JP2007202262A - 圧電アクチュエータの駆動制御装置、駆動制御方法、および電子機器 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡略な構成で、回路効率、応答性、および分解能を十分に向上させることができる圧電アクチュエータの駆動制御装置の提供。
【解決手段】目標位相差を目標として位相差をフィードバックし、駆動信号Ａの周波数を追従変化させる基本駆動ブロックＢ１００において、目標位相差が制御信号Ｂの指令値に応じて可変制御される。これにより、基本駆動ブロックＢ１００に処理回路を付加することなく、簡略な構成のままでスピードコントロールを実現できる。加えて、制御信号Ｂの電圧Ｖがリニアに可変されるため、制御周期が位相差の検出周期に対応し、分解能を十分に高くできるとともに、制御信号Ｂの指令値が変わると即、目標位相差が変更されるので、応答性を十分に高くできる。さらに、ＰＷＭ駆動方式で用いられるような、駆動パルス信号よりも高周波の基準信号は不要であり、電圧を直接制御することもないので、回路効率が低下しない。
【選択図】図５
【解決手段】目標位相差を目標として位相差をフィードバックし、駆動信号Ａの周波数を追従変化させる基本駆動ブロックＢ１００において、目標位相差が制御信号Ｂの指令値に応じて可変制御される。これにより、基本駆動ブロックＢ１００に処理回路を付加することなく、簡略な構成のままでスピードコントロールを実現できる。加えて、制御信号Ｂの電圧Ｖがリニアに可変されるため、制御周期が位相差の検出周期に対応し、分解能を十分に高くできるとともに、制御信号Ｂの指令値が変わると即、目標位相差が変更されるので、応答性を十分に高くできる。さらに、ＰＷＭ駆動方式で用いられるような、駆動パルス信号よりも高周波の基準信号は不要であり、電圧を直接制御することもないので、回路効率が低下しない。
【選択図】図５
Description
本発明は、圧電アクチュエータの駆動制御装置、駆動制御方法、および電子機器に関する。
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、応答性などに優れているため、近年、圧電素子を有する振動体を備え、この振動体の振動をロータなどの被駆動体に伝達して駆動する圧電アクチュエータ（超音波モータ）が開発されている。
この圧電アクチュエータの電流制御や被駆動体の移動量の制御、すなわちスピードコントロールには、電圧振幅可変駆動方式（例えば、特許文献１）や、ＰＷＭ（パルス幅変調方式 pulse width modulation）駆動方式（例えば、特許文献２）が使用されている。
この圧電アクチュエータの電流制御や被駆動体の移動量の制御、すなわちスピードコントロールには、電圧振幅可変駆動方式（例えば、特許文献１）や、ＰＷＭ（パルス幅変調方式 pulse width modulation）駆動方式（例えば、特許文献２）が使用されている。
また、圧電素子の共振を利用する共振型の圧電アクチュエータが知られ、このような圧電アクチュエータでは、圧電素子に供給される駆動信号の周波数と圧電振動体の振動状態から得られる振動信号との位相差を駆動に適した所定の値でほぼ一定として、所定の振動特性を実現する必要がある。すなわち、所定の振動特性を実現する目標位相差を規定してこの目標位相差に基いて駆動制御を実施し、振動信号と駆動信号との位相差が目標位相差となるように駆動信号の周波数を変更する位相差フィードバック制御が知られている（例えば、特許文献３参照）。このように、目標位相差で表される所定の振動特性で規律する制御を実施することにより、圧電アクチュエータの個体差等による振動特性のばらつきに対応して圧電アクチュエータを適正に駆動できる。
このような位相差フィードバック制御は、圧電アクチュエータを適正に動作させるための基礎となる構成であり、このような位相差フードバック駆動制御において、被駆動体のスピードコントロールを行う場合は、図１１や図１２に示すように、位相差フィードバック制御を行う基本駆動ブロックＢ１００に加えて、駆動周波数の切替を行う回路Ｂ２０１，Ｂ２０２（図１１）や駆動信号パルス幅の切替を行う回路Ｂ２０３（図１２）などを含んで構成される速度制御ブロックＢ２００が設けられる。
このような場合、個々の圧電アクチュエータにおける出力のピークだけは揃っており、図１１では、ピーク出力を実現する第１駆動周波数と、圧電アクチュエータの駆動可能範囲から外れた第２駆動周波数との２値が規定され、これら２値が駆動信号の周波数の１／２０〜１／１００程度の制御周期で適宜スイッチングされる。
また、図１２では、ピーク出力を実現する第１駆動パルス幅と、圧電アクチュエータの駆動可能範囲から外れた第２駆動パルス幅との２値が規定され、これら２値がやはり駆動信号の周波数の１／２０〜１／１００程度の制御周期で適宜スイッチングされる。
これら図１１、図１２のような構成では、スイッチングの期間に応じて２値間で平準化されたスピードが得られ、このように、基本駆動ブロックＢ１００に速度制御ブロックＢ２００を付加することにより、基本駆動ブロックＢ１００によって圧電アクチュエータ２０の適正駆動を実現するとともに、速度制御ブロックＢ２００によってスピードコントロールを行うことが可能となる。
このような場合、個々の圧電アクチュエータにおける出力のピークだけは揃っており、図１１では、ピーク出力を実現する第１駆動周波数と、圧電アクチュエータの駆動可能範囲から外れた第２駆動周波数との２値が規定され、これら２値が駆動信号の周波数の１／２０〜１／１００程度の制御周期で適宜スイッチングされる。
また、図１２では、ピーク出力を実現する第１駆動パルス幅と、圧電アクチュエータの駆動可能範囲から外れた第２駆動パルス幅との２値が規定され、これら２値がやはり駆動信号の周波数の１／２０〜１／１００程度の制御周期で適宜スイッチングされる。
これら図１１、図１２のような構成では、スイッチングの期間に応じて２値間で平準化されたスピードが得られ、このように、基本駆動ブロックＢ１００に速度制御ブロックＢ２００を付加することにより、基本駆動ブロックＢ１００によって圧電アクチュエータ２０の適正駆動を実現するとともに、速度制御ブロックＢ２００によってスピードコントロールを行うことが可能となる。
ここで、本来、駆動周波数を上下すれば圧電素子の振動挙動が変わり、スピードコントロールが可能となる筈だが、共振型の圧電アクチュエータでは、一定以上の出力を得られる駆動周波数の範囲が非常に狭く、駆動可能な周波数に制御すること自体が難しい。しかも、磨耗や温度変化などの経時変化によって共振点が変化するため、駆動周波数を直接、一定比率などで可変してスピードコントロールすることは困難であって、動作不安定にも繋がる。一方、駆動パルス幅を増減することも検討できるが、駆動パルス幅に対する被駆動体の移動量および圧電アクチュエータの電流値が線形（リニア）ではないため、駆動パルス幅を一定比率などで可変しても、スピードコントロールが困難であった。
以上において、特許文献１のような電圧振幅可変駆動方式では、電圧が直接制御されているため、トランジスタなどが発熱しやすく、回路効率の低下が問題となる。
一方、特許文献２のようなＰＷＭ駆動方式では、圧電アクチュエータの駆動信号のパルス幅を可変とするために、駆動信号の周波数よりも例えば１０〜５０倍程度にまで達する高い周波数での基準信号が必要となり、回路電流の増加を招くとともに、回路構成の難易度が高い。とりわけ、小型で周波数が非常に高い圧電アクチュエータのドライブ回路では貫通電流が生じやすく、スイッチング効率が低くなる。
一方、特許文献２のようなＰＷＭ駆動方式では、圧電アクチュエータの駆動信号のパルス幅を可変とするために、駆動信号の周波数よりも例えば１０〜５０倍程度にまで達する高い周波数での基準信号が必要となり、回路電流の増加を招くとともに、回路構成の難易度が高い。とりわけ、小型で周波数が非常に高い圧電アクチュエータのドライブ回路では貫通電流が生じやすく、スイッチング効率が低くなる。
また、図１１および図１２で示したように、駆動信号のパルス幅や周波数を例えば駆動信号の周波数の１／２０〜１／１００程度の制御周期で複数の値に切り替えた場合には、応答性や分解能が所定の制御周期における平均となるため、十分な応答性および分解能が得られない。
そのうえ、現状の圧電アクチュエータおよびその駆動制御装置によるスピードコントロールは、図１１および図１２に示したように、圧電アクチュエータを適切に駆動する基本駆動ブロックＢ１００に加えて、速度制御ブロックＢ２００を設けることにより、つまり、これら基本駆動ブロックＢ１００と速度制御ブロックＢ２００との機能分担によってはじめて実現するものであるから、駆動制御装置における構成の複雑化は避けられなかった。
そのうえ、現状の圧電アクチュエータおよびその駆動制御装置によるスピードコントロールは、図１１および図１２に示したように、圧電アクチュエータを適切に駆動する基本駆動ブロックＢ１００に加えて、速度制御ブロックＢ２００を設けることにより、つまり、これら基本駆動ブロックＢ１００と速度制御ブロックＢ２００との機能分担によってはじめて実現するものであるから、駆動制御装置における構成の複雑化は避けられなかった。
このような問題に鑑みて、本発明の目的は、簡略な構成で、回路効率、応答性、および分解能を十分に向上させることができる圧電アクチュエータの駆動制御装置、圧電アクチュエータの駆動制御方法、および電子機器を提供することにある。
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の供給により振動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の駆動制御装置であって、前記駆動信号の位相と、前記振動体の振動状態を示す振動信号の位相と、これら駆動信号と振動信号との位相差に関し前記被駆動体を駆動可能な位相差制御範囲内において当該位相差の目標値として設定される目標位相差と、に基いて、前記目標位相差に対する前記位相差の偏差を検出する位相差検出手段と、前記偏差に基いて前記駆動信号の周波数を可変に制御する周波数制御手段とを備え、前記目標位相差は、前記位相差制御範囲において、直線的に指令値が可変できる制御信号の当該指令値に応じた比率で設定されることを特徴とする。
