JP2007049773A - 圧電アクチュエータの駆動制御装置、電子機器および圧電アクチュエータの駆動制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 消費電流を低減できる圧電アクチュエータの駆動制御装置を提供すること。
【解決手段】 駆動制御装置５０は、圧電素子２２の端子２２Ａ，２２Ｂおよび電源、グランド間に接続された第１〜第４スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ３に並列に接続されたダイオードＤ１，Ｄ３と、制御回路５６と、電源に並列に接続された電荷蓄積手段５７とを備える。制御回路５６は、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオンで他がオフの状態から、まずスイッチング素子Ｑ４をオフした後、スイッチング素子Ｑ１をオフし、かつスイッチング素子Ｑ３をオンして圧電素子２２の蓄積された電荷をダイオードＤ１を介して電源側に放電し、電荷蓄積手段５７に蓄積する。その後、スイッチング素子Ｑ２をオンにして、圧電素子２２に電源からの電荷に加えて電荷蓄積手段５７に蓄積された電荷を通電することで、電源の消費電流を低減する。
【選択図】 図４

Description

本発明は、圧電アクチュエータの駆動制御装置、電子機器および圧電アクチュエータの駆動制御方法に関する。

圧電素子は、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率や、応答性に優れている。このため、近年、電圧の印加による圧電素子の伸縮動作を利用して駆動対象を駆動する圧電アクチュエータが開発されている。
このような圧電アクチュエータの駆動装置として、圧電素子に対して４つのスイッチ回路をブリッジ接続し、ブリッジの対角に位置する一対のスイッチ回路と、他の一対のスイッチ回路とを交互にオンオフ制御することで、電源電圧を交番する矩形波電圧に変換し、圧電素子に印加するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

この従来の駆動装置２００は、図１５に示すように、駆動電圧Ｖｐが供給される接続点ａと、接地される接続点ｂとの間に、ＭＯＳ−ＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ１やダイオードＤ１等からなる第１スイッチ回路２２１と、ＭＯＳ−ＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ２やダイオードＤ２等からなる第２スイッチ回路２２２との直列回路と、ＭＯＳ−ＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ３やダイオードＤ３等からなる第３スイッチ回路２２３と、ＭＯＳ−ＦＥＴであるスイッチング素子Ｑ４やダイオードＤ４等からなる第４スイッチ回路２２４との直接回路とが並列接続されているとともに、各スイッチ回路２２１〜２２４に駆動制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ４を供給する制御回路２２７がＭＯＳＦＥＴドライバ２２５を介して接続されて構成されている。そして、各スイッチ回路２２１〜２２４で構成されるブリッジ回路２２６に圧電素子２２８が接続されている。

この駆動装置２００は、図１６に示すようなタイミングで駆動制御信号Ｓｃ１〜Ｓｃ４を入力することで各スイッチ回路２２１〜２２４を所定のタイミングでオンオフ制御している。すなわち、駆動制御信号Ｓｃ１，Ｓｃ４がハイでスイッチ回路２２１，２２４がオンされ、駆動制御信号Ｓｃ２，Ｓｃ３がローでスイッチ回路２２２，２２３がオフされ、圧電素子２２８に正方向から駆動電圧Ｖｐが印加されて充電が行われている状態では、圧電素子２２８の端子間電圧Ｖｓは＋Ｖｐとなっている。
この状態から、スイッチ回路２２１，２２４が同時にオフされる。この切り替えタイミングから時間ｔ９後、スイッチ回路２２３がオンされ、さらに時間ｔ１０後、スイッチ回路２２２がオンされる。
スイッチ回路２２３がオンされることで、圧電素子２２８に充電されている電荷が放電され、圧電素子２２８の端子間電圧が＋Ｖｓから＋Ｖｄまで降下する。さらに、スイッチ回路２２２がオンされると、圧電素子２２８に逆方向から駆動電圧Ｖｐが印加されて充電されるので、圧電素子２２８の端子間電圧Ｖｓは−Ｖｐとなる。

次に、スイッチ回路２２２，２２３が同時にオフされ、時間ｔ１１経過後、スイッチ回路２２１がオンされて圧電素子２２８の端子間電圧は−Ｖｄまで放電され、時間ｔ１２経過後、スイッチ回路２２４がオンされると、圧電素子２２８に正方向から駆動電圧Ｖｐが印加されて充電されるので、圧電素子２２８の端子間電圧Ｖｓは＋Ｖｐとなる。
以下、オンされている２つのスイッチ回路を同時にオフし、所定時間経過後に、オフされていた２つのスイッチ回路を時間差でオンするという同じ制御を繰り返す。

特開２００４−５６９１３号公報

従来の駆動装置２００では、電荷の印加方向を切り替える際に、圧電素子に蓄えられた電荷を放電することで電源の消費電流を軽減していたが、特に電池で駆動される小型の電子機器等において駆動持続時間を延長するために、電源の消費電流をより一層低減することが求められていた。

本発明の目的は、消費電流を低減できる圧電アクチュエータの駆動制御装置、電子機器、圧電アクチュエータの駆動制御方法を提供することにある。

本発明は、電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子を有する圧電アクチュエータの駆動制御装置であって、前記圧電素子の一方の端子と電源との間に接続された第１スイッチ手段と、前記圧電素子の一方の端子とグランドとの間に接続された第２スイッチ手段と、前記圧電素子の他方の端子と電源との間に接続された第３スイッチ手段と、前記圧電素子の他方の端子とグランドとの間に接続された第４スイッチ手段と、前記第１スイッチ手段に対して並列に接続されて前記圧電素子の一方の端子側から前記電源側に電流を流すことが可能な整流素子（例えばダイオード）と、前記第３スイッチ手段に対して並列に接続されて前記圧電素子の他方の端子側から前記電源側に電流を流すことが可能な整流素子と、前記第１スイッチ手段および第３スイッチ手段の接続点と電源との間に配置された電荷蓄積手段と、前記第１から第４スイッチ手段を制御する制御手段とを備え、前記制御手段は、第１および第４スイッチ手段をオン、第２および第３スイッチ手段をオフにして前記圧電素子に第１方向の電荷を印加する状態と、第１および第４スイッチ手段をオフ、第２および第３スイッチ手段をオンにして前記圧電素子に前記第１方向とは逆方向の第２方向の電荷を印加する状態とを切り替えることで、前記圧電素子に交番駆動電圧を印加するとともに、前記圧電素子に印加する電荷の方向を切り替える際には、前記第２および第４スイッチ手段をオフにした状態で、第１および第３スイッチ手段のうち、圧電素子の電位が高い端子側に接続されているスイッチ手段をオフし、電位が低い端子側に接続されているスイッチ手段をオンにし、オフにしたスイッチ手段に並列に接続されている整流素子を介して前記圧電素子に蓄積された電荷を電源側に放電して前記電荷蓄積手段に蓄積し、その後、第１および第３スイッチ手段のうちのオフにしたスイッチ手段に直列に接続された第２または第４スイッチ手段をオンにして、前記圧電素子に前記電源からの電荷に加えて前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を通電することを特徴とする。

