示部
４０２の主要部は、送り爪４０２Ａを有しロータ１００
Ａが１／ｎ回転すると１回転する駆動ギア４０２Ａと、
駆動ギア４０２Ａの１回転で１目盛分回転する第１上位
桁表示車４０２Ｂと、第１上位桁表示車４０２Ｂの１回
転で１目盛分回転する第２上位桁表示車４０２Ｃと、第
１上位桁表示車４０２Ｂの非回転時に第１上位桁表示車
４０２Ｂを固定する固定部材４０２Ｄと、を備えて構成
されている。なお、第２上位桁表示車４０２Ｂについて
も、第２上位桁表示車４０２Ｃを固定する図示しない固
定部材が設けられている。

【００９０】駆動ギア４０２Ａは、ロータ１００Ａが１
／ｎ回転すると１回転する。そして送り爪４０２Ａは、
第１上位桁表示車４０２Ｂの送りギア部４０２Ｂ３に噛
合しており、第１上位桁表示車４０２Ｂは１目盛分回転
することとなる。さらに、第１上位桁表示車４０２Ｂが
回転し、１回転すると、第１上位桁表示車４０２Ｂに設
けられている送りピン４０２Ｂが送りギア４０２Ｂ２を
回転させ、送りギア４０２Ｂが噛合している第２上位桁
表示車４０２Ｃの送りギア４０２Ｃを回転させ、第２上
位桁表示車４０２Ｃを１目盛分回転させることとなる。
下位桁表示部４０３は、ロータ１００Ｂを介して圧電ア
クチュエータＡ２に連結されており、ロータ１００Ｂの
駆動力によって駆動される。下位桁表示部４０３の主要
部は、送り爪４０３Ａ１を有しロータ１００Ｂが１／ｎ
回転すると１回転する駆動ギア４０３Ａと、駆動ギア４
０３Ａの１回転で１目盛分回転する第１下位桁表示車４
０３Ｂと、第１下位桁表示車４０３Ｂの１回転で１目盛
分回転する第２下位桁表示車４０３Ｃと、を備えてい
る。

【００９１】図３５に下位桁表示部４０３の詳細構成正
面図を、図３６に詳細構成側面図をそれぞれ示す。第１
下位桁表示車４０３Ｂは、駆動ギア４０３Ａの送り爪４
０３Ａ１に噛合する送りギア部４０３Ｂ１を有してお
り、駆動ギア４０３Ａの１回転で１目盛分回転する。そ
して、第１下位桁表示車４０３Ｂには、送りピン４０３
Ｂ２が設けられており、第１下位桁表示車４０３Ｂが１
回転回転する毎に、送りギア４０３Ｂを回転させ、第２
下位桁表示車４０３Ｃを１目盛分回転させる。この場合
において、第１下位桁表示車４０３Ｂの固定部材４０３
Ｄは、非回転時に送りギア部４０３Ｂ１に噛合して第１
下位桁表示車４０３Ｂを固定する。また、第２下位桁表
示車４０３Ｃの固定部材４０３Ｅは、第２下位桁表示車
４０３Ｃの非回転時に送りギア部４０３Ｆに噛合して第
２下位桁表示車４０３Ｃを固定する。この場合におい
て、アクチュエータＡ１およびアクチュエータＡ２は、
駆動回路２００Ｂにより同期して駆動されるように設定
されており、駆動回路２００Ｂは、図示しないＩＣカー
ドチップにより決済金額に相当する駆動制御信号が入力
されることにより駆動されている。

【００９２】以上のような構成により、非接触ＩＣカー
ドのような薄型の装置においても、機械的に残金額表示
を行うことができ、駆動時以外は、電源を必要とせず
に、表示を行えるので、低商品電力で表示を行えると共
に、電源がが無くなった場合においても、それまでの表
示を保持することができる。

【００９３】（変形例２）上記圧電アクチュエータの電
源としては、電池（一次電池および二次電池）の他、太
陽電池、熱発電機、機械式発電機および蓄電装置（コン
デンサ或いは二次電池）を有する発電機構内蔵型の電源
を用いるように構成することも可能である。

【００９４】（変形例３）また、上述した実施形態で
は、振動板１０が振動することにより、当接部３６に当
接しているロータ１００を回転駆動する場合を例示した
が、本発明はこれに限らず、駆動対象を直線状に駆動す
るリニアアクチュエータに適用することも可能である。