また、本発明の圧電アクチュエータの駆動制御方法は、圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の供給により振動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の駆動制御方法であって、前記駆動信号の位相と、前記振動体の振動状態を示す振動信号の位相と、これら駆動信号と振動信号との位相差に関し前記被駆動体を駆動可能な位相差制御範囲内において当該位相差の目標値として設定される目標位相差と、に基いて、前記目標位相差に対する前記位相差の偏差を検出する位相差検出工程と、前記偏差に基いて前記駆動信号の周波数を可変に制御する周波数制御工程とを備え、前記位相差検出工程では、前記位相差制御範囲において、直線的に指令値が可変できる制御信号の当該指令値に応じた比率で前記目標位相差を設定することを特徴とする。
これらの発明によれば、圧電アクチュエータを適正に動作させるための基礎となる構成として位相差検出手段（工程）および周波数制御手段（工程）を備え、所定の目標位相差を目標として振動信号と駆動信号との位相差をフィードバックし、この位相差に追従させる形で駆動信号の周波数（駆動周波数）を可変に制御する位相差フィードバック駆動制御を行うが、この駆動制御の指標となるパラメータである目標位相差が制御信号に応じて可変である構成とした。
これにより、圧電アクチュエータの振動特性や振動体と被駆動体との加圧条件等による駆動特性に倣い、位相差制御範囲において制御信号の指令値に応じた比率に目標位相差の値を調整することが可能となるので、この目標位相差の調整により、スピードコントロールを実現できる。つまり、圧電アクチュエータの駆動特性と目標位相差の調整とが連動しており、圧電アクチュエータの駆動特性を辿るように、目標位相差の調整が行われる。ここで、個々の圧電アクチュエータは、駆動特性が作り込まれて個体差が解消されていることが理想的である。
以上のように、本発明によれば、圧電アクチュエータを適正に動作させるための基礎となる簡略な構成であって、他に処理回路等を付加することなく、スピードコントロールを実現できる。
これにより、圧電アクチュエータの振動特性や振動体と被駆動体との加圧条件等による駆動特性に倣い、位相差制御範囲において制御信号の指令値に応じた比率に目標位相差の値を調整することが可能となるので、この目標位相差の調整により、スピードコントロールを実現できる。つまり、圧電アクチュエータの駆動特性と目標位相差の調整とが連動しており、圧電アクチュエータの駆動特性を辿るように、目標位相差の調整が行われる。ここで、個々の圧電アクチュエータは、駆動特性が作り込まれて個体差が解消されていることが理想的である。
以上のように、本発明によれば、圧電アクチュエータを適正に動作させるための基礎となる簡略な構成であって、他に処理回路等を付加することなく、スピードコントロールを実現できる。
加えて、直線的（リニア）に可変とされる制御信号の指令値に応じて目標位相差が設定され、この目標位相差と、振動信号と、駆動信号とに基づいて目標位相差に対する位相差の偏差が検出されるので、このように位相差の偏差が検出される度に駆動周波数を変更し、スピードコントロールを実施できる。すなわち、制御信号の指令値がリニアに変更されるため、制御周期が位相差の検出周期に対応し、位相差が検出される毎に、駆動周波数が変更される。このため、駆動信号の複数周期や振動信号の複数周期を１制御周期として駆動周波数や駆動パルス幅を複数の値に切り替えた場合等と比べ、分解能を十分に高くできる。
さらに、位相差の検出毎に駆動周波数が変更されており、制御信号の指令値が変わると即、駆動周波数が変更されるので、応答性を十分に高くできる。これにより、圧電アクチュエータの駆動開始時から制御信号の指令値を大きくして位相差制御範囲における目標位相差の比率を増やし、圧電アクチュエータの非駆動状態から、例えば駆動信号の数周期分などのごく短い期間で被駆動体を高速に駆動することも可能となるため、圧電アクチュエータの応答時間を短縮できる。
一方、本発明は、Ｄ級増幅器を用いるＰＷＭ駆動方式のように駆動パルス幅を可変とするために用いられる、駆動信号よりも高周波数の基準信号は不要である。このため、低電流化できるとともに設計も容易化できる。また、本発明では電圧を直接制御しないので、回路効率も低下しない。
さらに、位相差の検出毎に駆動周波数が変更されており、制御信号の指令値が変わると即、駆動周波数が変更されるので、応答性を十分に高くできる。これにより、圧電アクチュエータの駆動開始時から制御信号の指令値を大きくして位相差制御範囲における目標位相差の比率を増やし、圧電アクチュエータの非駆動状態から、例えば駆動信号の数周期分などのごく短い期間で被駆動体を高速に駆動することも可能となるため、圧電アクチュエータの応答時間を短縮できる。
一方、本発明は、Ｄ級増幅器を用いるＰＷＭ駆動方式のように駆動パルス幅を可変とするために用いられる、駆動信号よりも高周波数の基準信号は不要である。このため、低電流化できるとともに設計も容易化できる。また、本発明では電圧を直接制御しないので、回路効率も低下しない。
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置では、前記圧電アクチュエータを流れる電流値を検出する電流検出器と、前記圧電アクチュエータの所望の駆動状態を実現する電流指令値と前記電流検出器で検出された電流値とに基いて電流制御信号を出力する電流制御器とを備え、前記位相差検出手段は、前記電流制御信号の入力に基いて前記制御信号の指令値を可変とする制御信号源を有することが好ましい。
この発明によれば、所望の駆動状態を実現するものとして想定された電流指令値と、圧電アクチュエータを流れる実際の電流値とに基いて目標位相差の制御信号の指令値が制御されるので、目標位相差の制御信号の指令値を単に可変とする場合に比べて、安定してかつ精度の高いスピードコントロールを行うことができる。
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置では、前記被駆動体の移動量を検出する移動量検出器と、前記被駆動体の所望の移動量を実現する移動量指令値と前記移動量検出器で検出された移動量とに基いて移動量制御信号を出力する移動量制御器とを備え、前記位相差検出手段は、前記移動量制御信号の入力に基いて前記制御信号の指令値を可変とする制御信号源を有することが好ましい。
この発明によれば、圧電アクチュエータで駆動される被駆動体（例えばロータ）の移動量（例えば回転数）を検出し、所望の駆動状態を実現するものとして想定された移動量指令値と、被駆動体の実際の移動量とに基いて目標位相差の制御信号の指令値が制御されるので、圧電アクチュエータの電流値に基いて目標位相差を制御する場合よりも一層、安定してかつ精度の高いスピードコントロールを行うことができる。
本発明の圧電アクチュエータの駆動制御装置では、前記振動体は、複数の振動モードで振動し、前記駆動信号は、単相であることが好ましい。
この発明によれば、単相の駆動信号の供給により圧電素子を複数の振動モードで駆動するので、多相の駆動信号を用いる場合と比べて、構成を簡略にできる。
例えば、矩形板状とした振動体が縦一次振動と屈曲二次振動とを励振する場合、これら縦振動と屈曲振動との位相差により、振動体の一部における楕円運動を実現し得る単相の駆動信号の印加により、簡略な構成で、ロータなどの被駆動体を高効率で駆動できる。
例えば、矩形板状とした振動体が縦一次振動と屈曲二次振動とを励振する場合、これら縦振動と屈曲振動との位相差により、振動体の一部における楕円運動を実現し得る単相の駆動信号の印加により、簡略な構成で、ロータなどの被駆動体を高効率で駆動できる。
本発明の電子機器は、圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータで駆動される被駆動体と、前述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。
この発明によれば、前述の圧電アクチュエータの駆動制御装置を備えることにより、前述と同様の作用および効果を享受できる。
すなわち、圧電アクチュエータの駆動制御装置の回路効率が良好であることから、電気エネルギ効率に優れ、また、応答性および分解能の高さにより、電子機器における各種駆動機構の駆動性能向上に繋げることができる。
また、このように高応答で高分解能、そのうえ回路効率が良好である構成を簡易な構成で実現するため、コストダウンを促進できる。
さらに、圧電アクチュエータにおける利点、すなわち、磁気の影響を受けない、小型薄型化に有利、高トルクなどを実現できる。
なお、電子機器としては、携帯電話、携帯情報端末、可動玩具、カメラ、プリンタ、電子時計等を例示できる。
すなわち、圧電アクチュエータの駆動制御装置の回路効率が良好であることから、電気エネルギ効率に優れ、また、応答性および分解能の高さにより、電子機器における各種駆動機構の駆動性能向上に繋げることができる。
また、このように高応答で高分解能、そのうえ回路効率が良好である構成を簡易な構成で実現するため、コストダウンを促進できる。
さらに、圧電アクチュエータにおける利点、すなわち、磁気の影響を受けない、小型薄型化に有利、高トルクなどを実現できる。
なお、電子機器としては、携帯電話、携帯情報端末、可動玩具、カメラ、プリンタ、電子時計等を例示できる。
本発明の電子機器は、紙送り手段を備えたプリンタであり、前記被駆動体は、前記紙送り手段が有するローラであることが好ましい。
この発明によれば、プリンタの紙送り手段におけるローラを駆動するために本発明を適用することにより、紙送りの応答性および分解能を向上させることができ、印字の高速化に寄与できる。
なお、前述した圧電アクチュエータの駆動制御装置は、ハードウェアで実現することもできるが、制御プログラムを用いて実現することもできる。
この制御プログラムでは、前述の駆動制御装置に組み込まれたコンピュータを、位相差検出手段や周波数制御手段として機能させればよい。
このように構成すれば、前述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。
