JP4438278B2 - 振動体駆動制御装置、駆動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法 - Google Patents
振動体駆動制御装置、駆動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動体駆動制御装置、駆動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法に関する。例えば、交流電圧信号の印加によって振動する振動体の駆動を制御する振動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法、振動体を有する振動体駆動機構により駆動される駆動体の駆動を制御する駆動体駆動制御装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
交流電圧信号を印加することにより振動する振動体、例えば、圧電素子などがある。また、圧電素子の振動運動を利用する振動体駆動機構として、例えば、圧電アクチュエータが知られている。圧電アクチュエータは、２枚の板状の圧電素子と、この圧電素子の間に挟持され圧電素子の振動により振動される板状の板状体と、２枚の圧電素子のそれぞれに設けられた電極とを備えて構成されている。
このような構成において、電極に交流電圧を印加すると圧電素子が振動する。すると、この圧電素子の振動により板状体が振動される。この板状体の表面の一部を、例えばロータなどの駆動体に摩擦接触させることにより、ロータを回転させることができる。
【０００３】
ところで、圧電素子は、振動する際の周波数である共振周波数をそれぞれ有する。振動体駆動機構の駆動（振動）は、圧電素子に印加する交流電圧の電圧よりも交流電圧の周波数に依存し、交流電圧の周波数が共振周波数に一致するかもしくは共振周波数付近であれば圧電素子を振動させることができる。つまり、振動体にある程度大きな振動を励振して振動体駆動機構を駆動させ、例えば、ロータを回転駆動させることができる交流電圧の周波数範囲、つまり駆動周波数範囲が存在する。
このため従来は、圧電素子に共振周波数の交流電圧を印加することにより、振動体駆動機構を駆動することが広く行われている（例えば、超音波モータについて、特許文献１、２、３、４、５を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−９５６８６号公報
【特許文献２】
特開平５−１７６５６２号公報
【特許文献３】
特開平５−１９９７７６号公報
【特許文献４】
特開平６−３８５５４号公報
【特許文献５】
特開平１０−１１６１２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動体の振動を発生させて振動体駆動機構を駆動し、例えばロータを回転させる駆動周波数範囲は、周囲の温度変化により変化することが知られている。
例えば、図１３は、温度が異なる場合に、圧電素子に印加する交流電圧の周波数と振動体駆動機構の振動により回転されるロータの回転数との関係の一例を示す図である。（Ａ）は温度が−１０℃の場合を示しており、交流電圧の周波数が２８５から２９１ｋＨｚ程度であれば、ロータを回転させることができる。（Ｂ）は温度が２５℃の場合であり、交流電圧の周波数が２８０から２８５ｋＨｚ程度であれば、ロータを回転させることができる。（Ｃ）は温度が６０℃の場合であり、駆動電圧信号の周波数が２７４から２８０ｋＨｚ程度であれば、ロータを回転させることができる。
また、振動体駆動機構とロータとの接触圧や接触角が変化する場合にもロータを回転させる周波数が変化する。また、振動体駆動機構とロータとの間に粉塵が挟まった場合にも、突発的に振動体駆動機構を駆動させる周波数が変化する。
【０００６】
このように、振動体駆動機構を駆動させる際、ロータを回転できる駆動周波数範囲が変化するので、特定の値に固定された周波数では振動体駆動機構を駆動できず、ロータを回転させることができない場合が生じるという問題がある。特に、特定の値に固定された周波数では、−１０℃から６０℃までにわたる広い温度で振動体駆動機構を駆動できないという問題がある。また、振動体駆動機構を一旦駆動できた場合でも、駆動周波数範囲が変化した場合には、振動体駆動機構を駆動し続けることができないという問題が生じる。
【０００７】
例えば、特許文献１の如く交流電圧を一定値に固定された周波数とする場合には、固定された周波数が駆動周波数範囲から外れている場合、振動体駆動機構を駆動できないという問題がある。
特許文献２では、振動体駆動機構の起動時にはホワイトノイズにより駆動を開始できたとしても、その後に駆動周波数範囲が変化した場合には駆動を継続することができないという問題がある。
特許文献３、４、５では、振動体駆動機構の駆動状態をフィードバックして制御するため、一旦駆動が停止されてしまうとフィードバック信号が得られないので、駆動を継続できないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、従来の問題を解消し、振動体を確実に駆動できる振動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法、振動体を有する振動体駆動機構により駆動される駆動体を確実に駆動できる駆動体駆動制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動体駆動制御装置は、交流電圧信号の印加により振動する振動体の駆動を制御する振動体駆動制御装置であって、前記振動体に前記交流電圧信号を印加する交流電圧印加手段と、前記交流電圧印加手段から出力される前記交流電圧信号の周波数を所定周波数範囲において時間的に変動させる周波数変動手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成において、周波数変動手段により交流電圧信号の周波数が所定周波数範囲において時間的に変動される。この変動する周波数を有する交流電圧信号が交流電圧印加手段により振動体に印加される。ここで、周波数変動手段により交流電圧信号の周波数が所定周波数範囲で変動されると、この周波数変動幅の中に振動体を振動（駆動）させる周波数（駆動周波数範囲）が含まれる可能性が高くなる。すると、この交流電圧信号の印加によって振動体を駆動できる可能性が高くなる。
周波数変動手段が設けられているので、温度変化等により駆動周波数範囲が変化した場合であっても、駆動周波数範囲の変化は周波数変動手段による周波数の変動幅に含まれる可能性を高くできる。例えば、温度が低温から高温まで広い範囲で変化する際の駆動周波数範囲の変化範囲全域を含んで交流電圧信号の周波数を変動させれば、確実に振動体を振動させることができる。また、駆動周波数範囲が突発的に変化したとしても、この駆動周波数範囲の変化は周波数変動手段による交流電圧信号の周波数変動幅に含まれる可能性が高い。よって振動体を振動させる周波数が突発的に変化したとしても、振動体の振動を継続させることができる。
すなわち、交流電圧信号の周波数を変動させることにより、振動体を確実に駆動させることができ、また、振動体の駆動を確実に継続することができる。
【００１１】
本発明では、前記所定周波数範囲は、温度が−１０℃である場合に前記振動体を駆動させる前記交流電圧信号の周波数から温度が６０℃である場合に前記振動体を駆動させる前記交流電圧信号の周波数までの範囲であることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、温度が低温である−１０℃であっても、温度が高温である６０℃であっても、交流電圧信号は振動体を駆動させる周波数を必ず含んでいる。よって、温度が何度であっても、または、振動体を駆動させる周波数が何らかの原因で突発的に変化したとしても、振動体を確実に駆動させることができる。
【００１３】
本発明では、前記振動体の駆動を検出して駆動検出信号を出力する駆動検出手段を備え、前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数を制御することが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、振動体の駆動が駆動検出手段にて検出される。この検出結果に応じて周波数変動手段により交流電圧信号の周波数は制御される。
例えば、駆動検出手段で振動体の駆動が検出されない場合には、交流電圧信号の周波数変動幅をさらに大きくしたり、交流電圧信号の周波数変動の中心値をシフトさせるなどにより、交流電圧信号の周波数変動が駆動周波数範囲を含むようにする。すると、振動体を確実に駆動させることができる。
【００１５】
本発明では、前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段から前記駆動検出信号を受けた場合に、前記交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する周波数変動幅設定手段を備えていることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、駆動検出手段で振動体の駆動が検出される場合には、周波数変動幅設定手段により、交流電圧信号の周波数変動幅が順次小さく設定される。
交流電圧信号の周波数変動幅のうち振動体を振動させる周波数（駆動周波数範囲）から外れている周波数では、振動体を振動させることができないか、または振動体の振動が微小となる。そのため、例えば、振動体の振動で駆動体を駆動させるような場合であっても、微小な振動ではこの駆動体を駆動できないことになる。よって、駆動周波数範囲から外れた交流電圧信号の周波数は無駄なエネルギーとなる。つまり、振動体を振動させるエネルギー効率を高くするため、交流電圧信号の周波数変動幅は、駆動周波数範囲を含んでできる限り小さいことが好ましい。
そこで、振動体の駆動が検出される場合には、交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する。すると、交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる周波数を少なくすることができる。その結果、振動体を振動させるエネルギー効率を高くすることができる。
【００１７】
本発明では、前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する中心値設定手段を備えていることが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、駆動検出手段で振動体の駆動が検出結果に応じて、中心値設定手段により、交流電圧信号の周波数変動の中心値が設定される。
振動体を振動させるエネルギー効率を向上させるためには、交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れた部分ができる限り小さいことが好ましい。しかし、例えば、交流電圧信号の周波数変動の変動中心が駆動周波数範囲から外れていた場合、交流電圧信号の周波数と駆動周波数範囲との交わる部分が小さくなってしまう。すると、エネルギー効率が悪くなる。そこで、駆動検出手段による検出結果に応じて、交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する。例えば、交流電圧信号の周波数変動中心が駆動周波数範囲内に入るように設定する。すると、交流電圧信号の周波数のうち駆動周波数範囲から外れた部分を小さくすることができ、振動体を振動させるエネルギー効率を向上させることができる。
【００１９】
本発明では、前記中心値設定手段は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値に基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することが好ましい。
【００２０】
このような構成において、駆動検出信号が出力される瞬間は振動体が振動している。よって、この駆動検出信号が出力された時点で振動体に印加されていた交流電圧信号の周波数は、振動体を駆動させることができる周波数である。そこで、駆動検出信号が出力された時点の交流電圧信号の周波数値に基づいて中心値設定手段により交流電圧信号の周波数変動幅の中心値を設定する。すると、交流電圧信号の周波数変動中心値を駆動周波数範囲内に設定するなどにより、振動体を駆動させるエネルギー効率を向上させることができる。
【００２１】
本発明では、前記中心値設定手段は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値を前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定することが好ましい。
【００２２】
このような構成によれば、駆動検出信号が出力された時点で振動体に印加された交流電圧信号の周波数が、中心値設定手段により、交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定される。
駆動検出信号が出力される時点で振動体に印加された交流電圧信号の周波数は、振動体を駆動させることができる周波数である。そこで、駆動検出信号の出力時点での交流電圧信号の周波数値を交流電圧信号の周波数変動の変動中心とする。すると、交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、振動体を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００２３】
本発明では、前記中心値設定手段は、以前設定した前記変動中心と今回前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加された前記交流電圧信号の周波数の値とに基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することが好ましい。
【００２４】
このような構成において、以前に中心値設定手段により設定された交流電圧信号の周波数変動の中心値と、今回駆動検出信号が出力された時点の交流電圧信号の周波数とに基づき、中心値設定手段は、交流電圧信号の周波数変動の中心値を設定する。駆動検出信号が出力された時点の交流電圧信号の周波数は、確かに振動体を振動させる周波数、つまり駆動周波数に含まれる。しかしながら、駆動周波数範囲の中の真中であるとは限らない。そこで、駆動検出信号が出力された時点の交流電圧信号の周波数値をいくつか用いて、例えば、平均化などする。すると、周波数変動の変動中心を駆動周波数範囲の真中にできる限り近く設定することができる。周波数変動の変動中心が駆動周波数範囲の真中の周波数に近ければ、交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、振動体を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００２５】
本発明では、前記中心値設定手段は、前記交流電圧信号の周波数変動の中心値として前記振動体の共振周波数が初期設定されていることが好ましい。
【００２６】
このような構成によれば、起動時には、中心値設定手段は初期設定された振動体の共振周波数を交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定する。すると、当初からできる限り交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。
なお、初期設定する振動体の共振周波数は、標準温度、例えば２０℃での振動体の共振周波数としてもよいが、周波数変動手段に温度を測定する温度測定手段を設けて、この温度測定手段により測定された温度に応じて振動体の共振周波数を設定するようにしてもよい。振動体の共振周波数は温度により変動するので、温度測定手段により温度測定を行って、この温度に応じた共振周波数を交流電圧信号の周波数変動の変動中心に初期設定する。すると、温度がさまざまに異なる場合であっても、当初からできる限り交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、振動体を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００２７】
本発明では、前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段から前記駆動検出信号を受けた場合に前記交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する周波数変動幅設定手段を備え、前記周波数変動幅設定手段は、所定の電圧変動幅を設定する電圧変動幅設定手段であり、前記中心値設定手段は、前記電圧変動幅設定手段で設定される電圧変動の中心電圧値を設定する中心電圧設定手段であり、前記周波数変動手段は、前記電圧変動幅設定手段および前記中心電圧設定手段で設定された変動幅および中心値を有する電圧信号を電圧レベルに応じた周波数信号に変換する電圧周波数変換手段を備えていることが好ましい。
【００２８】
このような構成によれば、電圧変動幅設定手段により所定の電圧変動幅が設定され、さらに、中心値電圧設定手段により電圧変動の中心値が設定される。このように設定された変動幅および中心値を有する電圧信号が電圧周波数変換手段により電圧レベルに応じた周波数信号に変換される。すると、所定の周波数変動および周波数変動の中心値を有する周波数信号が生成される。そこで、交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号の周波数をこの周波数信号の周波数変動幅および中心値を有するように変調する。すると、交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号の周波数を所定周波数範囲において時間的に変動させることができる。