【００９５】（変形例４）また、上述した実施形態で
は、矩形状の振動板１０を用いるようにしていたが、振
動板１０の形状は矩形状に限るものではなく、長手方向
を有する形状であればよく、例えば台形状、平行四辺形
状、ひし形状、三角形状等の様々な形状のものを用いる
ことができる。

【００９６】（変形例５）また、上述した実施形態で
は、歪検出部を検出用電極とこの電極が位置する圧電素
子の部分とで構成するものとしたが、本発明はこれに限
らず、板状の圧電素子を振動板に貼着して圧電センサと
して用いてもよい。

【００９７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
振動板の歪みを検出し、この歪みから振動板を常に最大
で振動するになるように駆動信号の周波数を制御するよ
うにしたから、常に駆動対象を最適な動作で駆動するこ
とが可能となる。さらに、小型・薄型化が可能な構成で
ありながら、高効率かつ安定した駆動を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る腕時計におけるカ
レンダ表示機構の主要部の構成を示す平面図である。

【図２】 前記腕時計の概略構成を示す断面図である。

【図３】 前記カレンダ表示機構の主要部を示す断面図
である。

【図４】 前記カレンダ表示機構の構成要素である圧電
アクチュエータの構成を示す平面図である。

【図５】 前記圧電アクチュエータの構成要素である振
動板を示す断面図である。

【図６】 前記振動板の圧電素子の面上に形成される電
極部を示した図である。

【図７】 前記振動板の圧電素子に電圧を印加する際の
概略の駆動構成を示す図である。

【図８】 前記振動板が縦振動する様子を模式的に示す
図である。

【図９】 前記振動板が屈曲振動する様子を模式的に示
す図である。

【図１０】 前記振動板の振動時における当接部の軌道
を説明するための図である。

【図１１】 アンバランス調整部の配置位置を示す図で
ある。

【図１２】 前記振動板の振動周波数とインピーダンス
との関係の一例を示すグラフである。

【図１３】 前記振動板の４隅に設けられた検出用電極
の配置位置を示す平面図である。

【図１４】 無負荷状態で振動板を駆動させたときに得
られる検出信号の電圧値およびインピーダンスを示す特
性図である。

【図１５】 駆動状態で振動板を駆動させたときに得ら
れる検出信号の電圧値、インピーダンスおよびロータ回
転数を示す特性図である。

【図１６】 前記振動板に設けた検出用電極の配置位置
を示す平面図である。

【図１７】 本実施形態に用いられる駆動回路の構成を
示すブロック図である。

【図１８】 同駆動回路の動作を示すフローチャートで
ある。

【図１９】 差信号Ｖｃ、ロータの回転数Ｎの周波数特
性を示す特性図である。

【図２０】 差信号Ｖｃ、遅延信号Ｖｄ、駆動信号Ｖｈ
の周波数を示すタイミングチャートである。

【図２１】 前記振動板に設けた他の検出用電極の配置
位置を示す平面図である。

【図２２】 前記振動板に設けた他の検出用電極の配置
位置を示す平面図である。

【図２３】 前記振動板に設けた他の検出用電極の配置
位置を示す平面図である。

【図２４】 本実施形態に用いられる他の駆動回路の構
成を示すブロック図である。

【図２５】 同駆動回路の動作を示すフローチャートで
ある。

【図２６】 本実施形態に用いられる他の駆動回路の構
成を示すブロック図である。

【図２７】 位相差−電圧変換回路の構成を示すブロッ
ク図である。

【図２８】 位相差−電圧変換回路における位相差が小
さい場合の波形を示す図である。

【図２９】 位相差−電圧変換回路における位相差が大
きい場合の波形を示す図である。

【図３０】 同駆動回路の動作を示すフローチャートで
ある。

【図３１】 圧電アクチュエータおよび駆動回路をカレ
ンダ表示機構に用いた場合のブロック図である。

【図３２】 残金表示カウンタの構成の説明図である。

【図３３】 上位桁表示部の詳細構成正面図である。

【図３４】 上位桁表示部の詳細構成側面図である。

【図３５】 下位桁表示部の詳細構成正面図である。

【図３６】 下位桁表示部の詳細構成側面図である。

【符号の説明】

１０・・・振動板 １１・・・支持部材 ３０，３１・・・圧電素子 ３３・・・電極 ３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ・・・検出用
電極 ３６・・・当接部 １００・・・ロータ ５００、５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ・・・駆動回路 ５０１・・・減算回路 ５０２・・・遅延回路 ５０３・・・比較回路 ５０４・・・電圧調整回路 ５０５・・・電圧制御発振回路（ＶＣＯ） ５０６・・・ドライバ回路 ５０７・・・ピークホールド回路 ５０８・・・位相差−電圧変換回路 ５０９・・・定電圧回路 Ａ……圧電アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 澤田 明宏 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F082 AA00 BB02 DD01 DD10 EE02 EE03 EE05 EE06 FF01 5H680 AA06 AA19 BB02 BB20 BC02 BC04 CC02 DD11 DD15 DD23 DD27 DD34 DD46 DD65 DD73 DD83 DD95 DD98 EE10 EE12 EE20 EE24 FF26 FF30 FF32 GG02 GG43