ここで、この制御プログラムは、ネットワークなどを介してコンピュータに組み込んでもよいし、当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介して組み込んでもよい。
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時計や携帯機器に組み込めば、プログラムの変更のみで前述の作用効果を実現でき、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方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、モデル展開時の製造コストを大幅に低減できる。
この制御プログラムでは、前述の駆動制御装置に組み込まれたコンピュータを、位相差検出手段や周波数制御手段として機能させればよい。
このように構成すれば、前述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。
ここで、この制御プログラムは、ネットワークなどを介してコンピュータに組み込んでもよいし、当該プログラムを記憶したコンピュータ読み取り可能な記憶媒体を介して組み込んでもよい。
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時計や携帯機器に組み込めば、プログラムの変更のみで前述の作用効果を実現でき、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方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、モデル展開時の製造コストを大幅に低減できる。
本発明によれば、簡略な構成により、回路効率、応答性、および分解能を十分に向上させることができる。
〔第１実施形態〕
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。
なお、第２実施形態以降の説明において、以下に説明する第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
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。
なお、第２実施形態以降の説明において、以下に説明する第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
［１．全体概略構成］
図１は、本実施形態に係るプリンタ１の概略図である。プリンタ１は、印刷用紙を収容する引き出し式の用紙トレイ２と、印刷された紙ＰＰを受け取る出力トレイ３と、筐体４内部に設置され、紙送り手段を構成するローラ５とを備える。
ローラ５は、用紙トレイ２内の紙を図示しない印刷駆動部に送るものである。
図１は、本実施形態に係るプリンタ１の概略図である。プリンタ１は、印刷用紙を収容する引き出し式の用紙トレイ２と、印刷された紙ＰＰを受け取る出力トレイ３と、筐体４内部に設置され、紙送り手段を構成するローラ５とを備える。
ローラ５は、用紙トレイ２内の紙を図示しない印刷駆動部に送るものである。
［２．紙送りローラの駆動機構］
ローラ５を駆動する駆動機構は、圧電アクチュエータ（超音波モータ）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、ローラ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。
ローラ５を駆動する駆動機構は、圧電アクチュエータ（超音波モータ）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、ローラ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、筐体４のフレーム等に固定される支持プレート１１と、支持プレート１１に固定された圧電アクチュエータ２０と、支持プレート１１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。
なお、歯車４１の回転数は、歯車４１の上方に配置された位置センサ（ロータリエンコーダ）１５によって検出可能に構成されている。
圧電アクチュエータユニット１０は、筐体４のフレーム等に固定される支持プレート１１と、支持プレート１１に固定された圧電アクチュエータ２０と、支持プレート１１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。
なお、歯車４１の回転数は、歯車４１の上方に配置された位置センサ（ロータリエンコーダ）１５によって検出可能に構成されている。
支持プレート１１は、軽量化のために孔１２が形成されており、かつ、ネジ等の固定部材１３によって地板などに固定されている。また、支持プレート１１には圧電アクチュエータ２０が取り付けられるスペーサ１４が固定されている。
［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、図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によって前記スペーサ１４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、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。
圧電アクチュエータ２０は、図２、図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によって前記スペーサ１４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、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、突起２５は、ロータ３０の側面に当接されている。この突起２５は、ロータ３０の外周面に対して所定の力で当接するように、ロータ３０との相対位置が設定された状態で、ばねなどの任意の付勢手段によって付勢（加圧）されており、突起２５とロータ３０側面との間に適切な摩擦力が働くことで、振動体２０Ａの振動が効率良くロータ３０に伝達されるようになっている。
なお、振動体２０Ａの突起２５の側面および、ロータ３０の側面は、摩擦力を一定とするため鏡面仕上げが施されている。
なお、振動体２０Ａの突起２５の側面および、ロータ３０の側面は、摩擦力を一定とするため鏡面仕上げが施されている。
なお、本実施形態では、ロータ３０の外周面には溝３１（図２）が形成され、この溝３１部分に突起２５が配置されている。この溝３１によって、圧電アクチュエータ２０に衝撃が加わった際に、突起２５がロータ３０の当接面から外れないようにガイドすることができる。
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。圧電素子２２の両面には、めっき、スパッタ、蒸着等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を介して駆動制御装置５０（図５）に電気的に接続されている（図５中、Ｎ参照）。
また、圧電素子２２の表面側の面には、図３に示すように、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２２１が形成されている。また、駆動電極２２１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２２２および駆動電極２２３が形成されている。
これらの駆動電極２２１，２２２，２２３はそれぞれリード線などによって駆動制御装置５０に接続され（図５中、Ｐ１〜Ｐ３参照）、補強板２１（図５中、Ｎ参照）との間で電圧が印加される。なお、駆動制御装置５０における電源は、駆動電極２２１と補強板２１との間の電圧印加用と、駆動電極２２２と補強板２１との間の電圧印加用と、駆動電極２２３と補強板２１との間の電圧印加用との３つ、設けられている。
また、圧電素子２２の表面側の面には、図３に示すように、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２２１が形成されている。また、駆動電極２２１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２２２および駆動電極２２３が形成されている。
これらの駆動電極２２１，２２２，２２３はそれぞれリード線などによって駆動制御装置５０に接続され（図５中、Ｐ１〜Ｐ３参照）、補強板２１（図５中、Ｎ参照）との間で電圧が印加される。なお、駆動制御装置５０における電源は、駆動電極２２１と補強板２１との間の電圧印加用と、駆動電極２２２と補強板２１との間の電圧印加用と、駆動電極２２３と補強板２１との間の電圧印加用との３つ、設けられている。
このようなプリンタ１では、駆動制御装置５０（図５）によって圧電アクチュエータ２０に単相の駆動信号が供給され、ロータ３０が回転駆動される。
ここで、所定の正方向に紙送りするか、逆方向に紙送りするかによって圧電素子２２に設けられた駆動電極２２２，２２３が使い分けられ、ロータ３０が両方向に回転駆動される。すなわち、正方向への駆動時は、駆動電極２２１と駆動電極２２２とが電圧印加の対象となり、圧電素子２２の伸縮によって振動体２０Ａが励振する縦振動と屈曲振動との位相差により、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略楕円形状の軌跡Ｅ（図３）を描く。この軌跡Ｅの一部で突起２５がロータ３０を押圧することによりロータ３０が正方向（図３中、矢印方向）に回転する。一方、逆方向への駆動時は、駆動電極２２２の代わりに駆動電極２２３が電圧印加の対象となり、駆動電極２２２と駆動電極２２３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ことから、縦振動に対する交差方向が駆動電極２２２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２２２に電圧印加した場合とは線対称に傾斜する略楕円軌跡となり、ロータ３０は逆方向に回転駆動される。