【００２９】
本発明では、前記電圧変動幅設定手段は、予め段階的に設定された周波数変動幅から所定の周波数変動幅を選択する周波数変動幅選択手段と、予め設定された周期および振幅を有する三角波を連続的に発生する三角波発生手段と、前記三角波発生手段で発生された三角波の振幅を電圧増幅させる増幅器と、前記周波数変動幅選択手段で選択された前記周波数変動幅に応じて前記増幅器の増幅度を設定する増幅度設定手段とを備えていることが好ましい。
【００３０】
このような構成によれば、周波数変動幅選択手段で交流電圧信号として振動体に印加する電圧信号の周波数変動幅が選択される。この選択された周波数変動幅に応じて、三角波発生手段から発生された三角波が増幅器で増幅される。このように増幅された三角波の連続で構成される電圧信号を、電圧周波数変換手段で電圧レベルに応じた周波数を有する周波数信号に変換する。さらに、交流電圧信号の周波数をこの周波数信号の周波数変動幅を有するように変調する。すると、交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号の周波数を所定周波数範囲において時間的に変動させることができる。
周波数変動幅選択手段には、予め段階的に周波数変動幅が設定されており、周波数の変動幅を選択する際に、予め設定された段階を選択するだけでよい。よって、周波数の変動に際して余計な演算等を行わないので、簡便であり、回路構成を簡略化することができ、また、応答速度を向上させることができる。
また、電圧の増幅度によって周波数変動幅を設定することは、周波数を直接変調する場合に比べて簡便であり、回路構成を簡略化することができる。
【００３１】
本発明では、前記交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号のデューティ比を調整するデューティ比調整手段を備えていることが好ましい。
【００３２】
このような構成によれば、デューティ比調整手段により、交流電圧信号のデューティ比が調整される。すると、単位時間あたり振動体に交流電圧信号が印加される割合が調整され、振動体の駆動レベルが調整される。
デューティ比調整によるので、交流電圧信号の周波数を変化させることなく振動体の駆動レベルを調整することができる。よって、交流電圧信号の周波数変動の中心値設定や周波数変動幅の設定に影響を与えることなく、振動体の駆動レベルの調整を行うことができる。また、デューティ調整により必要な時間だけ通電すればよいので、エネルギー効率を向上させることができる。
【００３３】
本発明では、前記振動体の駆動レベルの目標値を設定入力する目標値設定手段と、前記振動体の駆動レベルを検出する振動体駆動レベル検出手段とが設けられ、前記デューティ比調整手段は、設定入力された前記目標値と前記振動体駆動レベル検出手段で検出された駆動レベルとの差に基づいて前記交流電圧信号のデューティ比を調整することが好ましい。
【００３４】
このような構成によれば、振動体の駆動レベルが振動体駆動レベル検出手段で検出され、この検出値と目標値との差に基づいて振動体の駆動レベルを目標値に維持するようにデューティ比が調整される。すると、目標値設定手段に設定された目標値で振動体の駆動レベルが一定に維持される。ここで、振動体の駆動レベルとしては、例えば、振動体の振動数や、あるいは、この振動体の振動で駆動される駆動体の駆動速度などを意味する。この駆動体が回転体である場合には、回転体の回転速度であってもよい。振動体駆動レベル検出手段は、振動体の振動数を検出してもよく、あるいは、振動体の振動で駆動される駆動体の駆動速度、振動体の振動で回転される回転体の回転速度を検出してもよい。
【００３５】
本発明の駆動体駆動制御装置は、前記振動体は圧電素子であり、この圧電素子の振動により駆動される振動体駆動機構と、前記振動体駆動機構に対する摩擦接触にて駆動される駆動体と、請求項３ないし請求項１３のいずれかに記載の振動体駆動制御装置とを備え、前記駆動検出手段は前記駆動体の駆動を検出することを特徴とする。
【００３６】
このような構成において、振動体駆動制御装置によって圧電素子の駆動が駆動制御される。圧電素子の駆動により振動体駆動機構、例えば圧電アクチュエータが駆動される。振動体駆動機構の駆動により駆動体、例えばロータが駆動される。このとき、駆動検出手段は、駆動体の駆動を検出することにより振動体の駆動を検出する。
振動体駆動制御装置により振動体が確実に、かつ、効率よく駆動されるので、駆動体駆動制御装置は、確実に、かつ、効率よく駆動体を駆動させることができる。
【００３７】
本発明の振動体駆動制御方法は、交流電圧信号の印加により振動する振動体の駆動を制御する振動体駆動制御方法であって、前記振動体に前記交流電圧信号を印加する交流電圧印加工程と、前記交流電圧印加工程において出力される前記交流電圧信号の周波数を所定周波数範囲において時間的に変動させる周波数変動工程とを備えることを特徴とする。
【００３８】
このような構成において、周波数変動工程により交流電圧信号の周波数が所定周波数範囲において時間的に変動される。この変動する周波数を有する交流電圧信号が交流電圧印加工程により振動体に印加される。ここで、周波数変動工程により交流電圧信号の周波数が所定周波数範囲で変動されると、この周波数変動幅の中に振動体を振動（駆動）させる周波数（駆動周波数範囲）が含まれる可能性が高くなる。すると、交流電圧信号の印加によって振動体を駆動できる可能性が高くなる。
例えば、温度が低温から高温まで広い範囲で変化する際の駆動周波数範囲の変化範囲全域を含んで交流電圧信号の周波数を変動させれば、確実に振動体を振動させることができる。また、駆動周波数範囲が突発的に変化したとしても、この駆動周波数範囲の変化は周波数変動工程による交流電圧信号の周波数変動幅に含まれる可能性が高い。よって振動体を振動させる周波数が突発的に変化したとしても、振動体の振動を継続させることができる。
すなわち、交流電圧信号の周波数を変動させることにより、振動体を確実に駆動させることができ、また、振動体の駆動を確実に継続することができる。
【００３９】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記振動体の駆動を検出して駆動検出信号を出力する駆動検出工程を備え、前記周波数変動工程は、前記駆動検出工程による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数を制御することが好ましい。
【００４０】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記周波数変動工程は、前記駆動検出工程から前記駆動検出信号を受けた場合に前記交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する周波数変動幅設定工程を備えていることが好ましい。
【００４１】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記周波数変動工程は、前記駆動検出工程による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する中心値設定工程を備えていることが好ましい。
【００４２】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記中心値設定工程は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値に基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することが好ましい。
【００４３】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記中心値設定工程は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値を前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定することが好ましい。
【００４４】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記中心値設定工程は、以前設定した前記変動中心と今回前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加された前記交流電圧信号の周波数の値とに基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することが好ましい。
【００４５】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記中心値設定工程は、前記交流電圧信号の周波数変動の中心値として前記振動体の共振周波数が初期設定されていることが好ましい。
【００４６】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記周波数変動工程は、前記駆動検出工程から前記駆動検出信号を受けた場合に前記交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する周波数変動幅設定工程を備え、前記周波数変動幅設定工程は、所定の電圧変動幅を設定する電圧変動幅設定工程であり、前記中心値設定工程は、前記電圧変動幅設定工程で設定される電圧変動の中心電圧値を設定する中心電圧設定工程であり、前記周波数変動工程は、前記前記電圧変動幅設定工程および中心電圧設定工程で設定された中心値および変動幅を有する電圧信号を電圧レベルに応じた周波数信号に変換する電圧周波数変換工程を備えていることが好ましい。
【００４７】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記電圧変動幅設定工程は、予め段階的に設定された周波数変動幅から所定の周波数変動幅を選択する周波数変動幅選択工程と、予め設定された周期および振幅を有する三角波を連続的に発生する三角波発生工程と、前記三角波発生工程で発生された三角波の振幅を電圧増幅させる増幅工程と、前記周波数変動幅選択工程で選択された前記周波数変動幅に応じて前記増幅工程の増幅度を設定する増幅度設定工程とを備えていることが好ましい。
【００４８】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記交流電圧印加工程から出力される交流電圧信号のデューティ比を調整するデューティ比調整工程を備えていることが好ましい。
【００４９】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記振動体の駆動レベルの目標値を設定入力する目標値設定工程と、前記振動体の駆動レベルを検出する振動体駆動レベル検出工程とが設けられ、前記デューティ比調整工程は、設定入力された前記目標値と前記振動体駆動レベル検出工程で検出された駆動レベルとの差に基づいて前記交流電圧信号のデューティ比を調整することが好ましい。
【００５０】
このような構成によれば、上記振動体駆動制御装置と同様の作用効果を奏することができる。
また、上記振動体駆動制御方法の各制御方法の内容をコンピュータに実行させるようにプログラミングして振動体駆動制御プログラムとし、交流電圧信号の印加により振動する振動体の駆動を制御する振動体駆動制御装置に組み込んだコンピュータに実行させるようにしてもよい。また、上記振動体駆動制御方法の各制御方法の内容をコンピュータに実行させるようにプログラミングして振動体駆動制御プログラムとし、このプログラムをコンピュータ読み出し可能な記録媒体に記録してもよい。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態として、駆動制御回路５（振動体駆動制御装置）によって駆動制御される駆動体駆動制御装置としての液体吐出装置１を示す図である。図２は、液体吐出装置１の断面図である。
この液体吐出装置１は、本体ケース１１と、本体ケース１１に設置されるチューブ２１と、本体ケース１１に対して回転可能に設けられた駆動体としてのロータ２２と、ロータ２２の回転によってチューブ２１上を転動するボール２６と、ロータ２２を回転させる駆動機構３１と、ロータ２２の回転を検出する回転検出手段４１と、駆動機構３１を駆動制御する駆動制御回路５とを備えて構成されている。
【００５２】
本体ケース１１は、図２に示されるように、一面が開口された略箱状の基部１２１と、基部１２１の開口を塞ぐカバー１２２とを備えて構成されている。
基部１２１は、チューブ２１、ロータ２２、駆動機構３１および回転検出手段４１を収納する。また、基部１２１には、チューブ２１を設置するためのチューブガイド溝１３と、ロータ２２を回転可能に支持するための軸部１４とが設けられている。
チューブガイド溝１３は、略円形状の円形溝部１３１と、本体ケース１１の外部から円形溝部１３１に連通して設けられた略直線状の２本の直線溝部１３２とを有している。
円形溝部１３１は、ロータ２２の回転中心を中心とし、また、その半径はロータ２２の半径よりも小さい円形である。直線溝部１３２は、互いに平行であり、一方は円形溝部１３１の略接線方向に形成され、他方は円形溝部１３１の中心から前記一方にわずかに近い位置に形成されている。
軸部１４は、基部１２１に設けられた軸孔１５に嵌合され、軸部１４の外周面にはボールベアリング１４１が設けられている。ボールベアリング１４１の内側の軸受１４２は軸部１４に固定され、外側のジャーナル１４３が軸部１４を中心として回転自在とされている。
【００５３】
チューブ２１は、弾性を有する樹脂、例えば、テトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂で形成されている。チューブ２１は、チューブガイド溝１３のうち、直線溝部１３２の間を除く円形溝部１３１と直線溝部１３２とに設置される。
【００５４】
ロータ２２は、略円盤状で、中心にロータ軸孔２３を有し、このロータ軸孔２３にボールベアリング１４１を介して軸部１４が挿入されて本体ケース１１に対して回転自在に設けられている。ロータ２２は、外周縁に平面方向に突出して形成された凸部２４と、下面に円環状に形成されたボールガイド溝２５とを備えている。
凸部２４は、軸孔１５を中心として略１８０度反対側に形成されている。
ボールガイド溝２５は、ロータ２２が本体ケース１１に設置されたときにチューブガイド溝１３の円形溝部１３１に対応する位置に形成されている。すなわち、円形溝部１３１とボールガイド溝２５は同じ半径の円形である。
【００５５】
ボール２６は、二つ設けられ、ロータ２２のボールガイド溝２５と基部１２１のチューブガイド溝１３との間に配置されている。ボール２６は、ロータ２２のボールガイド溝２５によって基部１２１の側に押さえられチューブガイド溝１３とともにチューブ２１を圧閉し、ロータ２２の回転とともにチューブ２１上を転動する。
ここで、ロータ２２が回転していないときには、ボール２６はチューブ２１を圧閉しない位置で保持されるが、ロータ２２が回転をはじめるとボール２６はボールガイド溝２５に沿って転動され、互いに略１８０度となる位置関係でチューブ２１を圧閉しながら転動される。ボール２６が転動されると、チューブ２１の圧閉位置がボール２６の転動に応じて順次移動される。すると、チューブ２１内の液体がチューブ２１の圧閉位置の移動に伴って移動されチューブ２１の一方端から他方端へ移動される。
【００５６】
駆動機構３１は、ロータ２２を回転させる圧電アクチュエータ３２と、圧電アクチュエータ３２を支持する支持部材３８とを備えて構成されている。
圧電アクチュエータ３２は、略矩形平板上であり、図３（Ａ）に示されるように、２枚の圧電素子３３、３４（振動体）と、この圧電素子３３、３４に挟まれた補強板３５と、圧電素子３３、３４の表面に設けられた２枚の電極板３６、３７とを備えて構成されている。
【００５７】
圧電素子３３、３４は、略長方形かつ板状であり、２枚の圧電素子３３、３４の分極方向が逆向きに配置されている。ここで、図３（Ａ）中の矢印は、圧電素子３３、３４それぞれの分極方向を示している。圧電素子３３、３４の間に挟まれた補強板３５が接地されている。圧電素子３３、３４の表面に設けられた２枚の電極板３６、３７には図示しないケーブル等が設けられる。このケーブルが一点で接続されてこの接続点に＋Ｖ、−Ｖとを交互に繰り返す所定周波数の駆動電圧信号が印加される。
【００５８】
補強板３５は、略長方形かつ板状であり、圧電素子３３、３４よりも肉薄に形成されている。また、補強板３５は、一長辺と一短辺が交わる一頂点に形成されロータ２２に当接される当接部３５１と、当接部３５１とは対角位置に形成された凸部３５２とを備えている。当接部３５１は、その先端部分が緩やかな曲面に成形されている。
【００５９】
支持部材３８は、補強板３５の長辺の略中央に対して垂直に当接する支持部本体３８１と、支持部本体３８１に設けられたばね部材３８２とを備えて構成されている。
支持部本体３８１は、基部１２１に設けられたピン１６に挿通され、このピン１６を中心として回転可能とされている。
ばね部材３８２は、略Ｕ字状であり、Ｕ字の一方の端部が支持部本体３８１に一体的に連続して設けられ、Ｕ字の他方の端部が基部１２１に設けられたストッパ１７に当接されている。ばね部材３８２の付勢力により、支持部材３８が補強板３５を付勢し、当接部３５１がロータ２２の外周面に当接される。
【００６０】
ここで、圧電素子は、交流電圧を印加されると伸縮振動する性質を有する。特に、圧電素子３３、３４に対して、長手方向振動の共振周波数で交流電圧を印加すると、長手方向の伸縮振動を励振することができる。つまり、駆動電圧信号として圧電素子を振動させる駆動周波数範囲の交流電圧が電極板３６、３７に印加されると、圧電素子３３、３４に振動が励振される。駆動電圧信号の周波数を圧電素子３３、３４の長手方向振動の共振周波数とした場合に、圧電素子３３、３４が最も大きく長手方向に振動する。