この発明によれば、第１スイッチ手段および第３スイッチ手段の接続点と電源との間に配置された電荷蓄積手段を設けたので、印加する電荷の方向を切り替える際に、第１から第４のスイッチ手段を制御して、圧電素子に蓄積された電荷を電源側に放電すれば、その電荷は電荷蓄積手段に蓄積される。
この放電に伴い、圧電素子の電圧が低下するため、各スイッチ手段を制御して逆方向の電荷を圧電素子に加えて交番電圧駆動を行う際の消費電流を低減できる。
その上、放電された電荷を電荷蓄積手段に蓄積しているので、各スイッチ手段を制御して逆方向の電荷を圧電素子に加える際に、電源からの電荷に加えて前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷も圧電素子に通電することができる。このため、電源から供給される電荷量を少なくでき、電源の消費電流をより一層低減できる。

本発明において、前記制御手段は、前記圧電素子に第１方向の電荷を印加する状態から第２方向の電荷を印加する状態に切り替える際には、第４スイッチ手段をオフし、第４スイッチ手段をオフした後、所定時間ｔ１経過後に、第１スイッチ手段をオフし、かつ、第３スイッチ手段をオンし、第３スイッチ手段をオンした後、所定時間ｔ２経過後に、第２スイッチ手段をオンし、前記圧電素子に第２方向の電荷を印加する状態から第１方向の電荷を印加する状態に切り替える際には、第２スイッチ手段をオフし、第２スイッチ手段をオフした後、所定時間ｔ３経過後に、第３スイッチ手段をオフし、かつ、第１スイッチ手段をオンし、第１スイッチ手段をオンした後、所定時間ｔ４経過後に、第４スイッチ手段をオンすることが好ましい。

このような構成によれば、第１スイッチ手段および第３スイッチ手段は、一方がオン（接続）される場合、同時に他方がオフ（切断）されるので、例えば第１スイッチ手段を制御する制御信号を反転した信号で第３スイッチ手段を制御することができる。このため、駆動制御装置は、第２スイッチ手段を制御する制御信号と、第４スイッチ手段を制御する制御信号と、第１および第３スイッチ手段を制御する制御信号との３種類の制御信号のみを出力できればよい。このため、４種類の制御信号が出力する制御回路に比べて構成を簡略化できる。
また、直列に接続された第１および第２スイッチ手段や、第３および第４スイッチ手段では、オンされていたスイッチ手段をオフした後、所定時間経過後に他のオフされていたスイッチ手段をオンしているので、直列に接続された各スイッチ手段が同時にオンされることがなく、貫通電流の発生を確実に防止できる。

さらに、第２または第４スイッチ手段がオンからオフに切り替えられた際には、そのオフに切り替えられたスイッチ手段に直列に接続されている第１または第３スイッチ手段はオフ状態であり、かつ、そのスイッチ手段に並列に接続された整流素子には逆方向の電圧が加わることになって電流が流れないため、圧電素子に蓄えられた電荷は移動しない。この状態から、第１および第３スイッチ手段の一方をオフからオン、他方をオンからオフに同時に切り替えると、圧電素子の両端子のうち、電位が低い端子は、オンされたスイッチ手段を介して電源に接続され、電源と同電位となる。一方、圧電素子の両端子のうち、電位が高い端子は、電位が低い端子が電源と同電位になることから、電源よりも高い電位になる。このため、このオフされたスイッチ手段に並列に接続されている整流素子には順方向の電圧が加わることになり、圧電素子の電荷はその整流素子の順方向電圧まで放電される。この電荷は前記電荷蓄積手段に蓄積される。
従って、オンされたスイッチ手段に対して対角に配置された第２または第４スイッチ手段をオンし、逆方向の電荷を圧電素子に加えて交番電圧駆動を行う際には、電源からの電荷のほかに電荷蓄積手段に蓄積された電荷を利用できるので、その分、消費電流を低減できる。

本発明において、前記第１から第４の各スイッチ手段は、第１から第４の各制御信号でオンオフ制御される電界効果トランジスタで構成され、前記第１，２および第４の各制御信号は、前記制御手段から出力され、前記第３制御信号は、第１制御信号が入力されてこの第１制御信号を反転する制御信号反転手段から出力されることが好ましい。

各スイッチ手段を電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）で構成すれば、制御信号としてパルス信号を利用でき、第４制御信号や第３制御信号は、第２制御信号や第１制御信号をインバータ等の制御信号反転手段に入力するだけで容易に生成できるため、この点でも回路構成を簡易にできる。

この際、前記各整流素子は、電界効果トランジスタの保護ダイオードによって構成されていることが好ましい。
このような構成によれば、電界効果トランジスタに内蔵されている保護ダイオードを各スイッチ手段に並列に接続された整流素子として兼用できるので、回路構成をより一層簡易にできる。

ここで、前記電荷蓄積手段は、電気二重層コンデンサであることが好ましい。
電気二重層コンデンサを用いれば、内部抵抗が小さいため、急速かつ大電流の充放電が可能となる。また、電源のインピーダンスに比べて電気二重層コンデンサのほうが内部抵抗を小さくできるので、電源側に放電された電荷は、インピーダンスが高い電源側に放電されず、電気二重層コンデンサで構成される電荷蓄積手段に効率的に蓄積できる。このため、圧電素子から放電された電荷を電荷蓄積手段に蓄積して効率的に利用することができる。

本発明の電子機器は、圧電素子を有する圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータの駆動制御装置とを備えることを特徴とする。
この際、前記電子機器は、計時部と、該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とを備えた時計であることが好ましい。

これらの電子機器や時計によれば、前記圧電アクチュエータの駆動制御装置を備えているので、貫通電流の発生も防止でき、消費電流も低減でき、回路構成も簡略化できる。このため、特に腕時計のような小型の携帯機器等の電池で駆動される各種電子機器において、消費電流の低減によって駆動時間を伸ばすことができ、回路構成を簡略化できるのでコストを低減できて安価に提供できる。