このようなロータ３０の回転により、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、ローラ５が駆動する。そして、ローラ５の回転によって紙が正方向または逆方向に送られる。
なお、振動体２０Ａの振動状態を示す振動信号は、ロータ３０の正転時には、駆動信号が印加されない駆動電極２２３を介して検出され、ロータ３０の逆転時には、駆動信号が印加されない駆動電極２２２を介して検出される。
また、回転センサ１５による歯車４１の回転数の検出を通じて、ロータ３０の回転数が検出される。
ここで、所定の正方向に紙送りするか、逆方向に紙送りするかによって圧電素子２２に設けられた駆動電極２２２，２２３が使い分けられ、ロータ３０が両方向に回転駆動される。すなわち、正方向への駆動時は、駆動電極２２１と駆動電極２２２とが電圧印加の対象となり、圧電素子２２の伸縮によって振動体２０Ａが励振する縦振動と屈曲振動との位相差により、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略楕円形状の軌跡Ｅ（図３）を描く。この軌跡Ｅの一部で突起２５がロータ３０を押圧することによりロータ３０が正方向（図３中、矢印方向）に回転する。一方、逆方向への駆動時は、駆動電極２２２の代わりに駆動電極２２３が電圧印加の対象となり、駆動電極２２２と駆動電極２２３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ことから、縦振動に対する交差方向が駆動電極２２２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２２２に電圧印加した場合とは線対称に傾斜する略楕円軌跡となり、ロータ３０は逆方向に回転駆動される。
このようなロータ３０の回転により、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、ローラ５が駆動する。そして、ローラ５の回転によって紙が正方向または逆方向に送られる。
なお、振動体２０Ａの振動状態を示す振動信号は、ロータ３０の正転時には、駆動信号が印加されない駆動電極２２３を介して検出され、ロータ３０の逆転時には、駆動信号が印加されない駆動電極２２２を介して検出される。
また、回転センサ１５による歯車４１の回転数の検出を通じて、ロータ３０の回転数が検出される。
以上の圧電アクチュエータ２０の駆動特性について、図４のグラフに示した。このグラフでは、圧電アクチュエータ２０に供給する駆動信号の周波数（駆動周波数）を掃引した際のロータ３０の回転数（移動量）および圧電アクチュエータ２０における電流値をそれぞれ示した。圧電アクチュエータ２０は共振を利用するため、このグラフに示されるように共振点近傍で回転数および電流値が最大値をとる。このような駆動特性は、個々の圧電アクチュエータ２０において略一定であり、回転数および電流値が最大となって最大効率を実現するピーク特性だけでなく、ピーク特性を含む所定範囲において、駆動特性のばらつきは殆どない。このような駆動特性の均一化は、補強板２１と圧電素子２２との貼り合わせや、駆動電極２１１〜２１３の位置形状の精度等を厳密に管理することなどによって実現されている。
ここで、後述する圧電アクチュエータ２０の駆動制御装置５０では、駆動信号と振動信号との位相差をフィードバックし、この位相差の制御を通じて駆動周波数を可変としており、これによってスピードコントロールを実施する。
本実施形態では、駆動周波数の掃引時、ロータ３０の回転数が約２５０ｒｐｍ程度と低い状態となる位相差Ｐ１から、回転数が次第に増加して略最大の約２５００ｒｐｍとなる位相差Ｐ２までが、位相差がとり得る範囲として圧電アクチュエータ２０の駆動に用いられ、駆動特性のばらつきのない位相差制御範囲ＰＲとして選定されている。この位相差制御範囲ＰＲは、回転数が約２５０ｒｐｍとなる位相差Ｐ１（１２０°）から回転数が略最大の２５００ｒｐｍとなる位相差Ｐ２（１００°）までの２０°の範囲となっている。つまり、駆動信号と振動信号との位相差が小さくなるにつれて、ロータ３０の回転数は次第に増加する。
本実施形態では、駆動周波数の掃引時、ロータ３０の回転数が約２５０ｒｐｍ程度と低い状態となる位相差Ｐ１から、回転数が次第に増加して略最大の約２５００ｒｐｍとなる位相差Ｐ２までが、位相差がとり得る範囲として圧電アクチュエータ２０の駆動に用いられ、駆動特性のばらつきのない位相差制御範囲ＰＲとして選定されている。この位相差制御範囲ＰＲは、回転数が約２５０ｒｐｍとなる位相差Ｐ１（１２０°）から回転数が略最大の２５００ｒｐｍとなる位相差Ｐ２（１００°）までの２０°の範囲となっている。つまり、駆動信号と振動信号との位相差が小さくなるにつれて、ロータ３０の回転数は次第に増加する。
［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５に基いて説明する。
駆動制御装置５０全体は、駆動信号と振動信号との位相差をフィードバックし、この位相差に駆動周波数を追従変化させる位相差フィードバック制御により圧電アクチュエータ２０を適正に駆動する基本駆動ブロックＢ１００からなる。この駆動制御装置５０は、基本駆動ブロックＢ１００の構成要素として過不足なく、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５１と、デットタイム生成回路５２と、ゲートドライバ５３と、スイッチ回路５４と、電源５５と、位相差検出手段６０とを備える。なお、本実施形態ではロータ３０が正転および逆転するため、ゲートドライバ５３には、ロータ３０の回転方向の切り替えに関する正逆制御信号源５９１および正逆切替回路５９２が接続されている。
ここで、このような基本駆動ブロックＢ１００は、駆動信号Ａの周波数制御工程を実施する周波数制御手段としての電圧制御発振器５１と、圧電アクチュエータ２０に係るＰＴＰ制御回路であるゲートドライバ５３およびスイッチ回路５４と、位相差検出工程を実施する位相差検出手段６０とに大別される。
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５に基いて説明する。
駆動制御装置５０全体は、駆動信号と振動信号との位相差をフィードバックし、この位相差に駆動周波数を追従変化させる位相差フィードバック制御により圧電アクチュエータ２０を適正に駆動する基本駆動ブロックＢ１００からなる。この駆動制御装置５０は、基本駆動ブロックＢ１００の構成要素として過不足なく、電圧制御発振器（ＶＣＯ）５１と、デットタイム生成回路５２と、ゲートドライバ５３と、スイッチ回路５４と、電源５５と、位相差検出手段６０とを備える。なお、本実施形態ではロータ３０が正転および逆転するため、ゲートドライバ５３には、ロータ３０の回転方向の切り替えに関する正逆制御信号源５９１および正逆切替回路５９２が接続されている。
ここで、このような基本駆動ブロックＢ１００は、駆動信号Ａの周波数制御工程を実施する周波数制御手段としての電圧制御発振器５１と、圧電アクチュエータ２０に係るＰＴＰ制御回路であるゲートドライバ５３およびスイッチ回路５４と、位相差検出工程を実施する位相差検出手段６０とに大別される。
電圧制御発振器５１は、印加される電圧によって出力信号の周波数を可変できる発振器であり、圧電アクチュエータ２０に供給される駆動信号Ａを所定の周波数で発振する。
ところで、駆動信号Ａの周波数については、振動体２０Ａにおける縦振動の共振点と屈曲振動の共振点などを考慮して決められる。
図６（Ａ）に、振動体２０Ａにおける駆動周波数とインピーダンスとの関係を示し、図６（Ｂ）には、振動体２０Ａにおける駆動周波数と縦振動の振幅および屈曲振動の振幅との関係を示した。図６（Ａ）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となる。
すなわち、縦振動の縦共振周波数ｆｒ１と屈曲振動の屈曲共振周波数ｆｒ２との間で振動体２０Ａを駆動すると、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２０は高効率で駆動する。なお、縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２とを互いに近接させることで、縦振動および屈曲振動の振幅がより大きくなる駆動周波数を設定することができる。
ところで、駆動信号Ａの周波数については、振動体２０Ａにおける縦振動の共振点と屈曲振動の共振点などを考慮して決められる。
図６（Ａ）に、振動体２０Ａにおける駆動周波数とインピーダンスとの関係を示し、図６（Ｂ）には、振動体２０Ａにおける駆動周波数と縦振動の振幅および屈曲振動の振幅との関係を示した。図６（Ａ）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となる。
すなわち、縦振動の縦共振周波数ｆｒ１と屈曲振動の屈曲共振周波数ｆｒ２との間で振動体２０Ａを駆動すると、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２０は高効率で駆動する。なお、縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２とを互いに近接させることで、縦振動および屈曲振動の振幅がより大きくなる駆動周波数を設定することができる。
図５に戻り、デットタイム生成回路５２は、電圧制御発振器５１が発振した駆動信号Ａによるスイッチ回路５４の各スイッチ切替に関し、貫通電流を抑制するためのデットタイムを生成する。すなわち、駆動信号Ａのパルス立上がり時または立下り時にデットタイムを設定する。
ゲートドライバ５３は、デットタイム生成回路５２から出力された駆動信号に基いてスイッチ回路５４のオンオフを制御するドライブ回路であり、本実施形態では２つの第１ゲートドライバ５３１、第２ゲートドライバ５３２を備えている。
そして、デットタイム生成回路５２から第２ゲートドライバ５３２に入力される駆動信号はインバータ（ＮＯＴ回路）５８を経由し、第１ゲートドライバ５３１に入力される駆動信号とは反転した信号となっている。