ところで、補強板３５には、対角位置に当接部３５１と凸部３５２とが設けられているので、圧電アクチュエータ３２としては非対称な形状である。すると、圧電素子３３、３４に縦振動が発生した場合、この縦振動は、当接部３５１と凸部３５２で生ずる重量アンバランスにより長方形状の長手方向に平行方向の中線Ｌに対し非対称な振動となり、圧電素子３３、３４の板面を含む面内において縦振動とは直交する方向の屈曲振動が励振される（図３（Ｂ）参照）。また、予め屈曲振動の共振周波数が縦振動の共振周波数に近づくように、圧電素子３３、３４および補強板３５で形成される長方形状の縦横寸法を設計しておく。すると、この縦振動と屈曲振動とにより、当接部３５１は楕円軌道を描いて運動する。図３（Ｃ）のように、当接部３５１をロータ２２の外周部に当接させると、当接部３５１の楕円軌道によりロータ２２が回転駆動される。
【００６１】
回転検出手段４１は、前述したロータ２２の外周縁に突出して形成された凸部２４と、検出板ばね４２と、検出部４３とを備えて構成されている。
検出板ばね４２は、一端が基部１２１に固定され、他端側の途中のロータ２２側に曲折された曲折部４２１がロータ２２の外周縁に当接されている。
検出部４３は、基部１２１に固定されて設けられ、検出板ばね４２の他端との接触状態を検出するものである。
ロータ２２が回転しているとき、検出板ばね４２の曲折部４２１がロータ２２の外周縁の凸部２４を除く部分に当接している場合には、検出板ばね４２の他端が検出部４３に接触している状態となる。ロータ２２の凸部２４が検出板ばね４２の曲折部４２１に当たって、検出板ばね４２がロータ２２の外側に押し出されると、検出板ばね４２の他端が検出部４３から外れて非接触状態となる。ロータ２２の凸部２４は、略１８０度反対に設けられているので、ロータ２２が半周するごとに検出部４３と検出板ばね４２が非接触となる。よって、検出板ばね４２と検出部４３の非接触が検出されることによって、ロータ２２の略半周回転が検出される。
【００６２】
図４に振動体駆動制御装置としての駆動制御回路５の構成を示す。この駆動制御回路５は、振動体である圧電素子３３、３４に駆動電圧信号（交流電圧信号）を印加し、駆動電圧信号の周波数を制御することで圧電素子３３、３４の振動を制御するものである。また、圧電素子３３、３４の振動を制御することにより、圧電アクチュエータ（振動体駆動機構）３２を駆動制御するものである。
【００６３】
駆動制御回路５は、圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧の周波数に対応する電圧を出力する中央制御回路５１と、中央制御回路５１から出力される電圧をこのレベルに応じた周波数信号に変換する電圧周波数変換手段としての電圧制御発振器６１と、電圧制御発振器６１からの周波数を有する交流電圧を駆動電圧信号として圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧印加手段としての駆動回路６２と、単位時間あたりの駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦ比（デューティ比）を制御するデューティ比調整手段としてのデューティ比調整回路６３とを備えて構成されている。
【００６４】
中央制御回路５１は、圧電アクチュエータ３２に印加する駆動電圧信号の周波数変動幅に対応した電圧振幅を設定する周波数変動幅設定手段（電圧変動幅設定手段）としての変動幅設定部５２と、圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧の周波数の中心値に対応した電圧の中心値を設定する中心値設定手段（中心電圧設定手段）としての中心値設定部５３と、変動幅設定部５２による電圧と中心値設定部５３による電圧を加算して圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧の周波数に対応する電圧を出力する加算器５４と、回転検出手段４１からの検出信号を検出する駆動検出手段としての回転検出回路５５と、起動時に設定を初期化する初期化回路５６とを備えて構成されている。
【００６５】
変動幅設定部５２は、予め段階的に設定された周波数変動幅から所定の周波数変動幅を選択する周波数変動幅選択手段としてのゲインカウンタ５２１と、予め設定された周期および振幅を有する三角波を連続的に発生する三角波発生手段としての三角波発生回路５２３と、三角波発生回路５２３で発生された三角パルスの振幅を電圧増幅させる増幅器５２４と、ゲインカウンタ５２１で選択された周波数変動幅に応じて増幅器５２４の増幅度を設定する増幅度設定手段としてのマルチプレクサ５２５とを備えて構成されている。
【００６６】
ゲインカウンタ５２１は、予め段階的に設定された周波数変動幅のテーブル５２２を備えている。テーブル５２２には、図５に示すように、ステップ４、ステップ３、ステップ２、ステップ１、ステップ０の５段階に設定された周波数変動幅が設定されている。ステップ４からステップ０にステップが下がるに従って周波数の変動幅が小さくなるように設定されており、ステップ４の周波数変動幅は１６ｋＨｚ、ステップ３の周波数変動幅は８ｋＨｚ、ステップ２の周波数変動幅は４ｋＨｚ、ステップ１の周波数変動幅は２ｋＨｚ、ステップ０の周波数変動幅は１ｋＨｚである。
また、ゲインカウンタ５２１には、回転検出回路５５でロータ２２の回転が検出されない時間を測定するタイマーが設けられている。
ゲインカウンタ５２１は、まずはじめ初期化回路５６によりプリセットされるとステップ４のもっとも変動幅の大きい周波数変動幅に設定される。
回転検出回路５５でロータ２２の回転が検出されると、回転検出回路５５からゲインカウンタ５２１に信号が出力される。ゲインカウンタ５２１は、回転検出回路５５からの信号を受けると、周波数変動幅のステップを１段階ずつ下げていく。すなわち、周波数変動幅を小さくしていく。また、ステップ番号が０になると、このステップ０の状態を維持する。
また、回転検出回路５５でロータ２２の回転が一定時間、例えば１０秒以内に検出されなかった場合には、回転検出回路５５からロータ回転の検出がないことがゲインカウンタ５２１に指令される。すると、ゲインカウンタ５２１は、周波数の変動幅を再びステップ４に設定する。
ゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅のステップの番号はマルチプレクサ５２５に出力される。
【００６７】
三角波発生回路５２３は、電圧値がある値まで直線的に増加したあと最初の値まで直線的に減少するような電気的パルス（三角パルス）が連続した三角波を発生させる。例えば、図６（Ｂ）に示される三角波が例示される。三角波発生回路５２３は、予め設定された一定周期および一定振幅の三角波を発生するが、電圧の振動の中心値は０Ｖである。例えば、周期が１Ｈｚで、＋１Ｖから−１Ｖまで振動する三角波を発生する。
【００６８】
増幅器５２４は、三角波発生回路５２３で発生された三角波の電圧を増幅させるものであり、ゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅に応じて電圧の振動幅を増大させる。例えば、図６（Ｃ）に示されるような電圧増幅が例示される。例えば、三角波発生回路５２３で１Ｖから−１Ｖまで振動する三角波が発生された場合、増幅器５２４によりこの三角波が３Ｖから−３Ｖまで振動する三角波に増幅される。
増幅器５２４は、増幅器５２４内のオペアンプ（不図示）による増幅率（ゲイン）を調整するための帰還抵抗として抵抗Ｒ０から抵抗Ｒ４を備えている。抵抗Ｒ０から抵抗Ｒ４は、ゲインカウンタ５２１で設定される周波数変動幅のステップに対応した電圧振幅が得られるように段階的にそれぞれ異なった抵抗値を有している。
抵抗Ｒ０から抵抗Ｒ４のそれぞれには、マルチプレクサ５２５でＯＮ／ＯＦＦ制御されるアナログスイッチＳＷ０からＳＷ４が設けられている。このアナログスイッチＳＷ０からＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦにより、抵抗Ｒ０から抵抗Ｒ４のいずれかが選択され、増幅器５２４の増幅率が決定される。周波数変動幅のステップ番号、帰還抵抗の番号およびアナログスイッチの番号は対応しており、例えば、周波数変動幅がステップ４に設定されたときには、アナログスイッチＳＷ４がＯＮになり、帰還抵抗Ｒ４が導通される。
増幅器５２４で増幅された電圧は加算器５４に出力される。
【００６９】
マルチプレクサ５２５は、ゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅のステップ番号に基づいて増幅器５２４に設けられたアナログスイッチＳＷ０からＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。アナログスイッチＳＷ０からＳＷ４の制御により、帰還抵抗Ｒ０から帰還抵抗Ｒ４のいずれかが選択され、ゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅に対応した電圧の振幅を得るように増幅器５２４の増幅率が設定される。
【００７０】
中心値設定部５３は、圧電アクチュエータ３２に印加される駆動電圧信号の周波数変動の中心値に対応する電圧値を加算器５４に出力する。例えば、図６（Ａ）に示される電圧の出力が例示される。また、中心値設定部５３には、加算器５４から出力される交流電圧が入力されている。
また、中心値設定部５３には、回転検出回路５５でロータ２２の回転が検出されない時間を測定するタイマーが設けられている。
初期状態では、中心値設定部５３は、圧電素子３３、３４の標準状態での共振周波数に対応した電圧値が初期電圧値として設定され、この初期電圧値を加算器に出力する。例えば初期電圧値として１０Ｖに設定される。この初期状態で回転検出回路５５からロータ２２の回転検出の信号を受けると、回転検出時点に加算器５４から出力される電圧の値をホールドする。電圧値をホールドすると、中心値設定部５３は、このホールドした電圧値を加算器５４に出力する。例えば、ロータ回転検出時に加算器から８Ｖの電圧が出力されていれば、この電圧８Ｖをホールドする。
さらに、この状態で回転検出回路５５からロータ２２の回転検出の信号を受けると、回転検出時点で加算器５４から出力される電圧値と現在中心値設定部５３でホールドしている電圧値との和の２分の１の電圧値をホールドする。このホールドした電圧値を加算器５４に出力する。例えば、ロータ回転検出時に加算器５４から７Ｖの電圧が出力されていれば、この７Ｖと現在ホールドしている８Ｖとの和の２分の１の電圧７．５Ｖをホールドする。以後、回転検出時に加算器から出力される電圧値とホールドしている電圧値との和の２分の１の電圧をホールドし、このホールドした電圧値を加算器５４に出力する。
中心値設定部５３は、例えば、サンプルアンドホールド回路などで構成される。
【００７１】
加算器５４は、増幅器５２４からの交流電圧と中心値設定部５３からの中心電圧とを加算して、圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧の周波数に対応する電圧を出力する。
増幅器５２４からは、駆動電圧信号の周波数変動幅に対応した電圧振幅を有する交流電圧が入力される（図６（Ｃ）参照）。例えば、０Ｖを中心として３Ｖから−３Ｖまで振動する交流電流が入力される。中心値設定部５３からは、駆動電圧信号の周波数振動の中心に対応した電圧値の電圧が入力される（図６（Ａ）参照）。例えば、１０Ｖの電圧が入力される。
加算器５４は、増幅器５２４からの交流電圧と中心値設定部５３からの中心電圧とを加算して、例えば、１０Ｖを中心として１３Ｖから７Ｖまで振動する交流電流を出力する。例えば、図６（Ｄ）に示される電圧加算が例示される。加算器５４からの出力は、電圧制御発振器６１に出力され、また、中心値設定部５３に出力される。
【００７２】
回転検出回路５５は、回転検出手段４１の検出部４３と検出板ばね４２との接触状態を回転検出手段４１からの検出信号によってモニタする。回転検出回路５５は、検出部４３と検出板ばね４２とが非接触になった時点の信号を検出すると、中心値設定部５３とゲインカウンタ５２１とに回転検出信号を出力する。すなわち、ロータ２２の半周回転ごとにロータ２２の回転が検出され、回転検出回路５５からロータ２２の回転検出が中心値設定部５３とゲインカウンタ５２１に知らされる。また、一定時間、例えば１０秒以内にロータ２２の回転検出がない場合には、ゲインカウンタ５２１と中心値設定部５３とに一定時間ロータ２２が回転していない旨の指令を出力する。
回転検出回路５５は、回転検出手段４１の検出板ばね４２がロータ２２の凸部２４以外の位置で検出部４３に対し非接触と接触とを繰り返すこと（チャタリング）によって生じる信号（チャタリング信号）に起因してロータ２２の回転を誤検出することを防止するチャタリング防止回路等を備えている。
【００７３】
初期化回路５６は、起動時に、中心値設定部５３とゲインカウンタ５２１とを初期化する。
初期化回路５６は、中心値設定部５３を初期化する際には、中心値設定部５３にホールドされていた電圧値を解除させ、さらに、初期化回路５６に予め設定されている初期化用の電圧値を初期化中心電圧として中心値設定部５３に設定する。この初期化中心電圧としては、標準温度で圧電素子３３、３４の共振周波数に対応する電圧値などが例示される。
初期化回路５６は、ゲインカウンタ５２１を初期化する際には、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップを変動幅が一番大きいステップ４に設定する。
【００７４】
電圧制御発振器６１は、加算器５４から出力された交流電圧に対して電圧レベルに応じた周波数信号を発振する。加算器５４からは電圧値が振動する交流電圧が出力されるところ、電圧制御発振器６１はこの交流電圧の電圧値をこの電圧レベルに応じた周波数レベルに読み替えて、電圧の振動を周波数の振動に変換する。例えば、図６（Ｅ）に示される電圧から周波数への変換が例示される。電圧制御発振器で変換された周波数信号は、駆動回路６２に出力される。
中央制御回路５１および電圧制御発振器６１により、周波数変動手段が構成されている。
【００７５】
駆動回路６２は、電圧制御発振器６１からの周波数を有する交流信号を駆動電圧信号として圧電アクチュエータ３２に印加する。例えば、図６（Ｆ）に示されるような周波数変動を有する交流電圧の信号が例示される。圧電アクチュエータ３２は、この駆動電圧信号により駆動される。
【００７６】
デューティ比調整回路６３は、駆動回路６２に対して駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、１周期内で駆動電圧信号を出力する時間の割合（デューティ比）を調整する。デューティ比調整回路６３は、外部に臨んで設けられた外部入力手段によって入力操作され、外部入力手段による入力値に応じてデューティ比を調整することにより、圧電アクチュエータ３２の駆動状態を調整する。すなわち、圧電アクチュエータ３２の駆動状態が調整されることにより、ロータ２２の回転速度が調整される。
【００７７】
このような構成による駆動制御回路５の動作（振動体駆動制御方法）について説明する。
まず、起動時からロータ２２を回転させるまでの動作について説明する。
起動する際には、外部から初期化回路５６に起動させる指令を入力する。すると、初期化回路５６によって、中心値設定部５３に初期化中心電圧として標準温度での圧電素子３３、３４の共振周波数が設定され、加算器５４に出力される（図６（Ａ）参照）。さらに、ゲインカウンタ５２１に最も大きい周波数変動幅のステップであるステップ４が設定される。ゲインカウンタ５２１に設定されたステップの周波数変動幅に応じて、マルチプレクサ５２５により増幅器５２４のアナログスイッチＳＷ４がＯＮ設定され、帰還抵抗Ｒ４が導通される。
三角波発生回路５２３から三角波が発生され（図６（Ｂ）参照）、この三角波が増幅器５２４によりゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅に対応した電圧振幅に増幅される（図６（Ｃ）参照）。
【００７８】
増幅器５２４で増幅された電圧と中心値設定部５３からの中心値電圧とが加算器５４で加算される（図６（Ｄ）参照）。加算器５４で加算された電圧は、電圧制御発振器６１で周波数に変換される（図６（Ｅ）参照）。デューティ比調整回路６３によるデューティ比調整のもとで、電圧制御発振器６１から出力される周波数を有する駆動電圧信号が駆動回路６２から圧電アクチュエータ３２に印加される（図６（Ｆ）参照）。すると、圧電アクチュエータ３２の駆動によってロータ２２が回転される。ロータ２２の回転によりボール２６が転動され、チューブ２１から液体が吐出される。
【００７９】
次に、ロータ２２の回転検出に応じた駆動電圧信号の制御について図７を参照して説明する。
まず、初期化回路５６によってゲインカウンタ５２１および中心値設定部５３が初期状態に設定されている（ＳＴ１）。初期化されたはじめの状態では、ゲインカウンタ５２１による周波数変動幅がステップ４に設定され、中心値設定部５３の中心電圧が圧電素子３３、３４の標準温度での共振周波数に設定された状態で圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号が印加されている。このとき、圧電アクチュエータ３２に印加される駆動電圧信号は、例えば、図８中のＴ１に例示されるように、圧電アクチュエータ３２を駆動させる周波数（駆動周波数範囲）を含んで大きな周波数変動幅を有することになる。
この状態でロータ２２の回転の有無が判定される（ＳＴ２）。ここで、ロータ２２の回転検出の有無は、圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号を印加してから１０秒以内に回転検出手段４１から検出信号が回転検出回路５５に出力された場合に、ロータ２２の回転が検出ありと判定する。逆に、圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号を印加してから１０秒以内に回転検出信号が出力されなかった場合に、ロータ２２の回転検出なしと判定する。