本発明は、電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子を有する圧電アクチュエータの駆動制御方法であって、前記圧電素子の一方の端子と電源との間に接続された第１スイッチ手段と、前記圧電素子の一方の端子とグランドとの間に接続された第２スイッチ手段と、前記圧電素子の他方の端子と電源との間に接続された第３スイッチ手段と、前記圧電素子の他方の端子とグランドとの間に接続された第４スイッチ手段と、前記第１スイッチ手段に対して並列に接続されて前記圧電素子の一方の端子側から前記電源側に電流を流すことが可能な整流素子と、前記第３スイッチ手段に対して並列に接続されて前記圧電素子の他方の端子側から前記電源側に電流を流すことが可能な整流素子と、前記第１スイッチ手段および第３スイッチ手段の接続点と電源との間に配置された電荷蓄積手段とを備え、第１および第４スイッチ手段をオン、第２および第３スイッチ手段をオフにして前記圧電素子に第１方向の電荷を印加する状態と、第１および第４スイッチ手段をオフ、第２および第３スイッチ手段をオンにして前記圧電素子に前記第１方向とは逆方向の第２方向の電荷を印加する状態とを切り替えることで、前記圧電素子に交番駆動電圧を印加するとともに、前記圧電素子に印加する電荷の方向を切り替える際には、前記第２および第４スイッチ手段をオフにした状態で、第１および第３スイッチ手段のうち、圧電素子の電位が高い端子側に接続されているスイッチ手段をオフし、電位が低い端子側に接続されているスイッチ手段をオンにし、オフにしたスイッチ手段に並列に接続されている整流素子を介して前記圧電素子に蓄積された電荷を電源側に放電して前記電荷蓄積手段に蓄積し、その後、第１および第３スイッチ手段のうちのオフにしたスイッチ手段に直列に接続された第２または第４スイッチ手段をオンにして、前記圧電素子に前記電源からの電荷に加えて前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を通電することを特徴とする。

この際、前記圧電素子に第１方向の電荷を印加する状態から第２方向の電荷を印加する状態に切り替える際には、第４スイッチ手段をオフし、第４スイッチ手段をオフした後、所定時間ｔ１経過後に、第１スイッチ手段をオフし、かつ、第３スイッチ手段をオンし、第３スイッチ手段をオンした後、所定時間ｔ２経過後に、第２スイッチ手段をオンし、前記圧電素子に第２方向の電荷を印加する状態から第１方向の電荷を印加する状態に切り替える際には、第２スイッチ手段をオフし、第２スイッチ手段をオフした後、所定時間ｔ３経過後に、第３スイッチ手段をオフし、かつ、第１スイッチ手段をオンし、第１スイッチ手段をオンした後、所定時間ｔ４経過後に、第４スイッチ手段をオンすることが好ましい。

これらの各駆動制御方法によっても、前記圧電アクチュエータの駆動制御装置と同様の作用効果を奏することができる。

本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置、電子機器、圧電アクチュエータの駆動制御方法によれば、消費電流を効率的に低減できる。

以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
まず、電子機器の実施形態として、圧電アクチュエータによって駆動されるクロノグラフ秒針を備えた電子時計を例示する。

［１．全体構成］
図１は、本実施形態にかかる電子時計１を示す平面図である。電子時計１は、通常時刻を表示するための時針２、分針３、秒針４のほか、クロノグラフ時間を示す秒クロノグラフ針（秒ＣＧ針）５、分クロノグラフ針（分ＣＧ針）６を備えている。

［２．秒クロノグラフ針５の駆動機構］
秒クロノグラフ針５を駆動する駆動機構は、圧電アクチュエータ２０と、この圧電アクチュエータ２０によって回転駆動される駆動対象（被駆動体）としてのロータ３０と、ロータ３０の回転を減速しつつ伝達する減速輪列４０とを備えて構成されている。
減速輪列４０は、ロータ３０と同軸に配置されてロータ３０と一体的に回転する歯車４１と、この歯車４１に噛合し、かつ、秒クロノグラフ針５の回転軸に固定された歯車４２とで構成されている。
なお、圧電アクチュエータ２０と、ロータ３０および歯車４１は、図２，３に示すように、圧電アクチュエータユニット１０としてユニット化されている。

［３．圧電アクチュエータユニットの構成］
圧電アクチュエータユニット１０は、電子時計１の地板などに固定されるベースプレート１１と、ベースプレート１１に対してスライド自在に取り付けられた移動プレート１２と、移動プレート１２に固定された圧電アクチュエータ２０と、ベースプレート１１に立設された回転軸１３に回転自在に取り付けられたロータ３０および歯車４１とを備えて構成されている。

ベースプレート１１は、ネジ等の固定部材１４によって地板などに固定されている。
また、ベースプレート１１および移動プレート１２間には２本のコイルバネ１５が設けられている。移動プレート１２に固定された圧電アクチュエータ２０は、前記コイルバネ１５によって、ロータ３０に所定の力で当接されている。従って、コイルバネ１５は、圧電アクチュエータ２０をロータ３０に当接させる付勢手段として機能している。

［４．圧電アクチュエータの構成］
圧電アクチュエータ２０は、図２，３に示すように、略矩形板状の補強板２１と、補強板２１の両面に接着された圧電素子２２とからなる振動体２０Ａを備えている。
補強板２１の長手方向略中央には、両側に突出する腕部２３が形成されており、これらの各腕部２３がビス２４によって前記移動プレート１２の支持台１２Ａに固定されている。なお、腕部２３を備える補強板２１は、導電性金属で構成されており、前記腕部２３は圧電素子２２に駆動信号を印加するための電極としても利用されている。
補強板２１の長手方向一方の端部、具体的にはロータ３０に対向する端部には、補強板２１の長手方向に沿って突出する突起２５が形成されている。突起２５は、ロータ３０の側面に当接されており、この突起２５により駆動対象に当接する当接部が構成されている。

圧電素子２２は、略矩形板状に形成され、補強板２１両面の略矩形状部分に接着されている。この圧電素子２２の両面には、めっき層によって電極が形成されている。
なお、圧電素子２２の補強板２１側の面には、その全面に１つの電極が形成され、この電極に接触する補強板２１および腕部２３を介して図示しない駆動制御装置に電気的に接続されている。
また、圧電素子２２の表面側の面には、図２にも示すように、５つに分割された電極が形成されている。すなわち、圧電素子２２の表面側の電極は、圧電素子２２の幅方向にほぼ三等分され、その中央の電極によって駆動電極１２１が形成されている。また、駆動電極１２１の両側の電極は、圧電素子２２の長手方向にほぼ二等分され、圧電素子の対角上でそれぞれ対となる駆動電極１２２および駆動電極１２３が形成されている。
これらの駆動電極１２１，１２２，１２３もそれぞれリード線などによって図示しない駆動制御装置に接続されている。

このような圧電アクチュエータ２０では、駆動電極１２２，１２３を使い分けることにより、ロータ３０を両方向に回転駆動することができる。
すなわち、駆動電極１２１と駆動電極１２２とを電圧印加の対象として圧電素子２２に電圧を印加すると、振動体２０Ａは縦振動および屈曲振動を励振し、振動体２０Ａの突起２５が圧電素子２２の長手方向の中心線に対して傾斜した楕円軌跡を描く。そして、突起２５の押圧により、ロータ３０は順方向に回転する。一方、駆動電極１２２の代わりに駆動電極１２３を電圧印加の対象とした場合には、駆動電極１２２と駆動電極１２３とは、圧電素子２２の長手方向の中心線を軸として線対称の位置関係にあるから、駆動電極１２３に電圧を印加することにより、縦振動に対する交差方向が駆動電極１２２に電圧印加した場合とは線対称となる屈曲振動が誘発される。したがって、振動体２０Ａの突起２５の軌跡は、駆動電極１２２に電圧印加した場合とは線対称に傾斜する楕円軌跡となり、ロータ３０は反対方向に回転駆動される。