電源５５は、本実施形態では、ロータ３０の正逆回転時に使用される第１電源５５１と、ロータ３０の正回転時のみ使用される第２電源５５２と、ロータ３０の逆回転時のみ使用される第３電源５５３とからなり、これらの第１、第２、第３電源５５１，５５２，５５３により、圧電アクチュエータ２０に対して電源ＶＤＤおよびＶＳＳ間の電位差の電圧、または電源ＶＤＤおよびＧＮＤ間の電位差の電源電圧が印加される。
そして、デットタイム生成回路５２から第２ゲートドライバ５３２に入力される駆動信号はインバータ（ＮＯＴ回路）５８を経由し、第１ゲートドライバ５３１に入力される駆動信号とは反転した信号となっている。
電源５５は、本実施形態では、ロータ３０の正逆回転時に使用される第１電源５５１と、ロータ３０の正回転時のみ使用される第２電源５５２と、ロータ３０の逆回転時のみ使用される第３電源５５３とからなり、これらの第１、第２、第３電源５５１，５５２，５５３により、圧電アクチュエータ２０に対して電源ＶＤＤおよびＶＳＳ間の電位差の電圧、または電源ＶＤＤおよびＧＮＤ間の電位差の電源電圧が印加される。
正逆切替回路５９２は、正逆制御信号源５９１から出力される制御信号に基づいて、ロータ３０の回転方向を切り替える指令値を第２ゲートドライバ５３２に出力する。具体的に、ロータ３０の正回転時には、駆動電極２２１，２２２にそれぞれ対応する指令値を第２ゲートドライバ５３２に出力し、ロータ３０の逆回転時には、駆動電極２２１，２２３にそれぞれ対応する信号を選択して第２ゲートドライバ５３２に出力する。
スイッチ回路５４は、ＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴで構成されるスイッチ５４１，５４２，５４５，５４７と、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴで構成されるスイッチ５４３，５４４，５４６，５４８とで構成されている。これらの各スイッチ５４１〜５４８は、第１ゲートドライバ５３１、第２ゲートドライバ５３２によってゲートに加えられる電圧が制御されることで、オンオフ制御されている。
なお、第２ゲートドライバ５３２は、正逆切替回路５９２に接続されており、ロータ３０の正回転時には、スイッチ５４２，５４３（図５中、Ｐ１）およびスイッチ５４５，５４６（Ｐ２）のみを駆動する。
なお、第２ゲートドライバ５３２は、正逆切替回路５９２に接続されており、ロータ３０の正回転時には、スイッチ５４２，５４３（図５中、Ｐ１）およびスイッチ５４５，５４６（Ｐ２）のみを駆動する。
すなわち、ロータ３０の正回転時には、スイッチ５４１，５４４を駆動する第１ゲートドライバ５３１と、スイッチ５４２，５４３（Ｐ１）およびスイッチ５４５，５４６（Ｐ２）を駆動する第２ゲートドライバ５３２とは、互いに反転した駆動信号で動作するため、同じＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチ５４１，５４２は、一方のスイッチ５４１がオンされている場合には他方のスイッチ５４２はオフされる。なお、同じＰチャネルＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチ５４１，５４５についても同様である。
また、同様に、ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチ５４３，５４４は、一方のスイッチ５４３がオンされている場合には他方のスイッチ５４４はオフされる（ＮチャネルＭＯＳ−ＦＥＴのスイッチ５４６，５４４についても同様）。
そして、直列に接続されたスイッチ５４１，５４４は、一方がオンの場合、他方がオフされる。同様に、直列に接続されたスイッチ５４２，５４３、あるいは、スイッチ５４５，５４６も、一方がオンの場合、他方がオフされる。
これらのスイッチ５４１〜５４４（あるいはスイッチ５４１，５４５，５４６，５４４）は、第１ゲートドライバ５３１、第２ゲートドライバ５３２により、圧電素子２２に対してブリッジ接続され、ブリッジの対角に位置する一対のスイッチ５４１，５４３（またはスイッチ５４１，５４６）で構成されるスイッチ回路と、他の一対のスイッチ５４２，５４４（またはスイッチ５４５，５４４）で構成されるスイッチ回路とは、交互にオンオフ制御される。これにより、電源５５によって印加される所定の電源電圧が交番する矩形波電圧に変換され、圧電アクチュエータ２０に印加される。すなわち、第１電源５５１および第２電源５５２により、駆動電極２２１，２２２と補強板２１（図３）との間で圧電素子２２に交流電圧が印加され、ロータ３０は正方向に回転する。
そして、直列に接続されたスイッチ５４１，５４４は、一方がオンの場合、他方がオフされる。同様に、直列に接続されたスイッチ５４２，５４３、あるいは、スイッチ５４５，５４６も、一方がオンの場合、他方がオフされる。
これらのスイッチ５４１〜５４４（あるいはスイッチ５４１，５４５，５４６，５４４）は、第１ゲートドライバ５３１、第２ゲートドライバ５３２により、圧電素子２２に対してブリッジ接続され、ブリッジの対角に位置する一対のスイッチ５４１，５４３（またはスイッチ５４１，５４６）で構成されるスイッチ回路と、他の一対のスイッチ５４２，５４４（またはスイッチ５４５，５４４）で構成されるスイッチ回路とは、交互にオンオフ制御される。これにより、電源５５によって印加される所定の電源電圧が交番する矩形波電圧に変換され、圧電アクチュエータ２０に印加される。すなわち、第１電源５５１および第２電源５５２により、駆動電極２２１，２２２と補強板２１（図３）との間で圧電素子２２に交流電圧が印加され、ロータ３０は正方向に回転する。
一方、ロータ３０の逆回転時には、第２ゲートドライバ５３１は、スイッチ５４５，５４６（Ｐ２）の代わりにスイッチ５４７，５４８（Ｐ３）を駆動し、スイッチ５４１，５４２，５４３，５４４（またはスイッチ５４１，５４７，５４８，５４４）が、圧電素子２２に対してブリッジ接続され、スイッチ５４１，５４３（およびスイッチ５４１，５４８）で構成されるスイッチ回路と、スイッチ５４４，５４２（またはスイッチ５４４，５４７）で構成されるスイッチ回路とが、交互にオンオフ制御される。すなわち、第１電源５５１および第３電源５５３により、駆動電極２２１，２２３と補強板２１（図３）との間で圧電素子２２に交流電圧が印加され、ロータ３０が逆方向に回転する。
なお、各スイッチ５４１〜５４８のオンオフを切り替える際に、直列に接続されたスイッチ５４１，５４４や、スイッチ５４２，５４３（あるいはスイッチ５４５，５４６やスイッチ５４７，５４８）が同時にオンとなってしまうと、貫通電流が流れてしまう。この貫通電流は、圧電アクチュエータ２０の駆動動作に利用されないために消費電力の浪費になり、かつ、スイッチ素子の焼き付け等の原因となってしまう。このため、デットタイム生成回路５２において、一方のスイッチがオフされてから、所定時間（デットタイム）経過後に他方のスイッチをオンすることで、貫通電流を防止している。
次に、位相差検出手段６０は、バンドパスフィルタ（ＢＰＦ）６１、信号増幅器（ＡＭＰ）６２、コンパレータ（ＣＭＰ）６３、位相シフト器６４、位相比較器６５、およびローパスフィルタ（ＬＰＦ）６６を備えて構成されている。
バンドパスフィルタ（単峰フィルタ）６１は、圧電アクチュエータ２０の振動状態を示す振動信号について、所定の周波数帯域に含まれる周波数成分だけ通過させ、それ以外の周波数成分を減衰させるフィルタである。
なお、振動信号は、ロータ３０の正転逆転に応じて、駆動電極２２２，２２３のうち駆動信号が供給されない一方を通じて（図５のＰ２，Ｐ３参照）検出される。ここで、振動信号は、腕部２３（図５中、Ｎ）における電位を基準信号として、この基準信号に対する駆動電極２２２の電位の差、あるいは基準信号に対する駆動電極２２３の電位の差、つまりは、腕部２３に対する駆動電極２２２，２２３の差動信号により検出される。
バンドパスフィルタ６１を通過した振動信号は、信号増幅器６２で増幅され、コンパレータ６３で所定の閾値と比較されて２値化され、このように矩形波に整形された振動信号Ｇが位相シフト器６４に出力される。
バンドパスフィルタ（単峰フィルタ）６１は、圧電アクチュエータ２０の振動状態を示す振動信号について、所定の周波数帯域に含まれる周波数成分だけ通過させ、それ以外の周波数成分を減衰させるフィルタである。
なお、振動信号は、ロータ３０の正転逆転に応じて、駆動電極２２２，２２３のうち駆動信号が供給されない一方を通じて（図５のＰ２，Ｐ３参照）検出される。ここで、振動信号は、腕部２３（図５中、Ｎ）における電位を基準信号として、この基準信号に対する駆動電極２２２の電位の差、あるいは基準信号に対する駆動電極２２３の電位の差、つまりは、腕部２３に対する駆動電極２２２，２２３の差動信号により検出される。
バンドパスフィルタ６１を通過した振動信号は、信号増幅器６２で増幅され、コンパレータ６３で所定の閾値と比較されて２値化され、このように矩形波に整形された振動信号Ｇが位相シフト器６４に出力される。
位相シフト器６４は、入力された振動信号Ｇの位相を所定の目標位相差分シフトし、シフト振動信号Ｈを出力するものであり、この位相シフト器６４は、目標位相差の設定に関して、当該目標位相差を可変とする制御信号Ｂを発する制御信号源６４１を有する。
制御信号源６４１は、プリンタ１における紙送り指令などの入力に応じて、制御信号Ｂを出力し、本実施形態では、この制御信号Ｂの指令値は電圧であって、指令値を直線的（リニア）に可変することができる。
制御信号源６４１は、プリンタ１における紙送り指令などの入力に応じて、制御信号Ｂを出力し、本実施形態では、この制御信号Ｂの指令値は電圧であって、指令値を直線的（リニア）に可変することができる。
ここで、位相シフト器６４は、図４で示した位相差制御範囲ＰＲの両端の値である位相差Ｐ１，Ｐ２を内部に保持しており、この位相差Ｐ１，Ｐ２の間の位相差制御範囲ＰＲ内において、制御信号Ｂの指令値に応じた比率となる値を目標位相差として設定する。
すなわち、目標位相差をＳＰ、制御信号Ｂの電圧指令値をＶＤ、制御信号Ｂの最大電圧をＶＤＦｕｌｌと置くと、目標位相差ＳＰの設定は、次式（１）により行われる。