【００８０】
初期状態ＳＴ１においてロータ２２の回転検出があった場合（ＳＴ２：ＹＥＳ）、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップを１段階下げて（ＳＴ３）、ステップ３に設定する。さらに、中心値設定部５３の中心電圧を回転検出があった時点で加算器５４から出力された電圧値に設定する（ＳＴ４）。すると、例えば、図９中の点Ｐ１の時点でロータ２２の回転検出があった場合では、この点Ｐ１の時点での周波数を中心とし、１段階小さい周波数変動幅の駆動電圧信号が圧電アクチュエータ３２に印加されることになる（図８中Ｔ２参照）。
【００８１】
ＳＴ３およびＳＴ４の設定状態で圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号が印加される。この状態でロータ２２の回転検出があった場合（ＳＴ５：ＹＥＳ）、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップを１段階下げる（ＳＴ６）。さらに、中心値設定部５３の中心値電圧を、現在ホールドしている電圧値と回転検出があった時点で加算器５４から出力された電圧値との和の２分の１に設定する（ＳＴ７）。
例えば、図８中の点Ｐ２の時点でロータ２２の回転検出があった場合では、この点Ｐ２の時点での周波数と前回のロータ回転検出時である点Ｐ１での周波数との和の２分の１の周波数を中心とし、さらに１段階小さい周波数変動幅の駆動電圧信号が圧電アクチュエータ３２に印加されることになる（図８中Ｔ３参照）。
【００８２】
ＳＴ６およびＳＴ７の設定状態で圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号が印加される。この状態でロータ２２の回転検出があった場合（ＳＴ８：ＹＥＳ）には、再びＳＴ６、ＳＴ７を繰り返す。すなわち、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップを１段階下げ（ＳＴ６）、中心値設定部５３の中心値電圧を、現在ホールドしている電圧値と回転検出があった時点で加算器５４から出力された電圧値との和の２分の１に設定する（ＳＴ７）。
ただし、ＳＴ６を繰り返す際に、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップが０に設定されていた場合は、ステップ０の状態を維持する。すると、例えば、図８中Ｔ４で示されるように、圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数範囲に含まれる周波数を有する駆動電圧信号を圧電アクチュエータ３２に印加することができる。よって、駆動電圧信号の全領域によって圧電アクチュエータ３２を駆動できるので、圧電アクチュエータ３２を効率よく駆動することができる。
【００８３】
ロータ２２の回転速度の調整について説明する。
ロータ２２の回転速度を調整する場合には、デューティ比調整回路６３に設けられた外部入力手段を操作する。例えば、ロータ２２の回転速度を速くする場合は、外部入力手段によりデューティ比を調整して、駆動電圧信号が出力されているＯＮ状態が１周期の間でより長くなるようにする。すると、圧電アクチュエータ３２の１周期内での駆動時間が長くなるので、その分ロータの回転が速くなる。ロータ２２の回転速度を遅くする場合には、逆に、外部入力手段によりデューティ比を調整して駆動電圧信号が停止されているＯＦＦ状態がより長くなるようにする。
【００８４】
以上このような構成からなる第１実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）仮に、周囲の温度変化など種種の要因によって圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数に変動が生じていたとしても、ある程度大きな周波数変動幅の駆動電圧信号を用いるので、確実に圧電アクチュエータ３２を駆動させることができる。特に、起動時には、最も周波数変動幅の大きいステップ４からはじめるので、圧電素子３３、３４の共振周波数が標準温度での値から変化していたとしても、圧電アクチュエータ３２を駆動してロータ２２を確実に回転させることができる。
【００８５】
（２）ロータ２２の回転検出があった時点での周波数を周波数変動中心とするので、駆動周波数範囲内の周波数を変動中心とする駆動電圧信号とすることができる。すると、周波数変動幅を小さくしても、この周波数変動幅は圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数範囲を含んでいるか、もしくは圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数範囲に含まれている可能性が高い。よって、周波数変動幅を一段階下げることができる。その結果、この周波数変動幅は、圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数範囲から外れた領域をわずかしか有しないか、またはこの周波数変動幅の全領域で圧電アクチュエータ３２を駆動することができる。その結果、圧電アクチュエータ３２を駆動する単位時間あたりの効率を向上させることができる。
【００８６】
（３）中心値設定部５３で現設定されている駆動電圧信号の周波数変動の中心値と、今回、回転検出信号が出力された時点の駆動電圧信号の周波数との和の２分の１を駆動電圧信号の周波数変動の中心値として設定する。すると、２回の回転検出時の駆動電圧信号の周波数を平均することになる。よって、周波数変動の変動中心を駆動周波数範囲の真中に近く設定することができる。周波数変動の変動中心が駆動周波数範囲の真中の周波数に近ければ、駆動電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、圧電アクチュエータ３２を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
（４）デューティ比調整回路６３により、駆動回路６２から出力される駆動電圧信号のデューティ比調整により、ロータ２２の回転数を制御する。デューティ比調整によるので、駆動電圧信号の周波数を変化させることなくロータ２２の回転数を調整することができる。つまり、駆動電圧信号の周波数変動の中心値や周波数変動幅の設定に影響を与えることがない。また、デューティ比調整により必要な時間だけ通電すればよいので、エネルギー効率を向上させることができる。
（５）ゲインカウンタ５２１にテーブル５２２が設けられ、このテーブル５２２に予め周波数変動幅のステップが設定されている。よって、周波数の変動幅を変更する際に、単に、テーブル５２２に設定されたステップの選択を行うだけでよい。つまり、例えば、現在の周波数変動幅に対して所定係数を掛けたり所定数を加減したりする演算を必要としない。その結果、回路構成を簡略化できる。
（６）回転検出を行い、回転検出がない場合には、初期設定である周波数変動幅が一番大きなステップ４に戻る。仮に、ロータ２２を回転させている最中に、種種の要因で駆動周波数範囲が変化してロータ２２の回転が停止したとしても、再び大きな周波数変動の駆動電圧信号を圧電アクチュエータに印加する。よって、確実にロータ２２を回転させることができる。
（７）起動時には、周波数変動の変動中心として標準温度での圧電素子３３、３４の共振周波数が設定されている。よって、通常の標準温度での使用に際しては、起動時から最も効率よく圧電アクチュエータ３２を駆動することができる。
【００８７】
（第２実施形態）
次に、本発明の振動体駆動制御装置の第２実施形態を図９に示す。第２実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であり、第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、ロータ２２の回転速度が設定入力される目標値設定回路６３１と、ロータの回転速度を検出する回転速度検出手段（振動体駆動レベル検出手段）としてのタコメータ６３２とが設けられている点である。
目標値設定回路６３１は、外部に臨んで設けられ外部操作可能な外部操作手段として例えば入力ボタン等（不図示）を有し、この外部操作手段によりロータ２２の目標回転速度が設定入力される。例えば、１秒当たりロータが２回転（２Ｈｚ）となるように設定入力される。目標値設定回路６３１に設定入力された目標回転速度は、デューティ比調整回路６３に出力される。
タコメータ６３２は、単位時間あたりのロータ２２の回転数を検出する。タコメータ６３２は、単位時間あたりに回転検出回路から出力される回転検出信号をカウントすることにより、ロータ２２の回転速度を計測する。タコメータ６３２で計測されたロータ回転速度はデューティ比調整回路６３に出力される。なお、タコメータ６３２は、ロータ２２の回転速度を検出することによって、圧電素子３３、３４の駆動レベルを検出する（振動体駆動レベル検出手段）、あるいは、圧電素子３３、３４の振動で駆動される圧電アクチュエータ３２の駆動レベルを検出するものである。
【００８８】
デューティ比調整回路６３は、タコメータ６３２で計測されたロータ回転速度に基づいて、目標値設定回路６３１に設定された目標回転速度でロータ２２を回転させるように駆動回路から出力される駆動電圧信号のデューティ比を調整する。
デューティ比調整回路６３には、起動時に駆動回路６２に出力する初期デューティ比が予め設定されている。例えば、初期デューティ比として１００％のＯＮ状態で駆動電圧信号を出力するデューティ比が設定される。起動時には、この初期デューティ比で駆動電圧信号を出力させる。ロータ２２が回転駆動されて、タコメータ６３２からロータ２２の回転速度がデューティ比調整回路６３に出力されると、デューティ比調整回路６３は、検出された回転速度と目標値との比（調整量）に基づいて新たなデューティ比を設定する。例えば、目標値が２Ｈｚであり、検出されたロータ回転速度が６Ｈｚであった場合には、現在のデューティ比を２Ｈｚ／６Ｈｚ、つまり、３分の１にする。現在１００％のＯＮ状態となるデューティ比に設定されていれば、１００％／３で、デューティ比を３３％のＯＮ状態とし、これを新たなデューティ比とする。
【００８９】
ロータ２２の回転速度調整を行うデューティ比調整の動作について図１０を参照して説明する。
まず、外部操作入力によって目標値設定回路６３１にロータ回転速度の目標値を設定する（ＳＴ１１）。駆動制御回路５が起動され、圧電アクチュエータ３２の駆動を行う駆動電圧信号が駆動回路６２から出力されると、デューティ比調整回路６３は、初期設定されている初期デューティを駆動回路６２に出力する（ＳＴ１２）。ロータ２２が回転駆動を始めると、タコメータ６３２によって単位時間あたりの回転検出回路からの回転検出信号がカウントされ、ロータ２２の回転速度が検出される（ＳＴ１３）。デューティ比調整回路６３は、目標値設定回路６３１に設定された目標値と検出されたロータ回転速度との比からデューティ比を調整する調整量を算出する（ＳＴ１４）。デューティ比調整回路６３は、この調整量に基づいて新たにデューティ比を算出する（ＳＴ１５）。すなわち、現在のデューティ比に調整量をかけることにより、新たなデューティ比を設定する。この新たに設定されたデューティ比がデューティ比調整回路６３から駆動回路に出力される（ＳＴ１６）。
以後、続けてタコメータ６３２によりロータ２２の回転速度検出が行われ（ＳＴ１３）、ロータ２２の回転速度が設定された目標値になるように、デューティ比の調整が行われる。
【００９０】
このような構成によれば、前記実施形態の効果（１）から（７）に加えて、次の効果を奏することができる。
（８）目標値設定回路６３１が設けられ、タコメータ６３２によりロータ回転速度がフィードバック制御されるので、目標値を設定すれば自動的にデューティ比が調整されロータ回転速度が目標値一定で維持される。
【００９１】
（第３実施形態）
次に、本発明の振動体駆動制御装置の第３実施形態を図１１に示す。
この第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、中央制御回路５１の構成にある。
中央制御回路５１は、駆動電圧信号の周波数の中心値および変動幅の情報についての設定を行う情報設定部６４と、情報設定部６４で設定された中心値および変動幅を有する駆動電圧信号の周波数に対応した電圧の三角波を発生する三角波発生回路５２３とを備えて構成されている。なお、デューティ比調整回路は設けられていない。また、回転検出回路５５は、回転検出信号を情報設定部に出力する。電圧制御発振器６１および駆動回路６２は第１実施形態と同様である。
【００９２】
情報設定部６４は、駆動電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する中心値情報設定部６４１と、駆動電圧信号の周波数の変動幅を設定する変動幅情報設定部６４２とを備えて構成されている。
中心値情報設定部６４１の働きは、基本的に第１実施形態における中心値設定部５３と同様である。すなわち、駆動電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する。この設定した周波数変動中心に対応する電圧値の情報を中心値情報として三角波発生回路５２３に出力する。また、中心値情報設定部６４１には、初期設定として、標準温度における圧電素子３３、３４の共振周波数に対応する電圧情報が初期中心値情報として設定されている。中心値情報設定部６４１は、初期設定状態で回転検出回路５５から回転検出信号を受けた場合、回転検出信号が出力されている時点で三角波発生回路５２３から出力される電圧値を周波数変動の変動中心とする。また、２回目以降の回転検出信号に対しては、現在設定している中心値と今回回転検出信号が出力された時点で三角波発生回路５２３から出力された三角波の電圧との和の２分の１を新たな中心値情報として設定する。
回転検出回路５５から一定時間、例えば、１０秒以上ロータ回転検出の信号が出力されない場合には、中心値情報を初期設定に戻す。
【００９３】
変動幅情報設定部６４２の働きは、基本的に第１実施形態におけるゲインカウンタ５２１と同様である。すなわち、駆動電圧信号の周波数変動の変動幅を設定し、この設定した周波数変動幅に対応する電圧の情報を変動幅情報として三角波発生回路５２３に出力する。また、変動幅情報設定部６４２には、予め段階的に設定された周波数変動幅のテーブルを備える。このテーブルとしては第１実施形態と同様のテーブルが例示される。変動幅情報設定部６４２は、初期設定として周波数変動幅のうち最も大きい周波数変動幅に設定されている。変動幅情報設定部６４２は、回転検出回路から回転検出信号を受けた場合には、周波数変動幅を順次小さく設定する。
回転検出回路５５から一定時間、例えば、１０秒以上ロータ回転検出の信号が出力されない場合には、周波数変動幅を初期設定に戻す。
【００９４】
三角波発生回路５２３は、情報設定部６４（中心値情報設定部６４１、変動幅情報設定部６４２）で設定された情報に基づいて、三角波を発生させる。つまり、中心値情報設定部６４１で設定された中心電圧で、変動幅情報設定部６４２で設定された電圧変動幅を有する三角波を発生させる。
三角波発生回路５２３で発生された三角波は、電圧制御発振器６１で、電圧レベルに応じた周波数を有する交流電圧に変換される。電圧制御発振器６１からの交流電圧は駆動回路６２により駆動電圧信号として圧電アクチュエータ３２に印加される。この駆動電圧信号の印加により圧電アクチュエータ３２が駆動される。
【００９５】
このような構成によれば、前記実施形態の効果（１）（２）（３）（５）（６）（７）に加えて、次の効果を奏することができる。
（９）情報設定部６４で中心値情報および周波数変動幅情報を設定して、この情報に基づく三角波が三角波発生回路５２３で発生される。よって、第１実施形態に比べると電圧を増幅したり、電圧を加算したりする必要がないので、回路構成を簡略化できる。
なお、情報設定部６４は、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により構成し、このコンピュータに所定のプログラムを組み込んで中心値情報設定部６４１、変動幅情報設定部６４２としての機能を実現させるようにしてもよい。このような構成によれば、情報設定部６４はソフト的に情報を処理する構成とできる。すると、回路構成を簡略化できる。また、中心値情報設定部６４１や変動幅情報設定部６４２の設定内容を容易に変更することができる。
【００９６】
尚、本発明の振動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法は、上記実施形態にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、図１２（Ａ）に示す構成により、図１２（Ｂ）に示されるように周波数変動幅一定の駆動電圧信号を圧電アクチュエータに印加するものとしてもよい。つまり、三角波発生回路５２３で一定の電圧振幅を有する三角波を発生させ、この三角波を電圧制御発振器６１で電圧レベルに応じた周波数を有する交流信号に変換する。この交流信号を駆動回路６２から駆動電圧信号として圧電アクチュエータ３２に印加するようにしてもよい。このような構成において、三角波発生回路５２３で発生される三角波の電圧振幅をある程度大きく、例えば、高温から低温までの共振周波数の変化を含む程度に設定しておけば、ロータ２２を確実に回転させることができる。また、第１実施形態から第３実施形態のようにロータ２２の回転検出に応じて駆動電圧信号の周波数変動幅や変動中心を制御するものではないので、回路構成が簡略化される。
【００９７】