ロータ３０は、円盤状に形成されている。なお、本実施形態では、ロータ３０の外周面には段差面３１を介して小径の当接面３２が形成され、この当接面３２に前記突起２５が当接されるように配置されている。このため、時計１が落下等して圧電アクチュエータ２０に衝撃が加わった際に、段差面３１に突起２５が係止されることで、ロータ３０の当接面３２から外れないようにガイドすることができる。
但し、圧電アクチュエータ２０およびロータ３０は共にベースプレート１１に取り付けられており、衝撃が加わった際にも圧電アクチュエータ２０およびロータ３０が相対的にずれてしまうことは殆ど無いため、段差面３１を設けずにロータ３０の外周面をフラットに形成し、その外周面に突起２５を当接させてもよい。

この圧電アクチュエータ２０の突起２５は、ロータ３０の当接面３２に対して所定の力で当接するように、前記コイルバネ１５で付勢されている。これにより突起２５とロータ３０側面との間に適切な摩擦力が発生し、圧電アクチュエータ２０の駆動力の伝達効率が良好となる。

このような時計１では、駆動制御装置から圧電アクチュエータ２０に制御信号を出力することにより、所定の周波数の駆動信号（交番矩形波電圧の信号）が圧電素子２２に印加される。すると、圧電アクチュエータ２０は、縦一次振動モードと屈曲二次振動モードとを組み合わせた振動を励振する。突起２５は、これらの振動モードを組み合わせた略楕円軌道を描いて振動し、その振動軌道の一部でロータ３０を押圧することによりロータ３０を回転駆動する。
ロータ３０が回転駆動すると、ロータ３０と一体の歯車４１も回転し、歯車４１の回転に伴い歯車４２が回転し、秒クロノグラフ針５を作動する。

なお、歯車４１の回転は、歯車４１の上方に配置された図示略の回転センサによって検出可能に構成されている。従って、本実施形態では、回転センサによって駆動対象の回転数つまり駆動速度を検出する駆動速度検出器が構成されている。

［５．圧電アクチュエータの駆動制御装置の構成］
次に、圧電アクチュエータ２０の駆動制御装置５０の構成を図４に基づいて説明する。
図４において、駆動制御装置５０は、第１〜第４スイッチ回路５１〜５４、制御信号反転手段５５、制御手段である制御回路５６、電荷蓄積手段５７を備えて構成され、圧電素子（ピエゾ振動子ＰＺＴ）２２を駆動制御するものである。

第１〜第４スイッチ回路５１〜５４および圧電素子２２は、電源端子ＶＤＤおよびグランド端子ＧＮＤ間に接続されたブリッジ回路とされている。
すなわち、第１スイッチ回路５１は、圧電素子２２の一方の端子２２Ａと電源端子ＶＤＤとの間に接続され、第２スイッチ回路５２は、圧電素子２２の一方の端子２２Ａとグランド端子ＧＮＤとの間に接続されている。
また、第３スイッチ回路５３は、圧電素子２２の他方の端子２２Ｂと電源端子ＶＤＤとの間に接続され、第４スイッチ回路５４は、圧電素子２２の他方の端子２２Ｂとグランド端子ＧＮＤとの間に接続されている。

ここで、各スイッチ回路５１〜５４は、Ｎチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴで構成された第１〜第４スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４と、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４にそれぞれ並列に接続された整流素子としての第１〜第４ダイオードＤ１〜Ｄ４とを備えている。
なお、各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、アノードが各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のソースに、カソードが各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のドレインに接続されている。この各ダイオードＤ１〜Ｄ４は、各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４に内蔵される保護ダイオードで構成してもよいし、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４とは別のダイオードを用いてもよい。

各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４は、そのゲートに入力されるスイッチ制御信号Ｓ０１〜Ｓ０４によってオン又はオフに制御される。本実施形態では、スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４はＮチャネル型ＭＯＳ−ＦＥＴであるため、スイッチ制御信号Ｓ０１〜Ｓ０４がハイレベルの場合にはオンされ、ローレベルの場合にはオフされる。従って、第１から第４の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４によって、本発明の第１から第４の各スイッチ手段が構成されている。

ここで、スイッチ制御信号Ｓ０１，Ｓ０２，Ｓ０４は、制御回路５６から出力されている。また、スイッチ制御信号Ｓ０３は、スイッチ制御信号Ｓ０１をインバータからなる制御信号反転手段５５を介して反転した信号である。このため、スイッチング素子Ｑ１およびＱ３は、一方のスイッチング素子がオンされている場合、他方のスイッチング素子はオフされることになる。

電荷蓄積手段５７は、第１スイッチ回路５１および第３スイッチ回路５３の接続点と電源端子ＶＤＤとの間に配置された電気二重層コンデンサで構成されている。電気二重層コンデンサは、内部抵抗が小さく、電源に比べてインピーダンスも小さいため、電源側に放電された電荷は、電源側ではなく、電源に並列に接続された電気二重層コンデンサに流れる。このため、放電された電荷を電荷蓄積手段５７に効率的に蓄積することができる。

［６．圧電アクチュエータの駆動制御手順］
このような構成の駆動制御装置５０における圧電アクチュエータ２０の駆動制御手順に関し、図５〜１１に基づいて説明する。なお、図５は、スイッチ制御信号Ｓ０１〜Ｓ０４と、圧電素子２２に印加される駆動電圧の波形を示す図である。図６〜１１は、スイッチ制御信号Ｓ０１〜Ｓ０４による各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４のオン・オフ状態の変化を示す図である。

図５の（Ａ）のタイミングでは、制御回路５６から出力されるスイッチ制御信号Ｓ０１，Ｓ０４はハイレベルであり、スイッチ制御信号Ｓ０２はローレベルである。また、スイッチ制御信号Ｓ０３は、スイッチ制御信号Ｓ０１が反転した信号であるため、ローレベルである。
従って、図６に示すように、スイッチング素子Ｑ１，Ｑ４がオンされ、スイッチング素子Ｑ２，Ｑ３がオフされている。