すなわち、目標位相差をＳＰ、制御信号Ｂの電圧指令値をＶＤ、制御信号Ｂの最大電圧をＶＤＦｕｌｌと置くと、目標位相差ＳＰの設定は、次式（１）により行われる。
〔数式〕
ＳＰ＝Ｐ１−（Ｐ１−Ｐ２）×ＶＤ／ＶＤＦｕｌｌ ・・・（１）
ＳＰ＝Ｐ１−（Ｐ１−Ｐ２）×ＶＤ／ＶＤＦｕｌｌ ・・・（１）
例えば、制御信号Ｂの指令値において、ＶＤ／ＶＤＦｕｌｌが０．２５であって、図４に示すようにＰ１が１２０°、Ｐ２が１００°のとき、上記の式（１）により、目標位相差ＳＰは、１１５°となり、位相シフト器６４は、振動信号Ｇの位相にこの１１５°が加算シフトされたシフト振動信号Ｈを出力する。
位相比較器６５は、位相シフト器６４から出力されたシフト振動信号Ｈの位相と、電圧制御発振器５１から出力された駆動信号Ａの位相とを比較し、その位相差の目標位相差ＳＰに対する偏差を出力する。ここで、前述の通り、位相シフト器６４において、シフト振動信号Ｈの位相は目標位相差ＳＰ分だけシフトしているので、位相比較器６５の出力が零に近づくほど、振動信号Ｇと駆動信号Ａとの位相差は目標位相差ＳＰに近づいていることになる。
ローパスフィルタ６６は、所定の周波数以下の周波数成分だけ通過させ、所定の周波数以上の周波数成分は減衰させるフィルタであり、積分回路として機能する。
以上の位相差検出手段６０によれば、シフト振動信号Ｈの位相と駆動信号Ａの位相との差分、すなわち、振動信号Ｇと駆動信号Ａとの位相差の目標位相差ＳＰに対する偏差がローパスフィルタ６６を介して電圧制御発振器５１に出力されることにより、電圧制御発振器５１は、当該位相差を解消し得る周波数で駆動信号を発振する。
以上の位相差検出手段６０によれば、シフト振動信号Ｈの位相と駆動信号Ａの位相との差分、すなわち、振動信号Ｇと駆動信号Ａとの位相差の目標位相差ＳＰに対する偏差がローパスフィルタ６６を介して電圧制御発振器５１に出力されることにより、電圧制御発振器５１は、当該位相差を解消し得る周波数で駆動信号を発振する。
［６．圧電アクチュエータの駆動制御］
次に、駆動制御装置５０による圧電アクチュエータ２０の駆動制御について説明する。
図７は、図５におけるＡ、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの各箇所における信号波形をそれぞれ示し、駆動制御装置５０におけるタイミングチャートとして参照できる。
図７中、Ａは、電圧制御発振器５１が発振した駆動信号の信号波形を示す。また、Ｂは、制御信号源６４１が出力する制御信号を示し、図７では、制御信号Ｂの電圧を直線的（リニア）に増加させた様子を示した。
そしてＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆは、第１、第２ゲートドライバ５３１，５５２により、各スイッチ５４１〜５４８においてスイッチングされる駆動信号の波形を示し、これらの駆動信号を、圧電アクチュエータ２０に供給される交番電圧としても示した（図７中、ＰＮ間 Ｎ基準（ＰはＰ１，Ｐ２，Ｐ３を含む））。なお、図７ではデットタイムの図示を省略した。一方、Ｇは、位相シフト器６４に入力される振動信号を示し、Ｈは、位相シフト器６４の出力を示す。
次に、駆動制御装置５０による圧電アクチュエータ２０の駆動制御について説明する。
図７は、図５におけるＡ、Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの各箇所における信号波形をそれぞれ示し、駆動制御装置５０におけるタイミングチャートとして参照できる。
図７中、Ａは、電圧制御発振器５１が発振した駆動信号の信号波形を示す。また、Ｂは、制御信号源６４１が出力する制御信号を示し、図７では、制御信号Ｂの電圧を直線的（リニア）に増加させた様子を示した。
そしてＣ，Ｄ，Ｅ，Ｆは、第１、第２ゲートドライバ５３１，５５２により、各スイッチ５４１〜５４８においてスイッチングされる駆動信号の波形を示し、これらの駆動信号を、圧電アクチュエータ２０に供給される交番電圧としても示した（図７中、ＰＮ間 Ｎ基準（ＰはＰ１，Ｐ２，Ｐ３を含む））。なお、図７ではデットタイムの図示を省略した。一方、Ｇは、位相シフト器６４に入力される振動信号を示し、Ｈは、位相シフト器６４の出力を示す。
なお、圧電アクチュエータ２０の非駆動状態であるブレーキ区間Ｘでは、スイッチ５４１，５４２，５４５，５４７をオフ、スイッチ５４３，５４４，５４６，５４８をオンすることで圧電アクチュエータ２０を流れる電流を停止して非駆動状態としている。なお、ブレーキの態様はこれに限らず、例えば、ブレーキ区間Ｘで、スイッチ５４１〜５４８をすべてオフすることで圧電アクチュエータ２０の電流を停止し非駆動状態とすることも可能である。
位相シフト器６４は、前述の式（１）により、制御信号Ｂの指令値である電圧Ｖに応じた比率で目標位相差ＳＰを設定し、この目標位相差ＳＰの分、振動信号Ｇの位相をシフトする。
ここで、制御信号源６４１によって制御信号Ｂの電圧Ｖがリニアに可変制御されることで、目標位相差ＳＰの値が変わり、これに伴い、振動信号Ｇの位相シフト量が振動信号Ｇの周期ごとに変わるとともに、振動信号Ｇと駆動信号Ａとの位相差のフィードバックを通じて駆動信号Ａの周波数も変更される。本実施形態では、振動信号Ｇの１周期ごとに駆動信号Ａの周波数が可変となっている。
ここで、制御信号源６４１によって制御信号Ｂの電圧Ｖがリニアに可変制御されることで、目標位相差ＳＰの値が変わり、これに伴い、振動信号Ｇの位相シフト量が振動信号Ｇの周期ごとに変わるとともに、振動信号Ｇと駆動信号Ａとの位相差のフィードバックを通じて駆動信号Ａの周波数も変更される。本実施形態では、振動信号Ｇの１周期ごとに駆動信号Ａの周波数が可変となっている。
具体的に、圧電アクチュエータ２０のブレーキ区間Ｘから、紙送り指令などの入力に応じて制御信号Ｂの電圧Ｖを徐々に上げると、位相シフト器６４でシフトされる位相シフト量、すなわち目標位相差ＳＰは、位相差Ｐ１（図４）から位相差Ｐ２（図４）に向かって遷移していく。これにより、駆動信号Ａの周波数が高くなってロータ３０の回転速度は次第に増加し、最大の回転数に到達する。
なお、制御信号Ｂの電圧Ｖが変化する態様は、図７に示した例に限らない。例えば、圧電アクチュエータ２０を非駆動状態から駆動状態に切り替える際にすぐ、制御信号Ｂの電圧Ｖを大きくして目標位相差ＳＰを位相差Ｐ２に近い値に設定することにより、ブレーキ区間Ｘから即、例えば駆動信号Ａの３パルス分などのごく短い期間でロータ３０を高速に駆動することも可能となる。このような駆動制御は、紙送り指令等に応じて間欠的に駆動する場合に好適である。
さらに、制御信号Ｂの電圧Ｖを上下し、ロータ３０の加速、減速を繰り返すことも可能であり、これにより、ロータ３０に設けられた歯車４１と、ローラ５に設けられた歯車４２との間で生じやすい音鳴りを防止できる。すなわち、駆動制御装置５０は、リニアに可変される指令値に応じてロータ３０を駆動制御可能であって、分解能が高いため、歯車４１，４２のギアピッチに対応する僅かな期間における加速および減速をも実現できる。
このような駆動制御装置５０による圧電アクチュエータ２０の駆動特性は、前述した図４の通りであり、目標位相差ＳＰが可変に制御されることで、位相差に駆動周波数が追従してロータ３０の回転ないし圧電アクチュエータ２０の電流を可変にでき、スピードコントロールが可能となる。
ここで、本実施形態では、圧電アクチュエータ２０の駆動特性（図４）を見込んで、その位相差制御範囲ＰＲの範囲内で目標位相差ＳＰを可変に設定している。このように、駆動制御装置５０において、圧電アクチュエータ２０の駆動特性と連動する駆動制御を実施することにより、駆動制御に係る設定パラメータが目標位相差ＳＰの１つだけで済み、最低限のパラメータによる簡略な駆動制御を実現できる。
なお、駆動信号Ａの周波数と回転数（または電流値）とをテーブル化してコントローラ等に保持し、このテーブル情報に基いて、目標位相差ＳＰを調整することにより、駆動周波数に対する回転数（または電流値）を線形とすることができ、より容易に駆動制御できる。
なお、駆動信号Ａの周波数と回転数（または電流値）とをテーブル化してコントローラ等に保持し、このテーブル情報に基いて、目標位相差ＳＰを調整することにより、駆動周波数に対する回転数（または電流値）を線形とすることができ、より容易に駆動制御できる。
本実施形態によれば、次のような効果が得られる。
（１）プリンタ１の紙送りローラ５を駆動する圧電アクチュエータ２０の駆動制御装置５０は、圧電アクチュエータ２０を適正に動作させるために位相差フィードバックを行う基本駆動ブロックＢ１００からなり、目標位相差ＳＰを目標として位相差をフィードバックし、この位相差に追従させる形で駆動信号Ａの周波数を可変制御するとともに、このような駆動制御の指標となるパラメータである目標位相差ＳＰが制御信号Ｂの電圧Ｖに応じて可変とされる構成とした。これにより、圧電アクチュエータ２０の振動特性や振動体２０Ａとロータ３０との加圧条件等による駆動特性に倣い、位相差制御範囲ＰＲにおいて制御信号Ｂの電圧Ｖに応じた比率に目標位相差ＳＰの値を調整することが可能となるので、この目標位相差ＳＰの調整により、スピードコントロールを実現できる。
したがって、基本駆動ブロックＢ１００に処理回路を付加することを不要にでき、簡略な構成のままで、スピードコントロールを実現できる。
また、駆動信号Ａの周波数が位相差の制御を通じて可変とされることで、駆動周波数に対する駆動特性が線形とはならない共振型の圧電アクチュエータ２０において、安定的に駆動できる。
（１）プリンタ１の紙送りローラ５を駆動する圧電アクチュエータ２０の駆動制御装置５０は、圧電アクチュエータ２０を適正に動作させるために位相差フィードバックを行う基本駆動ブロックＢ１００からなり、目標位相差ＳＰを目標として位相差をフィードバックし、この位相差に追従させる形で駆動信号Ａの周波数を可変制御するとともに、このような駆動制御の指標となるパラメータである目標位相差ＳＰが制御信号Ｂの電圧Ｖに応じて可変とされる構成とした。これにより、圧電アクチュエータ２０の振動特性や振動体２０Ａとロータ３０との加圧条件等による駆動特性に倣い、位相差制御範囲ＰＲにおいて制御信号Ｂの電圧Ｖに応じた比率に目標位相差ＳＰの値を調整することが可能となるので、この目標位相差ＳＰの調整により、スピードコントロールを実現できる。