また、温度測定手段を設けて、この温度測定手段による温度測定の結果により初期状態での周波数変動の変動中心および変動幅を設定するようにしてもよい。例えば、温度測定手段として熱電対やサーミスタを設け、この温度測定結果を初期化回路５６に入力し、図４に示される温度と駆動周波数範囲との関係に基づいて周波数変動の変動中心および変動幅を設定するようにしてもよい。このような構成によれば、温度がさまざまに異なる環境であっても、起動時からできる限り駆動電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、振動体を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００９８】
第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態において、ゲインカウンタ５２１に設けられるテーブル５２２に設定される周波数変動幅のステップは、上記実施形態に限られない。例えば、ステップが下がるにつれて周波数変動幅が２分の１になるものの他、ステップが下がるにつれて１より小さい所定係数を掛けてもよく、所定数ずつ小さくなるものでもよい。また、ステップと周波数変動幅との関係は規則的でなくてもよい。
あるいは、ゲインカウンタ５２１は、テーブル５２２を備えず、ロータ回転検出があるたびに現在の周波数変動幅に対して所定係数を掛けるなり、所定数を引くなどにより新たな周波数変動幅を演算して設定してもよい。
なお、初期設定における周波数変動幅は、１６ｋＨｚに限らず、高温から低温における駆動周波数範囲のすべてを含むようにより大きな周波数であってもよく、あるいは、逆に初期設定での周波数変動幅を小さい値、例えば、１ないし３Ｈｚ程度にしてもよい。初期設定での周波数変動を小さく設定した場合において、ロータが回転しない場合には、周波数変動幅を順次大きくするようにしてもよい。
【００９９】
中心値設定部５３は、ロータ２２の回転検出時に加算器５４から出力される電圧値をホールドするか、または、現在の中心値設定値と次のロータ回転検出時に加算器から出力される電圧値との和の２分の１を新たな中心値としてホールドするが、その他、以前に設定した中心値のいくつかと次のロータ回転検出時に加算器から出力される電圧値とを平均化した値を新たな中心値として設定してもよい。または、常に、ロータ回転検出時に加算器から出力される電圧値を新たな中心値として設定してもよい。なお、中心値設定部５３には、加算器５４から出力される電圧値がフィードバックされているが、駆動回路６２から出力される駆動電圧信号をフィードバックして周波数をモニターするようにしてもよい。
【０１００】
上記実施形態においては、駆動検出手段として、回転検出回路によりロータの回転を検出して圧電アクチュエータの駆動を検出しているが、この他、例えば、圧電アクチュエータ３２の振動状態を直接検出するようにしてもよい。
【０１０１】
ロータ２２の回転速度を調整する方法としては、駆動電圧信号のデューティ比を調整する他、例えば、変動幅設定部５２において設定する周波数変動幅や中心値設定部５３において設定する周波数の中心値の変化によって行ってもよい。例えば、ロータ２２の回転を遅くする場合には、駆動電圧信号の周波数の変動幅を大きくしたり周波数の中心値を駆動周波数範囲から外はずして、駆動電圧信号のうち駆動周波数範囲を外れる部分を大きくしたりしてもよい。ロータ２２の回転速度を速くする場合には、逆に、駆動電圧信号の変動幅や中心値を調整して、駆動電圧信号が駆動周波数範囲に入るようにするとよい。このような構成によれば、デューティ比調整回路が必要ないので、回路構成を簡略化することができる。また、ロータ２２の駆動を開始させる場合には、駆動電圧信号の周波数を圧電アクチュエータ３２の共振周波数に徐々に近づくようにし、また、ロータ２２の駆動を停止させる場合には、駆動電圧信号の周波数を圧電アクチュエータ３２の共振周波数から徐々に遠ざけるようにしてもよい。すると、ロータ２２と圧電アクチュエータ３２との接触部（当接部３５１）の磨耗を少なくし、また、この接触部からの異音の発生を防止することができる。
【０１０２】
また、第３実施形態において、情報設定部６４をコンピュータで構成した場合には、このコンピュータ内のメモリに所定の制御プログラムをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭおよびメモリカード等の記録媒体を介してインストールし、このインストールされたプログラムでコンピュータを動作させて中心値情報設定部６４１や変動幅情報設定部６４２として機能させてもよい。
【０１０３】
振動体としての圧電素子の振動で駆動される振動体駆動機構としては、圧電アクチュエータに限られず、例えば、超音波モータなどでもよく、特に限定されるものではない。
また、振動体駆動機構を備えた駆動体駆動制御装置としては液体吐出装置の例を示したが、これに限られるものではない。例えば、圧電アクチュエータ（振動体駆動機構）の当接部をカレンダ送り車（ロータ）の外周に当接してカレンダ送り車を回転させて、このカレンダ送り車により日付を表示するカレンダ表示車を間欠回転させて日送りを行わす時計、ことに腕時計であってもよい。あるいは、残金額表示機能を有し、残金額表示用の桁車の駆動ロータ外周を上記圧電アクチュエータの当接部で駆動する表示車ユニットを各桁毎に設けたＩＣカードであってもよく、その他の電子機器であってもよい。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明の振動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法によれば、振動体を確実に駆動でき、また、本発明の駆動体駆動制御装置によれば、振動体を有する振動体駆動機構により駆動される駆動体を確実に駆動できるという優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態として、駆動制御回路（振動体駆動制御装置）によって駆動制御される液体吐出装置を示す図である。
【図２】前記第１実施形態において、液体吐出装置の断面図である。
【図３】前記第１実施形態において、圧電アクチュエータの構成と、圧電アクチュエータの駆動の様子を示す図である。
【図４】前記第１実施形態において、駆動制御回路の構成を示す図である。
【図５】前記第１実施形態において、テーブルに設定される周波数変動幅を示す図である。
【図６】前記第１実施形態において、駆動制御回路における信号の例を示す図である。
【図７】前記第１実施形態において、ロータ回転検出に応じた駆動電圧信号の制御を示すフローチャートである。
【図８】前記第１実施形態において、ロータ回転検出に応じて制御される駆動電圧信号の例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図１０】前記第２実施形態において、駆動電圧信号のデューティ比調整を行うフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態の構成を示す図である。
【図１２】本発明の変形例を示す図である。
【図１３】駆動周波数範囲と温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…液体吐出装置（駆動体駆動制御装置）、５…駆動制御回路（振動体駆動制御装置）、３２…圧電アクチュエータ（振動体駆動機構）、３３、３４…圧電素子（振動体）、４１…回転検出手段、５１…中央制御回路（周波数変動手段）、５２…変動幅設定部（周波数変動幅設定手段、電圧変動幅設定手段）、５３…中心値設定部（中心値設定手段、中心電圧設定手段）、５４…加算器、５５…回転検出回路（駆動検出手段）、５６…初期化回路、６１…電圧制御発振器（周波数変動手段）、６２…駆動回路（交流電圧印加手段）、６３…デューティ比調整回路（デューティ比調整手段）、６４…情報設定部、５２１…ゲインカウンタ（周波数変動幅選択部）、５２２…テーブル、５２３…三角波発生回路（三角波発生手段）、５２４…増幅器、５２５…マルチプレクサ（増幅度設定手段）、６３１…目標値設定回路（目標値設定手段）、６３２…タコメータ（振動体駆動レベル検出手段）、６４１…中心値情報設定部、６４２…変動幅情報設定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動体駆動制御装置、駆動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法に関する。例えば、交流電圧信号の印加によって振動する振動体の駆動を制御する振動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法、振動体を有する振動体駆動機構により駆動される駆動体の駆動を制御する駆動体駆動制御装置に関する。
【０００２】
【背景技術】
交流電圧信号を印加することにより振動する振動体、例えば、圧電素子などがある。また、圧電素子の振動運動を利用する振動体駆動機構として、例えば、圧電アクチュエータが知られている。圧電アクチュエータは、２枚の板状の圧電素子と、この圧電素子の間に挟持され圧電素子の振動により振動される板状の板状体と、２枚の圧電素子のそれぞれに設けられた電極とを備えて構成されている。
このような構成において、電極に交流電圧を印加すると圧電素子が振動する。すると、この圧電素子の振動により板状体が振動される。この板状体の表面の一部を、例えばロータなどの駆動体に摩擦接触させることにより、ロータを回転させることができる。
【０００３】
ところで、圧電素子は、振動する際の周波数である共振周波数をそれぞれ有する。振動体駆動機構の駆動（振動）は、圧電素子に印加する交流電圧の電圧よりも交流電圧の周波数に依存し、交流電圧の周波数が共振周波数に一致するかもしくは共振周波数付近であれば圧電素子を振動させることができる。つまり、振動体にある程度大きな振動を励振して振動体駆動機構を駆動させ、例えば、ロータを回転駆動させることができる交流電圧の周波数範囲、つまり駆動周波数範囲が存在する。
このため従来は、圧電素子に共振周波数の交流電圧を印加することにより、振動体駆動機構を駆動することが広く行われている（例えば、超音波モータについて、特許文献１、２、３、４、５を参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平５−９５６８６号公報
【特許文献２】
特開平５−１７６５６２号公報
【特許文献３】
特開平５−１９９７７６号公報
【特許文献４】
特開平６−３８５５４号公報
【特許文献５】
特開平１０−１１６１２５号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、振動体の振動を発生させて振動体駆動機構を駆動し、例えばロータを回転させる駆動周波数範囲は、周囲の温度変化により変化することが知られている。
例えば、図１３は、温度が異なる場合に、圧電素子に印加する交流電圧の周波数と振動体駆動機構の振動により回転されるロータの回転数との関係の一例を示す図である。（Ａ）は温度が−１０℃の場合を示しており、交流電圧の周波数が２８５から２９１ｋＨｚ程度であれば、ロータを回転させることができる。（Ｂ）は温度が２５℃の場合であり、交流電圧の周波数が２８０から２８５ｋＨｚ程度であれば、ロータを回転させることができる。（Ｃ）は温度が６０℃の場合であり、駆動電圧信号の周波数が２７４から２８０ｋＨｚ程度であれば、ロータを回転させることができる。
また、振動体駆動機構とロータとの接触圧や接触角が変化する場合にもロータを回転させる周波数が変化する。また、振動体駆動機構とロータとの間に粉塵が挟まった場合にも、突発的に振動体駆動機構を駆動させる周波数が変化する。
【０００６】
このように、振動体駆動機構を駆動させる際、ロータを回転できる駆動周波数範囲が変化するので、特定の値に固定された周波数では振動体駆動機構を駆動できず、ロータを回転させることができない場合が生じるという問題がある。特に、特定の値に固定された周波数では、−１０℃から６０℃までにわたる広い温度で振動体駆動機構を駆動できないという問題がある。また、振動体駆動機構を一旦駆動できた場合でも、駆動周波数範囲が変化した場合には、振動体駆動機構を駆動し続けることができないという問題が生じる。
【０００７】
例えば、特許文献１の如く交流電圧を一定値に固定された周波数とする場合には、固定された周波数が駆動周波数範囲から外れている場合、振動体駆動機構を駆動できないという問題がある。
特許文献２では、振動体駆動機構の起動時にはホワイトノイズにより駆動を開始できたとしても、その後に駆動周波数範囲が変化した場合には駆動を継続することができないという問題がある。
特許文献３、４、５では、振動体駆動機構の駆動状態をフィードバックして制御するため、一旦駆動が停止されてしまうとフィードバック信号が得られないので、駆動を継続できないという問題がある。
【０００８】
本発明の目的は、従来の問題を解消し、振動体を確実に駆動できる振動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法、振動体を有する振動体駆動機構により駆動される駆動体を確実に駆動できる駆動体駆動制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の振動体駆動制御装置は、交流電圧信号の印加により振動する振動体の駆動を制御する振動体駆動制御装置であって、前記振動体に前記交流電圧信号を印加する交流電圧印加手段と、前記交流電圧印加手段から出力される前記交流電圧信号の周波数を所定周波数範囲において時間的に変動させる周波数変動手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
このような構成において、周波数変動手段により交流電圧信号の周波数が所定周波数範囲において時間的に変動される。この変動する周波数を有する交流電圧信号が交流電圧印加手段により振動体に印加される。ここで、周波数変動手段により交流電圧信号の周波数が所定周波数範囲で変動されると、この周波数変動幅の中に振動体を振動（駆動）させる周波数（駆動周波数範囲）が含まれる可能性が高くなる。すると、この交流電圧信号の印加によって振動体を駆動できる可能性が高くなる。
周波数変動手段が設けられているので、温度変化等により駆動周波数範囲が変化した場合であっても、駆動周波数範囲の変化は周波数変動手段による周波数の変動幅に含まれる可能性を高くできる。例えば、温度が低温から高温まで広い範囲で変化する際の駆動周波数範囲の変化範囲全域を含んで交流電圧信号の周波数を変動させれば、確実に振動体を振動させることができる。また、駆動周波数範囲が突発的に変化したとしても、この駆動周波数範囲の変化は周波数変動手段による交流電圧信号の周波数変動幅に含まれる可能性が高い。よって振動体を振動させる周波数が突発的に変化したとしても、振動体の振動を継続させることができる。
すなわち、交流電圧信号の周波数を変動させることにより、振動体を確実に駆動させることができ、また、振動体の駆動を確実に継続することができる。
【００１１】
本発明では、前記所定周波数範囲は、温度が−１０℃である場合に前記振動体を駆動させる前記交流電圧信号の周波数から温度が６０℃である場合に前記振動体を駆動させる前記交流電圧信号の周波数までの範囲であることが好ましい。
【００１２】
このような構成によれば、温度が低温である−１０℃であっても、温度が高温である６０℃であっても、交流電圧信号は振動体を駆動させる周波数を必ず含んでいる。よって、温度が何度であっても、または、振動体を駆動させる周波数が何らかの原因で突発的に変化したとしても、振動体を確実に駆動させることができる。
【００１３】
本発明では、前記振動体の駆動を検出して駆動検出信号を出力する駆動検出手段を備え、前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数を制御することが好ましい。
【００１４】
このような構成によれば、振動体の駆動が駆動検出手段にて検出される。この検出結果に応じて周波数変動手段により交流電圧信号の周波数は制御される。
例えば、駆動検出手段で振動体の駆動が検出されない場合には、交流電圧信号の周波数変動幅をさらに大きくしたり、交流電圧信号の周波数変動の中心値をシフトさせるなどにより、交流電圧信号の周波数変動が駆動周波数範囲を含むようにする。すると、振動体を確実に駆動させることができる。
【００１５】
本発明では、前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段から前記駆動検出信号を受けた場合に、前記交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する周波数変動幅設定手段を備えていることが好ましい。
【００１６】
このような構成によれば、駆動検出手段で振動体の駆動が検出される場合には、周波数変動幅設定手段により、交流電圧信号の周波数変動幅が順次小さく設定される。
交流電圧信号の周波数変動幅のうち振動体を振動させる周波数（駆動周波数範囲）から外れている周波数では、振動体を振動させることができないか、または振動体の振動が微小となる。そのため、例えば、振動体の振動で駆動体を駆動させるような場合であっても、微小な振動ではこの駆動体を駆動できないことになる。よって、駆動周波数範囲から外れた交流電圧信号の周波数は無駄なエネルギーとなる。つまり、振動体を振動させるエネルギー効率を高くするため、交流電圧信号の周波数変動幅は、駆動周波数範囲を含んでできる限り小さいことが好ましい。
そこで、振動体の駆動が検出される場合には、交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する。すると、交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる周波数を少なくすることができる。その結果、振動体を振動させるエネルギー効率を高くすることができる。