このため、圧電素子２２の一方の端子２２Ａは、第１スイッチング素子Ｑ１を介して電源端子ＶＤＤに接続され、他方の端子２２Ｂは、第４スイッチング素子Ｑ４を介してグランド端子ＧＮＤに接続される。
従って、端子２２Ｂの電位（ＧＮＤ＝０）に比べて端子２２Ａの電位（ＶＤＤ）のほうが高電位になり、圧電素子２２には、図６の矢印方向（第１方向）の電荷Ｖｓが印加されることになる。本実施形態では、図５にも示すように、第１スイッチング素子Ｑ１、第４スイッチング素子Ｑ４がオンされた状態の際に、圧電素子２２に＋Ｖｓの電荷が印加されていると定義している。すなわち、圧電素子２２の電圧は、端子２２Ａが端子２２Ｂに比べて高い場合を「＋（プラス）」、逆に低い場合を「−（マイナス）」と定義している。

次に、図５の（Ｂ）のタイミングでは、制御回路５６から出力されるスイッチ制御信号Ｓ０４がハイレベルからローレベルに変化し、図７に示すように、第４スイッチング素子Ｑ４がオフされる。このため、圧電素子２２に蓄えられた電荷（＋Ｖｓ）は移動せず、圧電素子２２に蓄積されたままとなる。

次に、図５の（Ｂ）のタイミングから、時間ｔ１の経過後の（Ｃ）のタイミングでは、制御回路５６から出力されるスイッチ制御信号Ｓ０１がハイレベルからローレベルに変化する。同時に、制御信号反転手段５５によって、スイッチ制御信号Ｓ０３はローレベルからハイレベルに変化する。
従って、図８に示すように、スイッチング素子Ｑ１はオンからオフに切り替えられ、同時に、第３スイッチング素子Ｑ３はオフからオンに切り替えられる。このため、圧電素子２２の他方の端子２２Ｂは、スイッチング素子Ｑ３を介して電源端子ＶＤＤに接続され、電源端子ＶＤＤと同電位になる。このため、端子２２Ｂに比べてＶｓ分電位が高い端子２２Ａの電位は、電源端子ＶＤＤに比べて＋Ｖｓ分高い電位となる。
すると、電源端子ＶＤＤおよび端子２２Ａ間に接続された第１ダイオードＤ１には、順方向の電圧が加わるため、圧電素子２２に蓄積された電荷は第１ダイオードＤ１を介して電源端子ＶＤＤ側に放電される。この圧電素子２２の電荷は、図５に示すように、電源端子ＶＤＤつまり端子２２Ｂと、端子２２Ａ間の電位差が第１ダイオードＤ１の順方向電圧＋Ｖｄとなるまで放電される。

ここで、電源端子ＶＤＤ側に放電された電荷は、図８の点線の矢印で示すように、電源に比べて低インピーダンスの電荷蓄積手段５７側に流れ、電荷蓄積手段５７に蓄積される。

次に、図５の（Ｃ）のタイミングから、時間ｔ２の経過後の（Ｄ）のタイミングでは、制御回路５６から出力される第２スイッチ制御信号Ｓ０２がローレベルからハイレベルに変化する。
従って、図９に示すように、第２スイッチング素子Ｑ２はオフからオンに切り替えられる。圧電素子２２の一方の端子２２Ａは、第２スイッチング素子Ｑ２を介してグランド端子ＧＮＤに接続され、他方の端子２２Ｂは、第３スイッチング素子Ｑ３を介して電源端子ＶＤＤに接続される。
このため、圧電素子２２には、図９の矢印方向（第２方向）の電荷、つまり図６の状態とは逆方向の電荷−Ｖｓが印加される。
この際、圧電素子２２には、電源からの電荷に加えて、前記電荷蓄積手段５７に蓄積された電荷が通電される。

次に、図５の（Ｅ）のタイミングになると、制御回路５６から出力される第２スイッチ制御信号Ｓ０２がハイレベルからローレベルに変化する。
従って、図１０に示すように、第２スイッチング素子Ｑ２はオンからオフに切り替えられる。このため、図７の状態と同様に、圧電素子２２に蓄えられた電荷（−Ｖｓ）は移動せず、圧電素子２２に蓄積されたままとなる。

次に、図５の（Ｅ）のタイミングから時間ｔ３の経過後の（Ｆ）のタイミングでは、制御回路５６から出力されるスイッチ制御信号Ｓ０１がローレベルからハイレベルに変化する。同時に、制御信号反転手段５５によって、スイッチ制御信号Ｓ０３はハイレベルからローレベルに変化する。
従って、図１１に示すように、第１スイッチング素子Ｑ１はオフからオンに切り替えられ、同時に、第３スイッチング素子Ｑ３はオンからオフに切り替えられる。このため、圧電素子２２の一方の端子２２Ａは、第１スイッチング素子Ｑ１を介して電源端子ＶＤＤに接続され、電源端子ＶＤＤと同電位になる。このため、端子２２Ａに比べてＶｓ分電位が高い端子２２Ｂの電位は電源端子ＶＤＤに比べて＋Ｖｓとなる。
すると、電源端子ＶＤＤおよび端子２２Ｂ間に接続された第３ダイオードＤ３には、順方向の電圧が加わるため、圧電素子２２に蓄積された電荷は第３ダイオードＤ３を介して電源端子ＶＤＤに放電される。圧電素子２２の電荷は、電源端子ＶＤＤつまり端子２２Ａと、端子２２Ｂ間の電位差が第３ダイオードＤ３の順方向電圧−Ｖｄとなるまで放電される。
電源端子ＶＤＤ側に放電された電荷は、図８の状態と同じく、電荷蓄積手段５７に蓄積される。

次に、図５の（Ｆ）のタイミングから、時間ｔ４の経過後の（Ａ）のタイミングでは、制御回路５６から出力される第４スイッチ制御信号Ｓ０４がローレベルからハイレベルに変化し、第４スイッチング素子Ｑ４がオフからオンに切り替えられるため、図６の状態に戻ることになる。このため、図９の状態と同じく、電源および電荷蓄積手段５７から圧電素子２２に電荷が通電される。
以後、制御回路５６からのスイッチ制御信号Ｓ０１，Ｓ０２，Ｓ０４によって同じ動作が繰り返される。このため、圧電素子２２には、図１２に示すように、駆動信号として＋Ｖｓの電荷および−Ｖｓの電荷が交互に印加され、交番電圧駆動が行われる。従って、圧電素子２２が伸縮駆動し、それに伴い振動体２０Ａは縦振動および屈曲振動を励振し、振動体２０Ａの突起２５が圧電素子２２の長手方向の中心線に対して傾斜した楕円軌跡を描き、突起２５の押圧により、ロータ３０は回転する。

なお、図５の（Ｂ）のタイミングで第４スイッチング素子Ｑ４をオフした際に、同時に第３スイッチング素子Ｑ３をオンすると、第３スイッチング素子Ｑ３がオンからオフに変化するタイミングが遅れて電源端子ＶＤＤおよびグランド端子ＧＮＤ間に直列に接続されたスイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が同時にオンとなって貫通電流が発生してしまうおそれがある。
これに対し、本実施形態では、図５の（Ｂ）のタイミングで第４スイッチング素子Ｑ４をオフした後、時間ｔ１が経過した（Ｃ）のタイミングで、第３スイッチング素子Ｑ３をオンしているので、スイッチング素子Ｑ３，Ｑ４が同時にオンとなることを確実に防止している。従って、時間ｔ１は、貫通電流防止期間となる。この時間ｔ１の具体的な時間は、第４スイッチング素子Ｑ４のオンからオフへの切り替えが確実に行われる時間以上に設定すればよい。