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 駆動信号が供給されることにより、縦振
   動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動
   とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板
   と、 前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部
   と、を具備しており、 前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によ
   って前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータであっ
   て、 前記振動板には、前記駆動対象を駆動する場合に前記振
   動板の歪みを検出する歪検出部を設けたことを特徴とす
   る圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 請求項１記載の圧電アクチュエータにお
   いて、 前記縦振動の方向に延びる線を横線として規定し、前記
   縦振動の節となる点を通り前記横線に直交する方向に延
   び、前記振動板のうち前記横線から見て前記当接部の反
   対側に位置した部分を重量が等しい２つの部位に分割す
   る線を縦線として規定し、 前記縦線と前記横線とが交わる交点に対し、前記当接部
   と点対称な位置で、かつ前記２つの部位の重量に差異を
   持たせるバランス調整部を、前記部位の少なくともいず
   れか一方に設けることを特徴とする圧電アクチュエー
   タ。
3. 【請求項３】 請求項１または２記載の圧電アクチュエ
   ータにおいて、 前記振動板には、前記縦振動の節となる部分に支持部材
   を設けたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 請求項１記載の圧電アクチュエータにお
   いて、 前記歪検出部は、前記振動板のうち前記縦振動の節とな
   る部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延
   びる横線から見て前記当接部側に配置したことを特徴と
   する圧電アクチュエータ。
5. 【請求項５】 請求項１記載の圧電アクチュエータにお
   いて、 前記歪検出部は、前記振動板のうち前記縦振動の節とな
   る部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延
   びる横線から見て前記当接部側に配置した第１検出部
   と、前記振動板のうち前記横線から見て前記当接部の逆
   側に配置した第２検出部と、を具備したことを特徴とす
   る圧電アクチュエータ。
6. 【請求項６】 請求項１〜６記載の圧電アクチュエータ
   において、 前記歪検出部は、検出用電極と、この検出用電極が配置
   された圧電素子の部分と、を具備したことを特徴とする
   圧電アクチュエータ。
7. 【請求項７】 請求項１〜６記載の圧電アクチュエータ
   において、 前記歪検出部は、前記圧電素子の面上に配置された圧電
   センサであることを特徴とする圧電アクチュエータ。
8. 【請求項８】 駆動信号が供給されることにより、縦振
   動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動
   とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板
   と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接
   部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する
   場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部を、を具備
   しており、 前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によ
   って前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータの駆動
   装置であって、 制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を
   発生する駆動信号生成部と、 前記歪検出部から検出された信号に基づき、前記制御信
   号を生成する制御信号生成部と、を具備したことを特徴
   とする圧電アクチュエータの駆動装置。
9. 【請求項９】 請求項８記載の圧電アクチュエータの駆
   動装置において、 前記駆動信号生成部は、前記制御信号の電圧値に対応す
   る周波数を有する基準信号を出力する電圧制御発振回路
   と、 前記基準信号に基づいて前記駆動信号を生成するドライ
   バ回路と、を具備したことを特徴とする圧電アクチュエ
   ータの駆動装置。
10. 【請求項１０】 請求項８または９記載の圧電アクチュ
    エータの駆動装置において、 前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる
    部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延び
    る横線から見て前記当接部側に配置し、 前記制御信号生成部は、前記検出された信号のうち振幅
    の最大値を検出してピーク信号を出力するピークホール
    ド回路と、 前記ピーク信号を所定時間遅延した遅延信号を出力する
    遅延回路と、 前記ピーク信号の電圧値と前記遅延信号の電圧値とを比
    較して比較結果信号を出力する比較回路と、 前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所
    定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備したこ
    とを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
11. 【請求項１１】 請求項８または９記載の圧電アクチュ
    エータの駆動装置において、 前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる
    部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延び
    る横線から見て前記当接部側に配置し、 前記制御信号生成部は、前記検出された信号の位相と、
    前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に
    相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する位相
    差−電圧変換回路と、 前記位相差電圧信号を所定時間遅延した遅延信号を出力
    する遅延回路と、 前記位相差電圧信号の電圧値と前記遅延回路の電圧値と
    を比較して比較結果信号を出力する比較回路と、 前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所
    定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備したこ
    とを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
12. 【請求項１２】 請求項８または９記載の圧電アクチュ
    エータの駆動装置において、 前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる
    部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延び
    る横線から見て前記当接部側に配置し、 前記制御信号生成部は、前記検出された信号の位相と、
    前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に
    相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する位相
    差−電圧変換回路と、 前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準