【００１７】
本発明では、前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する中心値設定手段を備えていることが好ましい。
【００１８】
このような構成によれば、駆動検出手段で振動体の駆動が検出結果に応じて、中心値設定手段により、交流電圧信号の周波数変動の中心値が設定される。
振動体を振動させるエネルギー効率を向上させるためには、交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れた部分ができる限り小さいことが好ましい。しかし、例えば、交流電圧信号の周波数変動の変動中心が駆動周波数範囲から外れていた場合、交流電圧信号の周波数と駆動周波数範囲との交わる部分が小さくなってしまう。すると、エネルギー効率が悪くなる。そこで、駆動検出手段による検出結果に応じて、交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する。例えば、交流電圧信号の周波数変動中心が駆動周波数範囲内に入るように設定する。すると、交流電圧信号の周波数のうち駆動周波数範囲から外れた部分を小さくすることができ、振動体を振動させるエネルギー効率を向上させることができる。
【００１９】
本発明では、前記中心値設定手段は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値に基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することが好ましい。
【００２０】
このような構成において、駆動検出信号が出力される瞬間は振動体が振動している。よって、この駆動検出信号が出力された時点で振動体に印加されていた交流電圧信号の周波数は、振動体を駆動させることができる周波数である。そこで、駆動検出信号が出力された時点の交流電圧信号の周波数値に基づいて中心値設定手段により交流電圧信号の周波数変動幅の中心値を設定する。すると、交流電圧信号の周波数変動中心値を駆動周波数範囲内に設定するなどにより、振動体を駆動させるエネルギー効率を向上させることができる。
【００２１】
本発明では、前記中心値設定手段は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値を前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定することが好ましい。
【００２２】
このような構成によれば、駆動検出信号が出力された時点で振動体に印加された交流電圧信号の周波数が、中心値設定手段により、交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定される。
駆動検出信号が出力される時点で振動体に印加された交流電圧信号の周波数は、振動体を駆動させることができる周波数である。そこで、駆動検出信号の出力時点での交流電圧信号の周波数値を交流電圧信号の周波数変動の変動中心とする。すると、交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、振動体を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００２３】
本発明では、前記中心値設定手段は、以前設定した前記変動中心と今回前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加された前記交流電圧信号の周波数の値とに基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することが好ましい。
【００２４】
このような構成において、以前に中心値設定手段により設定された交流電圧信号の周波数変動の中心値と、今回駆動検出信号が出力された時点の交流電圧信号の周波数とに基づき、中心値設定手段は、交流電圧信号の周波数変動の中心値を設定する。駆動検出信号が出力された時点の交流電圧信号の周波数は、確かに振動体を振動させる周波数、つまり駆動周波数に含まれる。しかしながら、駆動周波数範囲の中の真中であるとは限らない。そこで、駆動検出信号が出力された時点の交流電圧信号の周波数値をいくつか用いて、例えば、平均化などする。すると、周波数変動の変動中心を駆動周波数範囲の真中にできる限り近く設定することができる。周波数変動の変動中心が駆動周波数範囲の真中の周波数に近ければ、交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、振動体を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００２５】
本発明では、前記中心値設定手段は、前記交流電圧信号の周波数変動の中心値として前記振動体の共振周波数が初期設定されていることが好ましい。
【００２６】
このような構成によれば、起動時には、中心値設定手段は初期設定された振動体の共振周波数を交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定する。すると、当初からできる限り交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。
なお、初期設定する振動体の共振周波数は、標準温度、例えば２０℃での振動体の共振周波数としてもよいが、周波数変動手段に温度を測定する温度測定手段を設けて、この温度測定手段により測定された温度に応じて振動体の共振周波数を設定するようにしてもよい。振動体の共振周波数は温度により変動するので、温度測定手段により温度測定を行って、この温度に応じた共振周波数を交流電圧信号の周波数変動の変動中心に初期設定する。すると、温度がさまざまに異なる場合であっても、当初からできる限り交流電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、振動体を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００２７】
本発明では、前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段から前記駆動検出信号を受けた場合に前記交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する周波数変動幅設定手段を備え、前記周波数変動幅設定手段は、所定の電圧変動幅を設定する電圧変動幅設定手段であり、前記中心値設定手段は、前記電圧変動幅設定手段で設定される電圧変動の中心電圧値を設定する中心電圧設定手段であり、前記周波数変動手段は、前記電圧変動幅設定手段および前記中心電圧設定手段で設定された変動幅および中心値を有する電圧信号を電圧レベルに応じた周波数信号に変換する電圧周波数変換手段を備えていることが好ましい。
【００２８】
このような構成によれば、電圧変動幅設定手段により所定の電圧変動幅が設定され、さらに、中心値電圧設定手段により電圧変動の中心値が設定される。このように設定された変動幅および中心値を有する電圧信号が電圧周波数変換手段により電圧レベルに応じた周波数信号に変換される。すると、所定の周波数変動および周波数変動の中心値を有する周波数信号が生成される。そこで、交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号の周波数をこの周波数信号の周波数変動幅および中心値を有するように変調する。すると、交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号の周波数を所定周波数範囲において時間的に変動させることができる。
【００２９】
本発明では、前記電圧変動幅設定手段は、予め段階的に設定された周波数変動幅から所定の周波数変動幅を選択する周波数変動幅選択手段と、予め設定された周期および振幅を有する三角波を連続的に発生する三角波発生手段と、前記三角波発生手段で発生された三角波の振幅を電圧増幅させる増幅器と、前記周波数変動幅選択手段で選択された前記周波数変動幅に応じて前記増幅器の増幅度を設定する増幅度設定手段とを備えていることが好ましい。
【００３０】
このような構成によれば、周波数変動幅選択手段で交流電圧信号として振動体に印加する電圧信号の周波数変動幅が選択される。この選択された周波数変動幅に応じて、三角波発生手段から発生された三角波が増幅器で増幅される。このように増幅された三角波の連続で構成される電圧信号を、電圧周波数変換手段で電圧レベルに応じた周波数を有する周波数信号に変換する。さらに、交流電圧信号の周波数をこの周波数信号の周波数変動幅を有するように変調する。すると、交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号の周波数を所定周波数範囲において時間的に変動させることができる。
周波数変動幅選択手段には、予め段階的に周波数変動幅が設定されており、周波数の変動幅を選択する際に、予め設定された段階を選択するだけでよい。よって、周波数の変動に際して余計な演算等を行わないので、簡便であり、回路構成を簡略化することができ、また、応答速度を向上させることができる。
また、電圧の増幅度によって周波数変動幅を設定することは、周波数を直接変調する場合に比べて簡便であり、回路構成を簡略化することができる。
【００３１】
本発明では、前記交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号のデューティ比を調整するデューティ比調整手段を備えていることが好ましい。
【００３２】
このような構成によれば、デューティ比調整手段により、交流電圧信号のデューティ比が調整される。すると、単位時間あたり振動体に交流電圧信号が印加される割合が調整され、振動体の駆動レベルが調整される。
デューティ比調整によるので、交流電圧信号の周波数を変化させることなく振動体の駆動レベルを調整することができる。よって、交流電圧信号の周波数変動の中心値設定や周波数変動幅の設定に影響を与えることなく、振動体の駆動レベルの調整を行うことができる。また、デューティ調整により必要な時間だけ通電すればよいので、エネルギー効率を向上させることができる。
【００３３】
本発明では、前記振動体の駆動レベルの目標値を設定入力する目標値設定手段と、前記振動体の駆動レベルを検出する振動体駆動レベル検出手段とが設けられ、前記デューティ比調整手段は、設定入力された前記目標値と前記振動体駆動レベル検出手段で検出された駆動レベルとの差に基づいて前記交流電圧信号のデューティ比を調整することが好ましい。
【００３４】
このような構成によれば、振動体の駆動レベルが振動体駆動レベル検出手段で検出され、この検出値と目標値との差に基づいて振動体の駆動レベルを目標値に維持するようにデューティ比が調整される。すると、目標値設定手段に設定された目標値で振動体の駆動レベルが一定に維持される。ここで、振動体の駆動レベルとしては、例えば、振動体の振動数や、あるいは、この振動体の振動で駆動される駆動体の駆動速度などを意味する。この駆動体が回転体である場合には、回転体の回転速度であってもよい。振動体駆動レベル検出手段は、振動体の振動数を検出してもよく、あるいは、振動体の振動で駆動される駆動体の駆動速度、振動体の振動で回転される回転体の回転速度を検出してもよい。
【００３５】
本発明の駆動体駆動制御装置は、前記振動体は圧電素子であり、この圧電素子の振動により駆動される振動体駆動機構と、前記振動体駆動機構に対する摩擦接触にて駆動される駆動体と、請求項３ないし請求項１３のいずれかに記載の振動体駆動制御装置とを備え、前記駆動検出手段は前記駆動体の駆動を検出することを特徴とする。
【００３６】
このような構成において、振動体駆動制御装置によって圧電素子の駆動が駆動制御される。圧電素子の駆動により振動体駆動機構、例えば圧電アクチュエータが駆動される。振動体駆動機構の駆動により駆動体、例えばロータが駆動される。このとき、駆動検出手段は、駆動体の駆動を検出することにより振動体の駆動を検出する。
振動体駆動制御装置により振動体が確実に、かつ、効率よく駆動されるので、駆動体駆動制御装置は、確実に、かつ、効率よく駆動体を駆動させることができる。
【００３７】
本発明の振動体駆動制御方法は、交流電圧信号の印加により振動する振動体の駆動を制御する振動体駆動制御方法であって、前記振動体に前記交流電圧信号を印加する交流電圧印加工程と、前記交流電圧印加工程において出力される前記交流電圧信号の周波数を所定周波数範囲において時間的に変動させる周波数変動工程とを備えることを特徴とする。
【００３８】
このような構成において、周波数変動工程により交流電圧信号の周波数が所定周波数範囲において時間的に変動される。この変動する周波数を有する交流電圧信号が交流電圧印加工程により振動体に印加される。ここで、周波数変動工程により交流電圧信号の周波数が所定周波数範囲で変動されると、この周波数変動幅の中に振動体を振動（駆動）させる周波数（駆動周波数範囲）が含まれる可能性が高くなる。すると、交流電圧信号の印加によって振動体を駆動できる可能性が高くなる。
例えば、温度が低温から高温まで広い範囲で変化する際の駆動周波数範囲の変化範囲全域を含んで交流電圧信号の周波数を変動させれば、確実に振動体を振動させることができる。また、駆動周波数範囲が突発的に変化したとしても、この駆動周波数範囲の変化は周波数変動工程による交流電圧信号の周波数変動幅に含まれる可能性が高い。よって振動体を振動させる周波数が突発的に変化したとしても、振動体の振動を継続させることができる。
すなわち、交流電圧信号の周波数を変動させることにより、振動体を確実に駆動させることができ、また、振動体の駆動を確実に継続することができる。
【００３９】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記振動体の駆動を検出して駆動検出信号を出力する駆動検出工程を備え、前記周波数変動工程は、前記駆動検出工程による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数を制御することが好ましい。
【００４０】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記周波数変動工程は、前記駆動検出工程から前記駆動検出信号を受けた場合に前記交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する周波数変動幅設定工程を備えていることが好ましい。
【００４１】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記周波数変動工程は、前記駆動検出工程による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する中心値設定工程を備えていることが好ましい。
【００４２】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記中心値設定工程は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値に基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することが好ましい。
【００４３】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記中心値設定工程は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値を前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定することが好ましい。
【００４４】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記中心値設定工程は、以前設定した前記変動中心と今回前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加された前記交流電圧信号の周波数の値とに基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することが好ましい。
【００４５】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記中心値設定工程は、前記交流電圧信号の周波数変動の中心値として前記振動体の共振周波数が初期設定されていることが好ましい。
【００４６】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記周波数変動工程は、前記駆動検出工程から前記駆動検出信号を受けた場合に前記交流電圧信号の周波数変動幅を順次小さく設定する周波数変動幅設定工程を備え、前記周波数変動幅設定工程は、所定の電圧変動幅を設定する電圧変動幅設定工程であり、前記中心値設定工程は、前記電圧変動幅設定工程で設定される電圧変動の中心電圧値を設定する中心電圧設定工程であり、前記周波数変動工程は、前記前記電圧変動幅設定工程および中心電圧設定工程で設定された中心値および変動幅を有する電圧信号を電圧レベルに応じた周波数信号に変換する電圧周波数変換工程を備えていることが好ましい。
【００４７】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記電圧変動幅設定工程は、予め段階的に設定された周波数変動幅から所定の周波数変動幅を選択する周波数変動幅選択工程と、予め設定された周期および振幅を有する三角波を連続的に発生する三角波発生工程と、前記三角波発生工程で発生された三角波の振幅を電圧増幅させる増幅工程と、前記周波数変動幅選択工程で選択された前記周波数変動幅に応じて前記増幅工程の増幅度を設定する増幅度設定工程とを備えていることが好ましい。