したがって、基本駆動ブロックＢ１００に処理回路を付加することを不要にでき、簡略な構成のままで、スピードコントロールを実現できる。
また、駆動信号Ａの周波数が位相差の制御を通じて可変とされることで、駆動周波数に対する駆動特性が線形とはならない共振型の圧電アクチュエータ２０において、安定的に駆動できる。
（２）加えて、リニアに変更される制御信号Ｂの電圧Ｖに応じて目標位相差ＳＰが設定され、この目標位相差ＳＰと、振動信号Ｇと、駆動信号Ａとに基づいて目標位相差ＳＰに対する位相差の偏差が検出されるので、この位相差が検出される度に駆動信号Ａの周波数を変更し、スピードコントロールを実施できる。すなわち、制御信号Ｂの電圧Ｖがリニアに可変とされるため、制御周期が位相差偏差の検出周期に対応し、位相差偏差が検出される毎に、駆動信号Ａの周波数が変更される。このため、駆動信号Ａの複数周期や振動信号Ｇの複数周期を１制御周期として駆動周波数や駆動パルス幅を複数の値に切り替えた場合等と比べ、分解能を十分に高くできる。
（３）さらに、位相差偏差の検出毎に駆動信号Ａの周波数が変更されており、制御信号Ｂの指令値が変わると即、駆動周波数が変更されるので、応答性を十分に高くできる。これにより、制御信号Ｂの電圧Ｖを駆動開始時から大きくして、ブレーキ区間Ｘから、ごく短い期間でロータ３０を高速に駆動することも可能となるため、圧電アクチュエータ２０の応答時間を短縮できる。
（４）また、このように制御信号Ｂの電圧Ｖに応じて目標位相差ＳＰを可変制御するため、Ｄ級増幅器を用いるＰＷＭ駆動方式において駆動パルス幅を可変とするために用いられる、駆動信号よりも高周波の基準信号は不要である。このため、低電流化できるとともに設計も容易化できる。さらに、電圧を直接制御しないので、回路効率が低下しない。
（５）プリンタ１は、駆動制御装置５０の回路効率が良好であることから、電気エネルギ効率に優れる。また、駆動制御装置５０をプリンタ１の紙送りローラ５の駆動に用いることにより、紙送りの応答性および分解能を大きく向上させることができ、印字の高速化に寄与できる。
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
前記実施形態におけるスピードコントロールでは、圧電アクチュエータ２０の駆動状態を検出していなかったが、本実施形態以降のように、圧電アクチュエータ２０の駆動状態を検出し、これに基いて駆動制御を行ってもよい。
以下、第１実施形態の駆動制御装置５０において、圧電アクチュエータ２０の駆動状態を検出する手段を付加した例を示す。
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
前記実施形態におけるスピードコントロールでは、圧電アクチュエータ２０の駆動状態を検出していなかったが、本実施形態以降のように、圧電アクチュエータ２０の駆動状態を検出し、これに基いて駆動制御を行ってもよい。
以下、第１実施形態の駆動制御装置５０において、圧電アクチュエータ２０の駆動状態を検出する手段を付加した例を示す。
図８は、本実施形態における圧電アクチュエータ２０の駆動制御装置５０Ａの構成を示すブロック図である。
駆動制御装置５０Ａは、第１実施形態の駆動制御装置５０（図５）の構成に加えて、圧電アクチュエータ２０を流れる電流を検出する電流検出器９１と、圧電アクチュエータ２０の所望の駆動状態を実現する電流指令値を出力する電流指令値源９２と、電流検出器９１で検出された電流値と、電流指令値源９２から出力された電流指令値とに基いて、制御信号源６４１に対して電流制御信号Ｉを出力する電流制御器９３とを備える。
駆動制御装置５０Ａは、第１実施形態の駆動制御装置５０（図５）の構成に加えて、圧電アクチュエータ２０を流れる電流を検出する電流検出器９１と、圧電アクチュエータ２０の所望の駆動状態を実現する電流指令値を出力する電流指令値源９２と、電流検出器９１で検出された電流値と、電流指令値源９２から出力された電流指令値とに基いて、制御信号源６４１に対して電流制御信号Ｉを出力する電流制御器９３とを備える。
そして、制御信号源６４１は、電流制御器９３からの電流制御信号Ｉの入力により、制御信号Ｂの電圧指令値を変更し、これを受けて目標位相差が変わり、駆動信号Ａの周波数も変更される。つまり、本実施形態では、圧電アクチュエータ２０の電流値によるフィードバック制御が行われる。
このような本実施形態では、前述の効果に加えて、次のような効果も得られる。
（６）制御信号源６４１が発する制御信号Ｂの指令値を圧電アクチュエータ２０の電流値に基いて調整可能となり、この制御信号Ｂの指令値による目標位相差の設定、位相差のフィードバックによる駆動周波数の変更を通じて、圧電アクチュエータ２０における振動状態を制御可能となる。このような電流値のフィードバックにより、制御信号源６４１における制御信号Ｂの指令値を単に可変とする場合に比べて、安定してかつ精度の高いスピードコントロールを行うことができる。
（６）制御信号源６４１が発する制御信号Ｂの指令値を圧電アクチュエータ２０の電流値に基いて調整可能となり、この制御信号Ｂの指令値による目標位相差の設定、位相差のフィードバックによる駆動周波数の変更を通じて、圧電アクチュエータ２０における振動状態を制御可能となる。このような電流値のフィードバックにより、制御信号源６４１における制御信号Ｂの指令値を単に可変とする場合に比べて、安定してかつ精度の高いスピードコントロールを行うことができる。
〔第３実施形態〕
次に本発明の第３実施形態について説明する。
図９は、本実施形態の駆動制御装置５０Ｂを示す。
駆動制御装置５０Ｂは、第１実施形態の駆動制御装置５０（図５）の構成に加えて、ロータ３０の回転数を検出する回転数検出器１０１と、圧電アクチュエータ２０の所望の駆動状態を実現する回転数指令値を出力する回転数指令値源１０２と、回転数検出器１０１で検出された回転数と、回転数指令値源１０２から出力された回転数指令値とに基いて、制御信号源６４１に対して回転数制御信号Ｊを出力する回転数制御器１０３とを備える。
回転数検出器１０１は、例えば、ロータ３０と一体の歯車４１（図２）の回転数を検出する回転センサ１５を含んで構成される。
次に本発明の第３実施形態について説明する。
図９は、本実施形態の駆動制御装置５０Ｂを示す。
駆動制御装置５０Ｂは、第１実施形態の駆動制御装置５０（図５）の構成に加えて、ロータ３０の回転数を検出する回転数検出器１０１と、圧電アクチュエータ２０の所望の駆動状態を実現する回転数指令値を出力する回転数指令値源１０２と、回転数検出器１０１で検出された回転数と、回転数指令値源１０２から出力された回転数指令値とに基いて、制御信号源６４１に対して回転数制御信号Ｊを出力する回転数制御器１０３とを備える。
回転数検出器１０１は、例えば、ロータ３０と一体の歯車４１（図２）の回転数を検出する回転センサ１５を含んで構成される。
そして、制御信号源６４１は、回転数制御器１０３からの回転数制御信号Ｊの入力により、制御信号Ｂの電圧指令値を変更し、これを受けて目標位相差が変わり、駆動信号Ａの周波数も変更される。つまり、本実施形態では、ロータ３０の回転数によるフィードバック制御が行われる。
このような本実施形態では、前述の効果に加えて、次のような効果も得られる。
（７）前記第２実施形態では、圧電アクチュエータ２０を流れる電流値に基づいて制御を行っていたが、圧電アクチュエータ２０は摩擦によってロータ３０を回転駆動するため、すべり等が生じる可能性もあり、電流値の制御だけでは多少の誤差が生じる虞があった。これに対して本実施形態の構成によれば、直接ロータ３０ないし歯車４１の回転数を検出しているので、より安定して一層精度の高いスピードコントロールを行うことができる。
（７）前記第２実施形態では、圧電アクチュエータ２０を流れる電流値に基づいて制御を行っていたが、圧電アクチュエータ２０は摩擦によってロータ３０を回転駆動するため、すべり等が生じる可能性もあり、電流値の制御だけでは多少の誤差が生じる虞があった。これに対して本実施形態の構成によれば、直接ロータ３０ないし歯車４１の回転数を検出しているので、より安定して一層精度の高いスピードコントロールを行うことができる。
〔第４実施形態〕
次に本発明の第４実施形態について説明する。
図１０に示す本実施形態の駆動制御装置５０Ｃは、第４実施形態の電流値に基づく駆動制御と、第５実施形態の回転数に基づく駆動制御とを組み合わせたものである。
すなわち、駆動制御装置５０Ｃは、電流検出器９１、電流制御器９３、回転数検出器１０１、回転数指令値源１０２、および回転数制御器１０３を備えている。
次に本発明の第４実施形態について説明する。
図１０に示す本実施形態の駆動制御装置５０Ｃは、第４実施形態の電流値に基づく駆動制御と、第５実施形態の回転数に基づく駆動制御とを組み合わせたものである。
すなわち、駆動制御装置５０Ｃは、電流検出器９１、電流制御器９３、回転数検出器１０１、回転数指令値源１０２、および回転数制御器１０３を備えている。
回転数制御器１０３は、回転数指令値源１０２からの回転数指令値と、回転数検出器１０１で検出される回転数とに基いて回転数制御信号Ｊを電流指令値源９２に出力する。
電流指令値源９２は、回転数制御信号Ｊに基いて電流指令値を電流制御器９３に出力し、これを受けて、電流制御器９３は、制御信号源６４１に電流制御信号Ｉを出力する。
従って、本実施形態におけるフィードバック制御では、ロータ回転数に基づく制御ループがメジャーループとされ、電流値に基づく制御ループがマイナーループとされている。
電流指令値源９２は、回転数制御信号Ｊに基いて電流指令値を電流制御器９３に出力し、これを受けて、電流制御器９３は、制御信号源６４１に電流制御信号Ｉを出力する。
従って、本実施形態におけるフィードバック制御では、ロータ回転数に基づく制御ループがメジャーループとされ、電流値に基づく制御ループがマイナーループとされている。
このような本実施形態では、前述の効果に加えて、次のような効果も得られる。
（８）圧電アクチュエータ２０によって回転駆動されるロータ３０の回転数と、圧電アクチュエータ２０を流れる電流値との２つのパラメータに基づいて圧電アクチュエータ２０における振動状態を制御しているので、ロータ３０の回転数（回転速度）をより安定的により正確に制御することができる。