    位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力す
    る定電圧回路と、 前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して
    比較結果信号を出力する比較回路と、 前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所
    定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備したこ
    とを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
13. 【請求項１３】 請求項８または９記載の圧電アクチュ
    エータの駆動装置において、 前記歪検出部は、前記振動板のうち前記縦振動の節とな
    る部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延
    びる横線から見て前記当接部側に配置した第１検出部
    と、前記振動板のうち前記横線から見て前記当接部の逆
    側に配置した第２検出部と、を具備し、 前記制御信号生成部は、前記第１検出部、第２検出部か
    らそれぞれ検出される信号の差から差信号を出力する減
    算回路と、 前記差信号を所定時間遅延した遅延信号を出力する遅延
    回路と、 前記差信号の電圧値と前記遅延回路の電圧値とを比較し
    て比較結果信号を出力する比較回路と、 前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所
    定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備したこ
    とを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。
14. 【請求項１４】 駆動信号が供給されることにより、縦
    振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振
    動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動
    板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当
    接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動す
    る場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部を、を具
    備しており、 前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によ
    って前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータの駆動
    方法であって、 制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を
    発生する駆動信号生成過程と、 前記歪検出部から検出された信号に基づき、前記制御信
    号を生成する制御信号生成過程と、を具備したことを特
    徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。
15. 【請求項１５】 請求項１４記載の圧電アクチュエータ
    の駆動方法において、 前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる
    部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延び
    る横線から見て前記当接部側に配置し、 前記制御信号生成過程は、前記検出された信号のうち振
    幅の最大値を算出し、この最大値に基づいて前記制御信
    号を生成することを特徴とする圧電アクチュエータの駆
    動方法。
16. 【請求項１６】 請求項１５記載の圧電アクチュエータ
    の駆動方法において、 前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる
    部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延び
    る横線から見て前記当接部側に配置し、 前記制御信号生成過程は、前記検出された信号の位相
    と、前記駆動信号の位相との位相差を算出し、この位相
    差から前記制御信号を生成することを特徴とする圧電ア
    クチュエータの駆動方法。
17. 【請求項１７】 請求項１５記載の圧電アクチュエータ
    の駆動方法において、 前記歪検出部は、前記振動板のうち前記縦振動の節とな
    る部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延
    びる横線から見て前記当接部側に配置した第１検出部
    と、前記振動板のうち前記横線から見て前記当接部の逆
    側に配置した第２検出部と、を具備し、 前記制御信号生成過程は、前記第１検出部、第２検出部
    からそれぞれ検出される信号の差を算出し、この差から
    前記制御信号を生成することを特徴とする圧電アクチュ
    エータの駆動方法。
18. 【請求項１８】 駆動信号が供給されることにより、縦
    振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振
    動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動
    板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当
    接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動す
    る場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部を、を具
    備しており、 前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によ
    って前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータと、 制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を
    発生する駆動信号生成部、および前記歪検出部から検出
    された信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号
    生成部を有する駆動装置と、 前記圧電アクチュエータによって駆動されるカレンダ表
    示車と、 前記駆動装置に電力を供給する電源と、を具備すること
    を特徴とする時計。
19. 【請求項１９】 駆動信号が供給されることにより、縦
    振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振
    動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動
    板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当
    接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動す
    る場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部を、を具
    備しており、 前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によ
    って前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータと、 制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を
    発生する駆動信号生成部、および前記歪検出部から検出
    された信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号
    生成部を有する駆動装置と、 前記駆動装置に電力を供給する電池と、を具備すること
    を特徴とする携帯機器。