【００４８】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記交流電圧印加工程から出力される交流電圧信号のデューティ比を調整するデューティ比調整工程を備えていることが好ましい。
【００４９】
本発明の振動体駆動制御方法では、前記振動体の駆動レベルの目標値を設定入力する目標値設定工程と、前記振動体の駆動レベルを検出する振動体駆動レベル検出工程とが設けられ、前記デューティ比調整工程は、設定入力された前記目標値と前記振動体駆動レベル検出工程で検出された駆動レベルとの差に基づいて前記交流電圧信号のデューティ比を調整することが好ましい。
【００５０】
このような構成によれば、上記振動体駆動制御装置と同様の作用効果を奏することができる。
また、上記振動体駆動制御方法の各制御方法の内容をコンピュータに実行させるようにプログラミングして振動体駆動制御プログラムとし、交流電圧信号の印加により振動する振動体の駆動を制御する振動体駆動制御装置に組み込んだコンピュータに実行させるようにしてもよい。また、上記振動体駆動制御方法の各制御方法の内容をコンピュータに実行させるようにプログラミングして振動体駆動制御プログラムとし、このプログラムをコンピュータ読み出し可能な記録媒体に記録してもよい。
【００５１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態として、駆動制御回路５（振動体駆動制御装置）によって駆動制御される駆動体駆動制御装置としての液体吐出装置１を示す図である。図２は、液体吐出装置１の断面図である。
この液体吐出装置１は、本体ケース１１と、本体ケース１１に設置されるチューブ２１と、本体ケース１１に対して回転可能に設けられた駆動体としてのロータ２２と、ロータ２２の回転によってチューブ２１上を転動するボール２６と、ロータ２２を回転させる駆動機構３１と、ロータ２２の回転を検出する回転検出手段４１と、駆動機構３１を駆動制御する駆動制御回路５とを備えて構成されている。
【００５２】
本体ケース１１は、図２に示されるように、一面が開口された略箱状の基部１２１と、基部１２１の開口を塞ぐカバー１２２とを備えて構成されている。
基部１２１は、チューブ２１、ロータ２２、駆動機構３１および回転検出手段４１を収納する。また、基部１２１には、チューブ２１を設置するためのチューブガイド溝１３と、ロータ２２を回転可能に支持するための軸部１４とが設けられている。
チューブガイド溝１３は、略円形状の円形溝部１３１と、本体ケース１１の外部から円形溝部１３１に連通して設けられた略直線状の２本の直線溝部１３２とを有している。
円形溝部１３１は、ロータ２２の回転中心を中心とし、また、その半径はロータ２２の半径よりも小さい円形である。直線溝部１３２は、互いに平行であり、一方は円形溝部１３１の略接線方向に形成され、他方は円形溝部１３１の中心から前記一方にわずかに近い位置に形成されている。
軸部１４は、基部１２１に設けられた軸孔１５に嵌合され、軸部１４の外周面にはボールベアリング１４１が設けられている。ボールベアリング１４１の内側の軸受１４２は軸部１４に固定され、外側のジャーナル１４３が軸部１４を中心として回転自在とされている。
【００５３】
チューブ２１は、弾性を有する樹脂、例えば、テトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂で形成されている。チューブ２１は、チューブガイド溝１３のうち、直線溝部１３２の間を除く円形溝部１３１と直線溝部１３２とに設置される。
【００５４】
ロータ２２は、略円盤状で、中心にロータ軸孔２３を有し、このロータ軸孔２３にボールベアリング１４１を介して軸部１４が挿入されて本体ケース１１に対して回転自在に設けられている。ロータ２２は、外周縁に平面方向に突出して形成された凸部２４と、下面に円環状に形成されたボールガイド溝２５とを備えている。
凸部２４は、軸孔１５を中心として略１８０度反対側に形成されている。
ボールガイド溝２５は、ロータ２２が本体ケース１１に設置されたときにチューブガイド溝１３の円形溝部１３１に対応する位置に形成されている。すなわち、円形溝部１３１とボールガイド溝２５は同じ半径の円形である。
【００５５】
ボール２６は、二つ設けられ、ロータ２２のボールガイド溝２５と基部１２１のチューブガイド溝１３との間に配置されている。ボール２６は、ロータ２２のボールガイド溝２５によって基部１２１の側に押さえられチューブガイド溝１３とともにチューブ２１を圧閉し、ロータ２２の回転とともにチューブ２１上を転動する。
ここで、ロータ２２が回転していないときには、ボール２６はチューブ２１を圧閉しない位置で保持されるが、ロータ２２が回転をはじめるとボール２６はボールガイド溝２５に沿って転動され、互いに略１８０度となる位置関係でチューブ２１を圧閉しながら転動される。ボール２６が転動されると、チューブ２１の圧閉位置がボール２６の転動に応じて順次移動される。すると、チューブ２１内の液体がチューブ２１の圧閉位置の移動に伴って移動されチューブ２１の一方端から他方端へ移動される。
【００５６】
駆動機構３１は、ロータ２２を回転させる圧電アクチュエータ３２と、圧電アクチュエータ３２を支持する支持部材３８とを備えて構成されている。
圧電アクチュエータ３２は、略矩形平板上であり、図３（Ａ）に示されるように、２枚の圧電素子３３、３４（振動体）と、この圧電素子３３、３４に挟まれた補強板３５と、圧電素子３３、３４の表面に設けられた２枚の電極板３６、３７とを備えて構成されている。
【００５７】
圧電素子３３、３４は、略長方形かつ板状であり、２枚の圧電素子３３、３４の分極方向が逆向きに配置されている。ここで、図３（Ａ）中の矢印は、圧電素子３３、３４それぞれの分極方向を示している。圧電素子３３、３４の間に挟まれた補強板３５が接地されている。圧電素子３３、３４の表面に設けられた２枚の電極板３６、３７には図示しないケーブル等が設けられる。このケーブルが一点で接続されてこの接続点に＋Ｖ、−Ｖとを交互に繰り返す所定周波数の駆動電圧信号が印加される。
【００５８】
補強板３５は、略長方形かつ板状であり、圧電素子３３、３４よりも肉薄に形成されている。また、補強板３５は、一長辺と一短辺が交わる一頂点に形成されロータ２２に当接される当接部３５１と、当接部３５１とは対角位置に形成された凸部３５２とを備えている。当接部３５１は、その先端部分が緩やかな曲面に成形されている。
【００５９】
支持部材３８は、補強板３５の長辺の略中央に対して垂直に当接する支持部本体３８１と、支持部本体３８１に設けられたばね部材３８２とを備えて構成されている。
支持部本体３８１は、基部１２１に設けられたピン１６に挿通され、このピン１６を中心として回転可能とされている。
ばね部材３８２は、略Ｕ字状であり、Ｕ字の一方の端部が支持部本体３８１に一体的に連続して設けられ、Ｕ字の他方の端部が基部１２１に設けられたストッパ１７に当接されている。ばね部材３８２の付勢力により、支持部材３８が補強板３５を付勢し、当接部３５１がロータ２２の外周面に当接される。
【００６０】
ここで、圧電素子は、交流電圧を印加されると伸縮振動する性質を有する。特に、圧電素子３３、３４に対して、長手方向振動の共振周波数で交流電圧を印加すると、長手方向の伸縮振動を励振することができる。つまり、駆動電圧信号として圧電素子を振動させる駆動周波数範囲の交流電圧が電極板３６、３７に印加されると、圧電素子３３、３４に振動が励振される。駆動電圧信号の周波数を圧電素子３３、３４の長手方向振動の共振周波数とした場合に、圧電素子３３、３４が最も大きく長手方向に振動する。
ところで、補強板３５には、対角位置に当接部３５１と凸部３５２とが設けられているので、圧電アクチュエータ３２としては非対称な形状である。すると、圧電素子３３、３４に縦振動が発生した場合、この縦振動は、当接部３５１と凸部３５２で生ずる重量アンバランスにより長方形状の長手方向に平行方向の中線Ｌに対し非対称な振動となり、圧電素子３３、３４の板面を含む面内において縦振動とは直交する方向の屈曲振動が励振される（図３（Ｂ）参照）。また、予め屈曲振動の共振周波数が縦振動の共振周波数に近づくように、圧電素子３３、３４および補強板３５で形成される長方形状の縦横寸法を設計しておく。すると、この縦振動と屈曲振動とにより、当接部３５１は楕円軌道を描いて運動する。図３（Ｃ）のように、当接部３５１をロータ２２の外周部に当接させると、当接部３５１の楕円軌道によりロータ２２が回転駆動される。
【００６１】
回転検出手段４１は、前述したロータ２２の外周縁に突出して形成された凸部２４と、検出板ばね４２と、検出部４３とを備えて構成されている。
検出板ばね４２は、一端が基部１２１に固定され、他端側の途中のロータ２２側に曲折された曲折部４２１がロータ２２の外周縁に当接されている。
検出部４３は、基部１２１に固定されて設けられ、検出板ばね４２の他端との接触状態を検出するものである。
ロータ２２が回転しているとき、検出板ばね４２の曲折部４２１がロータ２２の外周縁の凸部２４を除く部分に当接している場合には、検出板ばね４２の他端が検出部４３に接触している状態となる。ロータ２２の凸部２４が検出板ばね４２の曲折部４２１に当たって、検出板ばね４２がロータ２２の外側に押し出されると、検出板ばね４２の他端が検出部４３から外れて非接触状態となる。ロータ２２の凸部２４は、略１８０度反対に設けられているので、ロータ２２が半周するごとに検出部４３と検出板ばね４２が非接触となる。よって、検出板ばね４２と検出部４３の非接触が検出されることによって、ロータ２２の略半周回転が検出される。
【００６２】
図４に振動体駆動制御装置としての駆動制御回路５の構成を示す。この駆動制御回路５は、振動体である圧電素子３３、３４に駆動電圧信号（交流電圧信号）を印加し、駆動電圧信号の周波数を制御することで圧電素子３３、３４の振動を制御するものである。また、圧電素子３３、３４の振動を制御することにより、圧電アクチュエータ（振動体駆動機構）３２を駆動制御するものである。
【００６３】
駆動制御回路５は、圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧の周波数に対応する電圧を出力する中央制御回路５１と、中央制御回路５１から出力される電圧をこのレベルに応じた周波数信号に変換する電圧周波数変換手段としての電圧制御発振器６１と、電圧制御発振器６１からの周波数を有する交流電圧を駆動電圧信号として圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧印加手段としての駆動回路６２と、単位時間あたりの駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦ比（デューティ比）を制御するデューティ比調整手段としてのデューティ比調整回路６３とを備えて構成されている。
【００６４】
中央制御回路５１は、圧電アクチュエータ３２に印加する駆動電圧信号の周波数変動幅に対応した電圧振幅を設定する周波数変動幅設定手段（電圧変動幅設定手段）としての変動幅設定部５２と、圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧の周波数の中心値に対応した電圧の中心値を設定する中心値設定手段（中心電圧設定手段）としての中心値設定部５３と、変動幅設定部５２による電圧と中心値設定部５３による電圧を加算して圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧の周波数に対応する電圧を出力する加算器５４と、回転検出手段４１からの検出信号を検出する駆動検出手段としての回転検出回路５５と、起動時に設定を初期化する初期化回路５６とを備えて構成されている。
【００６５】
変動幅設定部５２は、予め段階的に設定された周波数変動幅から所定の周波数変動幅を選択する周波数変動幅選択手段としてのゲインカウンタ５２１と、予め設定された周期および振幅を有する三角波を連続的に発生する三角波発生手段としての三角波発生回路５２３と、三角波発生回路５２３で発生された三角パルスの振幅を電圧増幅させる増幅器５２４と、ゲインカウンタ５２１で選択された周波数変動幅に応じて増幅器５２４の増幅度を設定する増幅度設定手段としてのマルチプレクサ５２５とを備えて構成されている。
【００６６】
ゲインカウンタ５２１は、予め段階的に設定された周波数変動幅のテーブル５２２を備えている。テーブル５２２には、図５に示すように、ステップ４、ステップ３、ステップ２、ステップ１、ステップ０の５段階に設定された周波数変動幅が設定されている。ステップ４からステップ０にステップが下がるに従って周波数の変動幅が小さくなるように設定されており、ステップ４の周波数変動幅は１６ｋＨｚ、ステップ３の周波数変動幅は８ｋＨｚ、ステップ２の周波数変動幅は４ｋＨｚ、ステップ１の周波数変動幅は２ｋＨｚ、ステップ０の周波数変動幅は１ｋＨｚである。
また、ゲインカウンタ５２１には、回転検出回路５５でロータ２２の回転が検出されない時間を測定するタイマーが設けられている。
ゲインカウンタ５２１は、まずはじめ初期化回路５６によりプリセットされるとステップ４のもっとも変動幅の大きい周波数変動幅に設定される。
回転検出回路５５でロータ２２の回転が検出されると、回転検出回路５５からゲインカウンタ５２１に信号が出力される。ゲインカウンタ５２１は、回転検出回路５５からの信号を受けると、周波数変動幅のステップを１段階ずつ下げていく。すなわち、周波数変動幅を小さくしていく。また、ステップ番号が０になると、このステップ０の状態を維持する。
また、回転検出回路５５でロータ２２の回転が一定時間、例えば１０秒以内に検出されなかった場合には、回転検出回路５５からロータ回転の検出がないことがゲインカウンタ５２１に指令される。すると、ゲインカウンタ５２１は、周波数の変動幅を再びステップ４に設定する。
ゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅のステップの番号はマルチプレクサ５２５に出力される。
【００６７】
三角波発生回路５２３は、電圧値がある値まで直線的に増加したあと最初の値まで直線的に減少するような電気的パルス（三角パルス）が連続した三角波を発生させる。例えば、図６（Ｂ）に示される三角波が例示される。三角波発生回路５２３は、予め設定された一定周期および一定振幅の三角波を発生するが、電圧の振動の中心値は０Ｖである。例えば、周期が１Ｈｚで、＋１Ｖから−１Ｖまで振動する三角波を発生する。
【００６８】
増幅器５２４は、三角波発生回路５２３で発生された三角波の電圧を増幅させるものであり、ゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅に応じて電圧の振動幅を増大させる。例えば、図６（Ｃ）に示されるような電圧増幅が例示される。例えば、三角波発生回路５２３で１Ｖから−１Ｖまで振動する三角波が発生された場合、増幅器５２４によりこの三角波が３Ｖから−３Ｖまで振動する三角波に増幅される。
増幅器５２４は、増幅器５２４内のオペアンプ（不図示）による増幅率（ゲイン）を調整するための帰還抵抗として抵抗Ｒ０から抵抗Ｒ４を備えている。抵抗Ｒ０から抵抗Ｒ４は、ゲインカウンタ５２１で設定される周波数変動幅のステップに対応した電圧振幅が得られるように段階的にそれぞれ異なった抵抗値を有している。
抵抗Ｒ０から抵抗Ｒ４のそれぞれには、マルチプレクサ５２５でＯＮ／ＯＦＦ制御されるアナログスイッチＳＷ０からＳＷ４が設けられている。このアナログスイッチＳＷ０からＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦにより、抵抗Ｒ０から抵抗Ｒ４のいずれかが選択され、増幅器５２４の増幅率が決定される。周波数変動幅のステップ番号、帰還抵抗の番号およびアナログスイッチの番号は対応しており、例えば、周波数変動幅がステップ４に設定されたときには、アナログスイッチＳＷ４がＯＮになり、帰還抵抗Ｒ４が導通される。
増幅器５２４で増幅された電圧は加算器５４に出力される。
【００６９】
マルチプレクサ５２５は、ゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅のステップ番号に基づいて増幅器５２４に設けられたアナログスイッチＳＷ０からＳＷ４のＯＮ／ＯＦＦ制御を行う。アナログスイッチＳＷ０からＳＷ４の制御により、帰還抵抗Ｒ０から帰還抵抗Ｒ４のいずれかが選択され、ゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅に対応した電圧の振幅を得るように増幅器５２４の増幅率が設定される。
【００７０】
中心値設定部５３は、圧電アクチュエータ３２に印加される駆動電圧信号の周波数変動の中心値に対応する電圧値を加算器５４に出力する。例えば、図６（Ａ）に示される電圧の出力が例示される。また、中心値設定部５３には、加算器５４から出力される交流電圧が入力されている。
また、中心値設定部５３には、回転検出回路５５でロータ２２の回転が検出されない時間を測定するタイマーが設けられている。
初期状態では、中心値設定部５３は、圧電素子３３、３４の標準状態での共振周波数に対応した電圧値が初期電圧値として設定され、この初期電圧値を加算器に出力する。例えば初期電圧値として１０Ｖに設定される。この初期状態で回転検出回路５５からロータ２２の回転検出の信号を受けると、回転検出時点に加算器５４から出力される電圧の値をホールドする。電圧値をホールドすると、中心値設定部５３は、このホールドした電圧値を加算器５４に出力する。例えば、ロータ回転検出時に加算器から８Ｖの電圧が出力されていれば、この電圧８Ｖをホールドする。
さらに、この状態で回転検出回路５５からロータ２２の回転検出の信号を受けると、回転検出時点で加算器５４から出力される電圧値と現在中心値設定部５３でホールドしている電圧値との和の２分の１の電圧値をホールドする。このホールドした電圧値を加算器５４に出力する。例えば、ロータ回転検出時に加算器５４から７Ｖの電圧が出力されていれば、この７Ｖと現在ホールドしている８Ｖとの和の２分の１の電圧７．５Ｖをホールドする。以後、回転検出時に加算器から出力される電圧値とホールドしている電圧値との和の２分の１の電圧をホールドし、このホールドした電圧値を加算器５４に出力する。