時間ｔ３も、第２スイッチング素子Ｑ２が確実にオフされてから、第１スイッチング素子Ｑ１をオンすることで貫通電流の発生を防止する貫通電流防止期間となる。従って、時間ｔ３の具体的な時間も、第２スイッチング素子Ｑ２のオンからオフへの切り替えが確実に行われる時間以上に設定すればよい。

さらに、時間ｔ２，ｔ４は、少なくとも、圧電素子２２の電荷が各ダイオードＤ１，Ｄ３の順方向電圧である＋Ｖｄや−Ｖｄまで放電される時間以上に設定すればよい。

このような本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）第１から第４の各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４を制御して圧電素子２２に加える電荷の印加方向を切り替える際に、圧電素子２２に蓄えられた電荷を、ダイオードＤ１，Ｄ３の順方向電圧となるまで電源側に放電している。このため、圧電素子２２に逆方向の電荷を加えて交番電圧駆動を行う際に、例えば、＋Ｖｓから−Ｖｓに変化させるのではなく、＋Ｖｄから−Ｖｓに変化させるだけでよく、そのために必要な電荷量も少なくできるので、消費電流を低減できる。
さらに、電源端子ＶＤＤに並列に接続された電荷蓄積手段５７を設け、圧電素子２２から放電された電荷を電荷蓄積手段５７に蓄積し、圧電素子２２に逆方向の電荷を加える際には、電荷蓄積手段５７に蓄積された電荷と電源から供給される電荷とを圧電素子２２に通電しているので、電荷蓄積手段５７を設けていない場合に比べて、電源から供給する電荷を少なくでき、その分、電源の消費電流をより一層低減することができる。

（２）第３スイッチ制御信号Ｓ０３は、第１スイッチ制御信号Ｓ０１の反転信号であるため、第１スイッチ制御信号Ｓ０１を制御信号反転手段５５で反転するだけで第３スイッチ制御信号Ｓ０３を構成することができる。このため、制御回路５６は３種類のスイッチ制御信号Ｓ０１、Ｓ０２，Ｓ０４のみを出力すればよく、４種類の制御信号を出力しなければならなかった従来の制御装置に比べて構成を簡略化でき、ＩＣ等で制御回路５６を構成する場合もコストを低減できる。

（３）電源端子ＶＤＤおよびグランド端子ＧＮＤ間で、直列に接続される第１スイッチング素子Ｑ１および第２スイッチング素子Ｑ２や、第３スイッチング素子Ｑ３および第４スイッチング素子Ｑ４は、オンされていた第２スイッチング素子Ｑ２や第４スイッチング素子Ｑ４をオフした後、貫通電流防止期間である時間ｔ１やｔ３経過後に直列に接続されている第１スイッチング素子Ｑ１や第３スイッチング素子Ｑ３をオンしているので、直列に接続された各スイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４が同時にオンされることがなく、貫通電流の発生を確実に防止できる。

（４）第１ダイオードＤ１、第３ダイオードＤ３は、ＭＯＳ−ＦＥＴからなる第１スイッチング素子Ｑ１、第３スイッチング素子Ｑ３に内蔵されている保護ダイオードを兼用しているので、別途、ダイオードを取り付ける場合に比べて回路構成をより簡易にでき、コストも低減できる。

（５）電荷蓄積手段５７として電気二重層コンデンサを利用しているので、電荷蓄積手段５７のインピーダンスを電源側に比べて低くでき、放電された電荷を効率的に電荷蓄積手段５７に蓄積することができる。

〔第２実施形態〕
次に本発明の第２実施形態について、図１３，１４に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態において、前述した各実施形態と同一または同様の構成については同一の符号を付し、説明を省略または簡略する。

第２実施形態の駆動制御装置５０Ａは、第１スイッチ回路５１および第３スイッチ回路５３の各スイッチング素子として、Ｐチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３を用いた点、および、このＰチャネルのＦＥＴを用いたことによって制御回路５６から各スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ１３に出力される第１スイッチ制御信号Ｓ１１および第３スイッチ制御信号Ｓ１３が前記第１スイッチ制御信号Ｓ０１および第３スイッチ制御信号Ｓ０３と反転している点が第１実施形態の駆動制御装置５０と相違する。
そのため、各スイッチ制御信号Ｓ１１，Ｓ０２，Ｓ１３，Ｓ０４は、図１４に示す波形の信号が用いられている。

本実施形態においては、第１から第４の各スイッチング素子Ｑ１１，Ｑ２，Ｑ１３，Ｑ４のオン・オフ動作は前記第１実施形態と同一であるため、前記第１実施形態と同じ作用効果を奏することができる。

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、スイッチ回路５１〜５４の構成は、第１スイッチ回路５１および第３スイッチ回路５３にＮチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子を用い、第２スイッチ回路５２および第４スイッチ回路５４にＰチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子を用いてもよいし、すべてのスイッチ回路５１〜５４にＰチャネル型のＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子を用いてもよい。
さらに、スイッチ回路５１〜５４の構成は、前記実施形態のＭＯＳ−ＦＥＴからなるスイッチング素子Ｑ１〜Ｑ４，Ｑ１１，Ｑ１２と保護ダイオードＤ１〜Ｄ４とで構成されたものに限らない。
要するに、制御回路５６からのスイッチ制御信号で回路をオン・オフできるものであればよい。
また、スイッチに並列に接続されるダイオードとしても、ＦＥＴの保護ダイオードに限らず、独立したダイオードを用いてもよく、さらには、トランジスタをダイオード接続したものを用いてもよい。要するに、一方向に電圧が加わった場合に電流を流すことができる各種の整流素子で構成すればよい。

また、前記各実施形態では、制御信号反転手段５５を設けて第１スイッチ制御信号Ｓ０１，Ｓ１１を反転して第３スイッチ制御信号Ｓ０３，Ｓ１３として出力することで、制御回路５６からは３種類のスイッチ制御信号のみを出力していたが、４種類のスイッチ制御信号を出力可能に構成し、第１〜４の各スイッチング素子を個別にオン・オフ制御できるように構成してもよい。前記各実施形態では、第１スイッチング素子Ｑ１，Ｑ１１と、第３スイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３とを同時にかつオン・オフが互いに反対となるように制御していたが、各スイッチング素子を個別にオン・オフ制御できるようにすれば、例えば、第１スイッチング素子Ｑ１，Ｑ１１および第３スイッチング素子Ｑ３，Ｑ１３のうち、オンされているスイッチング素子をオフにした後に、オフされているスイッチング素子をオンするような制御を行うこともできる。
要するに、本発明においては、スイッチ手段である各スイッチング素子は、圧電素子２２に対して交番駆動電圧を印加可能な状態と、圧電素子２２の電荷を電源端子ＶＤＤ側に放電可能な状態とを切り替えて制御できればよい。