（８）圧電アクチュエータ２０によって回転駆動されるロータ３０の回転数と、圧電アクチュエータ２０を流れる電流値との２つのパラメータに基づいて圧電アクチュエータ２０における振動状態を制御しているので、ロータ３０の回転数（回転速度）をより安定的により正確に制御することができる。
〔本発明の変形例〕
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形や改良が許容される。
例えば、前記各実施形態における位相差検出手段６０は、位相シフト器６４、位相比較器６５等を有し、位相シフト器６４に目標位相差ＳＰが設定されており、位相比較器６５からの出力が小さくなるように制御することで目標位相差に制御できていたが、これに限らず、目標位相差と、振動信号の位相と、駆動信号の位相とに基いて、目標位相差に対する振動信号と駆動信号との位相差の偏差を検出する限り、位相差検出手段の構成は任意である。例えば、位相差検出手段６０（図５）がハードウェアではなくコンピュータに制御プログラムを組み込むことで構成されている場合には、位相シフト器６４を設けずに位相比較器６５に目標位相差ＳＰを設定しておき、位相比較器６５で直接位相差を算出してその位相差と目標位相差ＳＰとを比較し、目標位相差ＳＰに対する位相差の偏差を検出するようにしてもよい。
本発明は、前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種の変形や改良が許容される。
例えば、前記各実施形態における位相差検出手段６０は、位相シフト器６４、位相比較器６５等を有し、位相シフト器６４に目標位相差ＳＰが設定されており、位相比較器６５からの出力が小さくなるように制御することで目標位相差に制御できていたが、これに限らず、目標位相差と、振動信号の位相と、駆動信号の位相とに基いて、目標位相差に対する振動信号と駆動信号との位相差の偏差を検出する限り、位相差検出手段の構成は任意である。例えば、位相差検出手段６０（図５）がハードウェアではなくコンピュータに制御プログラムを組み込むことで構成されている場合には、位相シフト器６４を設けずに位相比較器６５に目標位相差ＳＰを設定しておき、位相比較器６５で直接位相差を算出してその位相差と目標位相差ＳＰとを比較し、目標位相差ＳＰに対する位相差の偏差を検出するようにしてもよい。
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、例えば、スイッチ回路５４やデットタイム生成回路５２等は実施にあたって適宜構成すればよい。
また、図４で示した圧電アクチュエータ２０の駆動特性は一例に過ぎず、目標位相差や位相差制御範囲の具体的な値などについても、前記各実施形態に何ら限定されない。前記実施形態で示した目標位相差の算出に係る数式も一例である。
前記実施形態では、駆動信号Ａ（図７）は矩形波であったが、これに限らず、駆動信号の波形としてサイン波、のこぎり波、三角波なども採用できる。
また、前記実施形態では、制御信号Ａは電圧Ｖを指令値とするものであったが、これに限らず、ビット列で表すデータ値の大きさを指令値とするデータ信号や、パルス幅を指令値とするＰＷＭ信号なども本発明の制御信号として採用し得る。
また、前記実施形態では、制御信号Ａは電圧Ｖを指令値とするものであったが、これに限らず、ビット列で表すデータ値の大きさを指令値とするデータ信号や、パルス幅を指令値とするＰＷＭ信号なども本発明の制御信号として採用し得る。
本発明は、プリンタの紙送り機構に限らず、プリンタのインクジェットヘッドにも適用でき、また、前記実施形態のプリンタに適用されるものに限らず、各種の電子機器に適用可能である。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、電子時計、携帯電話、非接触ＩＣカード、パソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）等が例示できる。
また、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、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、乗り物並びに人形などの可動玩具類の駆動機構および姿勢補正機構、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。
なお、被駆動体としては、回転駆動されるロータ、直線駆動されるリニア駆動体などを採用でき、被駆動体の駆動方向は限定されない。
ここで、各種の電子機器としては、電子時計、携帯電話、非接触ＩＣカード、パソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）等が例示できる。
また、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、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、乗り物並びに人形などの可動玩具類の駆動機構および姿勢補正機構、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。
なお、被駆動体としては、回転駆動されるロータ、直線駆動されるリニア駆動体などを採用でき、被駆動体の駆動方向は限定されない。
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。
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。
１・・・プリンタ（電子機器）、５・・・ローラ、２０・・・圧電アクチュエータ、２０Ａ・・・振動体、２２・・・圧電素子、３０・・・ロータ（被駆動体）、５０，５０Ａ〜５０Ｃ・・・駆動制御装置、５１・・・電圧制御発振器（周波数制御手段）、６０・・・位相差検出手段、９１・・・電流検出器、９３・・・電流制御器、１０１・・・回転数検出器（移動量検出器）、１０３・・・回転数制御器（移動量制御器）、６４１・・・制御信号源、Ａ・・・駆動信号、Ｂ・・・制御信号、Ｇ・・・振動信号、Ｉ・・・電流制御信号、Ｊ・・・回転数制御信号、ＰＲ・・・位相差制御範囲、ＳＰ・・・目標位相差。
Claims (7)
- 圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の供給により振動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の駆動制御装置であって、
前記駆動信号の位相と、前記振動体の振動状態を示す振動信号の位相と、これら駆動信号と振動信号との位相差に関し前記被駆動体を駆動可能な位相差制御範囲内において当該位相差の目標値として設定される目標位相差と、に基いて、前記目標位相差に対する前記位相差の偏差を検出する位相差検出手段と、
前記偏差に基いて前記駆動信号の周波数を可変に制御する周波数制御手段とを備え、
前記目標位相差は、前記位相差制御範囲において、直線的に指令値が可変できる制御信号の当該指令値に応じた比率で設定される
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。 - 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、
前記圧電アクチュエータを流れる電流値を検出する電流検出器と、
前記圧電アクチュエータの所望の駆動状態を実現する電流指令値と前記電流検出器で検出された電流値とに基いて電流制御信号を出力する電流制御器とを備え、
前記位相差検出手段は、前記電流制御信号の入力に基いて前記制御信号の指令値を可変とする制御信号源を有する
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。 - 請求項１または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、
前記被駆動体の移動量を検出する移動量検出器と、
前記被駆動体の所望の移動量を実現する移動量指令値と前記移動量検出器で検出された移動量とに基いて移動量制御信号を出力する移動量制御器とを備え、
前記位相差検出手段は、前記移動量制御信号の入力に基いて前記制御信号の指令値を可変とする制御信号源を有する
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。 - 請求項１から３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、
前記振動体は、複数の振動モードで振動し、前記駆動信号は、単相である
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動制御装置。 - 圧電アクチュエータと、この圧電アクチュエータで駆動される被駆動体と、請求項１から４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。 - 請求項５の電子機器は、紙送り手段を備えたプリンタであり、
前記被駆動体は、前記紙送り手段が有するローラである
ことを特徴とする電子機器。 - 圧電素子を有しこの圧電素子への駆動信号の供給により振動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の駆動制御方法であって、
前記駆動信号の位相と、前記振動体の振動状態を示す振動信号の位相と、これら駆動信号と振動信号との位相差に関し前記被駆動体を駆動可能な位相差制御範囲内において当該位相差の目標値として設定される目標位相差と、に基いて、前記目標位相差に対する前記位相差の偏差を検出する位相差検出工程と、
前記偏差に基いて前記駆動信号の周波数を可変に制御する周波数制御工程とを備え、
前記位相差検出工程では、前記位相差制御範囲において、直線的に指令値が可変できる制御信号の当該指令値に応じた比率で前記目標位相差を設定する
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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