その他の圧電アクチュエータ２０の具体的な構成や、駆動制御装置５０において本発明の主要部となる構成以外は実施にあたって適宜設定すればよい。

さらに、駆動制御装置５０，５０Ａの各構成要素、例えば制御回路５６等は、各種論理素子等のハードウェアで構成されたものや、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ（記憶装置）等を備えたコンピュータを時計や携帯機器等の電子機器内に設け、このコンピュータに所定のプログラムやデータ（各記憶部に記憶されたデータ）を組み込んで各手段を実現させるように構成したものでもよい。
ここで、前記プログラムやデータは、電子機器内に組み込まれたＲＡＭやＲＯＭ等のメモリに予め記憶しておけばよい。また、例えば、電子機器内のメモリに所定の制御プログラムやデータをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭ、メモリカード等の記録媒体を介してインストールしてもよい。そして、メモリに記憶されたプログラムでＣＰＵ等を動作させて、各手段を実現させればよい。なお、電子機器に所定のプログラム等をインストールするには、その電子機器にメモリカードやＣＤ−ＲＯＭ等を直接差し込んで行ってもよいし、これらの記憶媒体を読み取る機器を外付けで電子機器に接続してもよい。さらには、ＬＡＮケーブル、電話線等を電子機器に接続して通信によってプログラム等を供給しインストールしてもよいし、無線によってプログラムを供給してインストールしてもよい。
このような記録媒体やインターネット等の通信手段で提供される制御プログラム等を電子機器に組み込めば、プログラムの変更のみで前記各発明の機能を実現できるため、工場出荷時あるいは利用者が希望する制御プログラムを選択して組み込むこともできる。この場合、プログラムの変更のみで制御形式の異なる各種の電子機器を製造できるため、部品の共通化等が図れ、バリエーション展開時の製造コストを大幅に低減できる。

また、前記実施形態では、圧電アクチュエータを電子時計１の秒クロノグラフ針５の駆動に用いていたが、これに限らず、電子時計１の時刻表示針（指針）の駆動に用いてもよい。このようにすれば、通常、指針を駆動するステッピングモータを圧電アクチュエータに置き換えることで、電子時計１の一層の薄型化が実現できるとともに、圧電アクチュエータがステッピングモータよりも磁性の影響を受けにくいことから、電子時計の高耐磁化をも図ることができる。
さらに、からくり時計のからくり、例えば時刻にあわせて人形などが動くからくり時計において、人形の駆動源として圧電アクチュエータを用いてもよい。

また、本発明は、前記実施形態の電子時計に適用されるものに限らない。すなわち、本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置や、駆動制御方法を採用した電子機器としては、腕時計、置時計、柱時計等の電子時計に限らず、各種の電子機器に本発明が適用可能であり、特に小型化が要求される携帯用の電子機器に好適である。ここで、各種の電子機器としては、時計機能を備えた電話、携帯電話、非接触ＩＣカード、パソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、カメラ等が例示できる。また、時計機能を備えないカメラ、ディジタルカメラ、ビデオカメラ、カメラ機能付き携帯電話等の電子機器にも適用可能である。これらカメラ機能を備えた電子機器に適用する場合には、レンズの合焦機構や、ズーム機構、絞り調整機構等の駆動に本発明の駆動手段を用いることができる。さらに、計測機器のメータ指針の駆動機構や、可動玩具やマイクロロボットの駆動機構、自動車等のインパネ（instrumental panel）のメータ指針の駆動機構、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッドや紙送り機構等のメカ機構、超音波モータ等に本発明の駆動制御装置を用いてもよい。

さらに、圧電アクチュエータの具体的な構成としては、前記実施形態のように、縦振動および屈曲振動によって突起２５を楕円軌跡を描くように動かすものに限定されず、例えば、従来技術に開示されているように、棒状の駆動部材を進退させ、その駆動部材に対して所定の摩擦力で係合されている係合部材を駆動部材に連動して動かしたり、スリップさせることで係合部材に固着された駆動対象物を間欠的に移動するインパクト駆動タイプの圧電アクチュエータでもよいし、圧電素子を弾性体円環板の下に貼り付け、圧電素子の伸縮運動を利用して弾性屈曲波を発生させ、弾性体円環板に当接するステータを回転させるいわゆる超音波モータでもよい。

本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
したがって、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

本発明の実施形態にかかる時計を示す平面図。 圧電アクチュエータの構成を示す平面図。 圧電アクチュエータの構成を示す斜視図。 圧電アクチュエータの駆動制御装置の構成を示す図。 スイッチ制御信号および圧電素子の駆動電圧を示す図。 各スイッチ回路の動作を説明する回路図。 各スイッチ回路の動作を説明する回路図。 各スイッチ回路の動作を説明する回路図。 各スイッチ回路の動作を説明する回路図。 各スイッチ回路の動作を説明する回路図。 各スイッチ回路の動作を説明する回路図。 圧電素子の駆動波形及び振動子の変位を示す図。 本発明の第２実施形態の駆動制御装置の構成を示す図。 第２実施形態のスイッチ制御信号および圧電素子の駆動電圧を示す図。 本発明の従来例の駆動制御装置の構成を示す図。 従来例のスイッチ制御信号および圧電素子の駆動電圧を示す図。

符号の説明

１…電子時計、５…秒クロノグラフ針、１０…圧電アクチュエータユニット、１５…コイルバネ、２０…圧電アクチュエータ、２０Ａ…振動体、２１…補強板、２２…圧電素子、２２Ａ，２２Ｂ…端子、２５…突起、３０…ロータ、５０，５０Ａ，５０Ｂ…駆動制御装置、５１…第１スイッチ回路、５２…第２スイッチ回路、５３…第３スイッチ回路、５４…第４スイッチ回路、５５…制御信号反転手段、５６…制御回路、５７…電荷蓄積手段、Ｑ１，Ｑ１１…第１スイッチング素子、Ｑ２…第２スイッチング素子、Ｑ３，Ｑ１３…第３スイッチング素子、Ｑ４…第４スイッチング素子、Ｄ１…第１ダイオード、Ｄ２…第２ダイオード、Ｄ３…第３ダイオード、Ｄ４…第４ダイオード、Ｓ０１，Ｓ１１…第１スイッチ制御信号、Ｓ０２…第２スイッチ制御信号、Ｓ０３，Ｓ１３…第３スイッチ制御信号、Ｓ０４…第４スイッチ制御信号。

Claims (9)

1. 電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子を有する圧電アクチュエータの駆動制御装置であって、
   前記圧電素子の一方の端子と電源との間に接続された第１スイッチ手段と、
   前記圧電素子の一方の端子とグランドとの間に接続された第２スイッチ手段と、
   前記圧電素子の他方の端子と電源との間に接続された第３スイッチ手段と、
   前記圧電素子の他方の端子とグランドとの間に接続された第４スイッチ手段と、
   前記第１スイッチ手段に対して並列に接続されて前記圧電素子の一方の端子側から前記電源側に電流を流すことが可能な整流素子と、
   前記第３スイッチ手段に対して並列に接続されて前記圧電素子の他方の端子側から前記電源側に電流を流すことが可能な整流素子と、
   前記第１スイッチ手段および第３スイッチ手段の接続点と電源との間に配置された電荷蓄積手段と、
   前記第１から第４スイッチ手段を制御する制御手段とを備え、
   前記制御手段は、第１および第４スイッチ手段をオン、第２および第３スイッチ手段をオフにして前記圧電素子に第１方向の電荷を印加する状態と、第１および第４スイッチ手段をオフ、第２および第３スイッチ手段をオンにして前記圧電素子に前記第１方向とは逆方向の第２方向の電荷を印加する状態とを切り替えることで、前記圧電素子に交番駆動電圧を印加するとともに、
   前記圧電素子に印加する電荷の方向を切り替える際には、
   前記第２および第４スイッチ手段をオフにした状態で、第１および第３スイッチ手段のうち、圧電素子の電位が高い端子側に接続されているスイッチ手段をオフし、電位が低い端子側に接続されているスイッチ手段をオンにし、オフにしたスイッチ手段に並列に接続されている整流素子を介して前記圧電素子に蓄積された電荷を電源側に放電して前記電荷蓄積手段に蓄積し、
   その後、第１および第３スイッチ手段のうちのオフにしたスイッチ手段に直列に接続された第２または第４スイッチ手段をオンにして、前記圧電素子に前記電源からの電荷に加えて前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を通電することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
2. 請求項１に記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置において、
   前記制御手段は、
   前記圧電素子に第１方向の電荷を印加する状態から第２方向の電荷を印加する状態に切り替える際には、
   第４スイッチ手段をオフし、
   第４スイッチ手段をオフした後、所定時間ｔ１経過後に、第１スイッチ手段をオフし、かつ、第３スイッチ手段をオンし、
   第３スイッチ手段をオンした後、所定時間ｔ２経過後に、第２スイッチ手段をオンし、
   前記圧電素子に第２方向の電荷を印加する状態から第１方向の電荷を印加する状態に切り替える際には、
   第２スイッチ手段をオフし、
   第２スイッチ手段をオフした後、所定時間ｔ３経過後に、第３スイッチ手段をオフし、かつ、第１スイッチ手段をオンし、
   第１スイッチ手段をオンした後、所定時間ｔ４経過後に、第４スイッチ手段をオンすることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
3. 請求項２に記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置において、
   前記第１から第４の各スイッチ手段は、第１から第４の各制御信号でオンオフ制御される電界効果トランジスタで構成され、
   前記第１，２および第４の各制御信号は、前記制御手段から出力され、
   前記第３制御信号は、第１制御信号が入力されてこの第１制御信号を反転する制御信号反転手段から出力されることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
4. 請求項３に記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置であって、
   前記各整流素子は、電界効果トランジスタの保護ダイオードによって構成されていることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置において、
   前記電荷蓄積手段は、電気二重層コンデンサであることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。
6. 圧電素子を有する圧電アクチュエータと、請求項１から請求項５のいずれかに記載の圧電アクチュエータの駆動制御装置とを備えることを特徴とする電子機器。
7. 請求項６の電子機器は、計時部と、該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とを備えた時計であることを特徴とする電子機器。
8. 電圧が印加されることにより伸縮する圧電素子を有する圧電アクチュエータの駆動制御方法であって、
   前記圧電素子の一方の端子と電源との間に接続された第１スイッチ手段と、
   前記圧電素子の一方の端子とグランドとの間に接続された第２スイッチ手段と、
   前記圧電素子の他方の端子と電源との間に接続された第３スイッチ手段と、
   前記圧電素子の他方の端子とグランドとの間に接続された第４スイッチ手段と、
   前記第１スイッチ手段に対して並列に接続されて前記圧電素子の一方の端子側から前記電源側に電流を流すことが可能な整流素子と、
   前記第３スイッチ手段に対して並列に接続されて前記圧電素子の他方の端子側から前記電源側に電流を流すことが可能な整流素子と、
   前記第１スイッチ手段および第３スイッチ手段の接続点と電源との間に配置された電荷蓄積手段とを備え、
   第１および第４スイッチ手段をオン、第２および第３スイッチ手段をオフにして前記圧電素子に第１方向の電荷を印加する状態と、第１および第４スイッチ手段をオフ、第２および第３スイッチ手段をオンにして前記圧電素子に前記第１方向とは逆方向の第２方向の電荷を印加する状態とを切り替えることで、前記圧電素子に交番駆動電圧を印加するとともに、
   前記圧電素子に印加する電荷の方向を切り替える際には、
   前記第２および第４スイッチ手段をオフにした状態で、第１および第３スイッチ手段のうち、圧電素子の電位が高い端子側に接続されているスイッチ手段をオフし、電位が低い端子側に接続されているスイッチ手段をオンにし、オフにしたスイッチ手段に並列に接続されている整流素子を介して前記圧電素子に蓄積された電荷を電源側に放電して前記電荷蓄積手段に蓄積し、
   その後、第１および第３スイッチ手段のうちのオフにしたスイッチ手段に直列に接続された第２または第４スイッチ手段をオンにして、前記圧電素子に前記電源からの電荷に加えて前記電荷蓄積手段に蓄積された電荷を通電することを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御方法。
9. 請求項８に記載の圧電アクチュエータの駆動制御方法であって、
   前記圧電素子に第１方向の電荷を印加する状態から第２方向の電荷を印加する状態に切り替える際には、
   第４スイッチ手段をオフし、
   第４スイッチ手段をオフした後、所定時間ｔ１経過後に、第１スイッチ手段をオフし、かつ、第３スイッチ手段をオンし、
   第３スイッチ手段をオンした後、所定時間ｔ２経過後に、第２スイッチ手段をオンし、
   前記圧電素子に第２方向の電荷を印加する状態から第１方向の電荷を印加する状態に切り替える際には、
   第２スイッチ手段をオフし、
   第２スイッチ手段をオフした後、所定時間ｔ３経過後に、第３スイッチ手段をオフし、かつ、第１スイッチ手段をオンし、
   第１スイッチ手段をオンした後、所定時間ｔ４経過後に、第４スイッチ手段をオンすることを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御方法。

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