中心値設定部５３は、例えば、サンプルアンドホールド回路などで構成される。
【００７１】
加算器５４は、増幅器５２４からの交流電圧と中心値設定部５３からの中心電圧とを加算して、圧電アクチュエータ３２に印加する交流電圧の周波数に対応する電圧を出力する。
増幅器５２４からは、駆動電圧信号の周波数変動幅に対応した電圧振幅を有する交流電圧が入力される（図６（Ｃ）参照）。例えば、０Ｖを中心として３Ｖから−３Ｖまで振動する交流電流が入力される。中心値設定部５３からは、駆動電圧信号の周波数振動の中心に対応した電圧値の電圧が入力される（図６（Ａ）参照）。例えば、１０Ｖの電圧が入力される。
加算器５４は、増幅器５２４からの交流電圧と中心値設定部５３からの中心電圧とを加算して、例えば、１０Ｖを中心として１３Ｖから７Ｖまで振動する交流電流を出力する。例えば、図６（Ｄ）に示される電圧加算が例示される。加算器５４からの出力は、電圧制御発振器６１に出力され、また、中心値設定部５３に出力される。
【００７２】
回転検出回路５５は、回転検出手段４１の検出部４３と検出板ばね４２との接触状態を回転検出手段４１からの検出信号によってモニタする。回転検出回路５５は、検出部４３と検出板ばね４２とが非接触になった時点の信号を検出すると、中心値設定部５３とゲインカウンタ５２１とに回転検出信号を出力する。すなわち、ロータ２２の半周回転ごとにロータ２２の回転が検出され、回転検出回路５５からロータ２２の回転検出が中心値設定部５３とゲインカウンタ５２１に知らされる。また、一定時間、例えば１０秒以内にロータ２２の回転検出がない場合には、ゲインカウンタ５２１と中心値設定部５３とに一定時間ロータ２２が回転していない旨の指令を出力する。
回転検出回路５５は、回転検出手段４１の検出板ばね４２がロータ２２の凸部２４以外の位置で検出部４３に対し非接触と接触とを繰り返すこと（チャタリング）によって生じる信号（チャタリング信号）に起因してロータ２２の回転を誤検出することを防止するチャタリング防止回路等を備えている。
【００７３】
初期化回路５６は、起動時に、中心値設定部５３とゲインカウンタ５２１とを初期化する。
初期化回路５６は、中心値設定部５３を初期化する際には、中心値設定部５３にホールドされていた電圧値を解除させ、さらに、初期化回路５６に予め設定されている初期化用の電圧値を初期化中心電圧として中心値設定部５３に設定する。この初期化中心電圧としては、標準温度で圧電素子３３、３４の共振周波数に対応する電圧値などが例示される。
初期化回路５６は、ゲインカウンタ５２１を初期化する際には、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップを変動幅が一番大きいステップ４に設定する。
【００７４】
電圧制御発振器６１は、加算器５４から出力された交流電圧に対して電圧レベルに応じた周波数信号を発振する。加算器５４からは電圧値が振動する交流電圧が出力されるところ、電圧制御発振器６１はこの交流電圧の電圧値をこの電圧レベルに応じた周波数レベルに読み替えて、電圧の振動を周波数の振動に変換する。例えば、図６（Ｅ）に示される電圧から周波数への変換が例示される。電圧制御発振器で変換された周波数信号は、駆動回路６２に出力される。
中央制御回路５１および電圧制御発振器６１により、周波数変動手段が構成されている。
【００７５】
駆動回路６２は、電圧制御発振器６１からの周波数を有する交流信号を駆動電圧信号として圧電アクチュエータ３２に印加する。例えば、図６（Ｆ）に示されるような周波数変動を有する交流電圧の信号が例示される。圧電アクチュエータ３２は、この駆動電圧信号により駆動される。
【００７６】
デューティ比調整回路６３は、駆動回路６２に対して駆動電圧信号のＯＮ／ＯＦＦ制御を行い、１周期内で駆動電圧信号を出力する時間の割合（デューティ比）を調整する。デューティ比調整回路６３は、外部に臨んで設けられた外部入力手段によって入力操作され、外部入力手段による入力値に応じてデューティ比を調整することにより、圧電アクチュエータ３２の駆動状態を調整する。すなわち、圧電アクチュエータ３２の駆動状態が調整されることにより、ロータ２２の回転速度が調整される。
【００７７】
このような構成による駆動制御回路５の動作（振動体駆動制御方法）について説明する。
まず、起動時からロータ２２を回転させるまでの動作について説明する。
起動する際には、外部から初期化回路５６に起動させる指令を入力する。すると、初期化回路５６によって、中心値設定部５３に初期化中心電圧として標準温度での圧電素子３３、３４の共振周波数が設定され、加算器５４に出力される（図６（Ａ）参照）。さらに、ゲインカウンタ５２１に最も大きい周波数変動幅のステップであるステップ４が設定される。ゲインカウンタ５２１に設定されたステップの周波数変動幅に応じて、マルチプレクサ５２５により増幅器５２４のアナログスイッチＳＷ４がＯＮ設定され、帰還抵抗Ｒ４が導通される。
三角波発生回路５２３から三角波が発生され（図６（Ｂ）参照）、この三角波が増幅器５２４によりゲインカウンタ５２１で設定された周波数変動幅に対応した電圧振幅に増幅される（図６（Ｃ）参照）。
【００７８】
増幅器５２４で増幅された電圧と中心値設定部５３からの中心値電圧とが加算器５４で加算される（図６（Ｄ）参照）。加算器５４で加算された電圧は、電圧制御発振器６１で周波数に変換される（図６（Ｅ）参照）。デューティ比調整回路６３によるデューティ比調整のもとで、電圧制御発振器６１から出力される周波数を有する駆動電圧信号が駆動回路６２から圧電アクチュエータ３２に印加される（図６（Ｆ）参照）。すると、圧電アクチュエータ３２の駆動によってロータ２２が回転される。ロータ２２の回転によりボール２６が転動され、チューブ２１から液体が吐出される。
【００７９】
次に、ロータ２２の回転検出に応じた駆動電圧信号の制御について図７を参照して説明する。
まず、初期化回路５６によってゲインカウンタ５２１および中心値設定部５３が初期状態に設定されている（ＳＴ１）。初期化されたはじめの状態では、ゲインカウンタ５２１による周波数変動幅がステップ４に設定され、中心値設定部５３の中心電圧が圧電素子３３、３４の標準温度での共振周波数に設定された状態で圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号が印加されている。このとき、圧電アクチュエータ３２に印加される駆動電圧信号は、例えば、図８中のＴ１に例示されるように、圧電アクチュエータ３２を駆動させる周波数（駆動周波数範囲）を含んで大きな周波数変動幅を有することになる。
この状態でロータ２２の回転の有無が判定される（ＳＴ２）。ここで、ロータ２２の回転検出の有無は、圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号を印加してから１０秒以内に回転検出手段４１から検出信号が回転検出回路５５に出力された場合に、ロータ２２の回転が検出ありと判定する。逆に、圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号を印加してから１０秒以内に回転検出信号が出力されなかった場合に、ロータ２２の回転検出なしと判定する。
【００８０】
初期状態ＳＴ１においてロータ２２の回転検出があった場合（ＳＴ２：ＹＥＳ）、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップを１段階下げて（ＳＴ３）、ステップ３に設定する。さらに、中心値設定部５３の中心電圧を回転検出があった時点で加算器５４から出力された電圧値に設定する（ＳＴ４）。すると、例えば、図９中の点Ｐ１の時点でロータ２２の回転検出があった場合では、この点Ｐ１の時点での周波数を中心とし、１段階小さい周波数変動幅の駆動電圧信号が圧電アクチュエータ３２に印加されることになる（図８中Ｔ２参照）。
【００８１】
ＳＴ３およびＳＴ４の設定状態で圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号が印加される。この状態でロータ２２の回転検出があった場合（ＳＴ５：ＹＥＳ）、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップを１段階下げる（ＳＴ６）。さらに、中心値設定部５３の中心値電圧を、現在ホールドしている電圧値と回転検出があった時点で加算器５４から出力された電圧値との和の２分の１に設定する（ＳＴ７）。
例えば、図８中の点Ｐ２の時点でロータ２２の回転検出があった場合では、この点Ｐ２の時点での周波数と前回のロータ回転検出時である点Ｐ１での周波数との和の２分の１の周波数を中心とし、さらに１段階小さい周波数変動幅の駆動電圧信号が圧電アクチュエータ３２に印加されることになる（図８中Ｔ３参照）。
【００８２】
ＳＴ６およびＳＴ７の設定状態で圧電アクチュエータ３２に駆動電圧信号が印加される。この状態でロータ２２の回転検出があった場合（ＳＴ８：ＹＥＳ）には、再びＳＴ６、ＳＴ７を繰り返す。すなわち、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップを１段階下げ（ＳＴ６）、中心値設定部５３の中心値電圧を、現在ホールドしている電圧値と回転検出があった時点で加算器５４から出力された電圧値との和の２分の１に設定する（ＳＴ７）。
ただし、ＳＴ６を繰り返す際に、ゲインカウンタ５２１の周波数変動幅のステップが０に設定されていた場合は、ステップ０の状態を維持する。すると、例えば、図８中Ｔ４で示されるように、圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数範囲に含まれる周波数を有する駆動電圧信号を圧電アクチュエータ３２に印加することができる。よって、駆動電圧信号の全領域によって圧電アクチュエータ３２を駆動できるので、圧電アクチュエータ３２を効率よく駆動することができる。
【００８３】
ロータ２２の回転速度の調整について説明する。
ロータ２２の回転速度を調整する場合には、デューティ比調整回路６３に設けられた外部入力手段を操作する。例えば、ロータ２２の回転速度を速くする場合は、外部入力手段によりデューティ比を調整して、駆動電圧信号が出力されているＯＮ状態が１周期の間でより長くなるようにする。すると、圧電アクチュエータ３２の１周期内での駆動時間が長くなるので、その分ロータの回転が速くなる。ロータ２２の回転速度を遅くする場合には、逆に、外部入力手段によりデューティ比を調整して駆動電圧信号が停止されているＯＦＦ状態がより長くなるようにする。
【００８４】
以上このような構成からなる第１実施形態によれば、次の効果を奏することができる。
（１）仮に、周囲の温度変化など種種の要因によって圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数に変動が生じていたとしても、ある程度大きな周波数変動幅の駆動電圧信号を用いるので、確実に圧電アクチュエータ３２を駆動させることができる。特に、起動時には、最も周波数変動幅の大きいステップ４からはじめるので、圧電素子３３、３４の共振周波数が標準温度での値から変化していたとしても、圧電アクチュエータ３２を駆動してロータ２２を確実に回転させることができる。
【００８５】
（２）ロータ２２の回転検出があった時点での周波数を周波数変動中心とするので、駆動周波数範囲内の周波数を変動中心とする駆動電圧信号とすることができる。すると、周波数変動幅を小さくしても、この周波数変動幅は圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数範囲を含んでいるか、もしくは圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数範囲に含まれている可能性が高い。よって、周波数変動幅を一段階下げることができる。その結果、この周波数変動幅は、圧電アクチュエータ３２を駆動できる周波数範囲から外れた領域をわずかしか有しないか、またはこの周波数変動幅の全領域で圧電アクチュエータ３２を駆動することができる。その結果、圧電アクチュエータ３２を駆動する単位時間あたりの効率を向上させることができる。
【００８６】
（３）中心値設定部５３で現設定されている駆動電圧信号の周波数変動の中心値と、今回、回転検出信号が出力された時点の駆動電圧信号の周波数との和の２分の１を駆動電圧信号の周波数変動の中心値として設定する。すると、２回の回転検出時の駆動電圧信号の周波数を平均することになる。よって、周波数変動の変動中心を駆動周波数範囲の真中に近く設定することができる。周波数変動の変動中心が駆動周波数範囲の真中の周波数に近ければ、駆動電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、圧電アクチュエータ３２を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
（４）デューティ比調整回路６３により、駆動回路６２から出力される駆動電圧信号のデューティ比調整により、ロータ２２の回転数を制御する。デューティ比調整によるので、駆動電圧信号の周波数を変化させることなくロータ２２の回転数を調整することができる。つまり、駆動電圧信号の周波数変動の中心値や周波数変動幅の設定に影響を与えることがない。また、デューティ比調整により必要な時間だけ通電すればよいので、エネルギー効率を向上させることができる。
（５）ゲインカウンタ５２１にテーブル５２２が設けられ、このテーブル５２２に予め周波数変動幅のステップが設定されている。よって、周波数の変動幅を変更する際に、単に、テーブル５２２に設定されたステップの選択を行うだけでよい。つまり、例えば、現在の周波数変動幅に対して所定係数を掛けたり所定数を加減したりする演算を必要としない。その結果、回路構成を簡略化できる。
（６）回転検出を行い、回転検出がない場合には、初期設定である周波数変動幅が一番大きなステップ４に戻る。仮に、ロータ２２を回転させている最中に、種種の要因で駆動周波数範囲が変化してロータ２２の回転が停止したとしても、再び大きな周波数変動の駆動電圧信号を圧電アクチュエータに印加する。よって、確実にロータ２２を回転させることができる。
（７）起動時には、周波数変動の変動中心として標準温度での圧電素子３３、３４の共振周波数が設定されている。よって、通常の標準温度での使用に際しては、起動時から最も効率よく圧電アクチュエータ３２を駆動することができる。
【００８７】
（第２実施形態）
次に、本発明の振動体駆動制御装置の第２実施形態を図９に示す。第２実施形態の基本的構成は第１実施形態と同様であり、第２実施形態が第１実施形態と異なる点は、ロータ２２の回転速度が設定入力される目標値設定回路６３１と、ロータの回転速度を検出する回転速度検出手段（振動体駆動レベル検出手段）としてのタコメータ６３２とが設けられている点である。
目標値設定回路６３１は、外部に臨んで設けられ外部操作可能な外部操作手段として例えば入力ボタン等（不図示）を有し、この外部操作手段によりロータ２２の目標回転速度が設定入力される。例えば、１秒当たりロータが２回転（２Ｈｚ）となるように設定入力される。目標値設定回路６３１に設定入力された目標回転速度は、デューティ比調整回路６３に出力される。
タコメータ６３２は、単位時間あたりのロータ２２の回転数を検出する。タコメータ６３２は、単位時間あたりに回転検出回路から出力される回転検出信号をカウントすることにより、ロータ２２の回転速度を計測する。タコメータ６３２で計測されたロータ回転速度はデューティ比調整回路６３に出力される。なお、タコメータ６３２は、ロータ２２の回転速度を検出することによって、圧電素子３３、３４の駆動レベルを検出する（振動体駆動レベル検出手段）、あるいは、圧電素子３３、３４の振動で駆動される圧電アクチュエータ３２の駆動レベルを検出するものである。
【００８８】
デューティ比調整回路６３は、タコメータ６３２で計測されたロータ回転速度に基づいて、目標値設定回路６３１に設定された目標回転速度でロータ２２を回転させるように駆動回路から出力される駆動電圧信号のデューティ比を調整する。
デューティ比調整回路６３には、起動時に駆動回路６２に出力する初期デューティ比が予め設定されている。例えば、初期デューティ比として１００％のＯＮ状態で駆動電圧信号を出力するデューティ比が設定される。起動時には、この初期デューティ比で駆動電圧信号を出力させる。ロータ２２が回転駆動されて、タコメータ６３２からロータ２２の回転速度がデューティ比調整回路６３に出力されると、デューティ比調整回路６３は、検出された回転速度と目標値との比（調整量）に基づいて新たなデューティ比を設定する。例えば、目標値が２Ｈｚであり、検出されたロータ回転速度が６Ｈｚであった場合には、現在のデューティ比を２Ｈｚ／６Ｈｚ、つまり、３分の１にする。現在１００％のＯＮ状態となるデューティ比に設定されていれば、１００％／３で、デューティ比を３３％のＯＮ状態とし、これを新たなデューティ比とする。
【００８９】
ロータ２２の回転速度調整を行うデューティ比調整の動作について図１０を参照して説明する。
まず、外部操作入力によって目標値設定回路６３１にロータ回転速度の目標値を設定する（ＳＴ１１）。駆動制御回路５が起動され、圧電アクチュエータ３２の駆動を行う駆動電圧信号が駆動回路６２から出力されると、デューティ比調整回路６３は、初期設定されている初期デューティを駆動回路６２に出力する（ＳＴ１２）。ロータ２２が回転駆動を始めると、タコメータ６３２によって単位時間あたりの回転検出回路からの回転検出信号がカウントされ、ロータ２２の回転速度が検出される（ＳＴ１３）。デューティ比調整回路６３は、目標値設定回路６３１に設定された目標値と検出されたロータ回転速度との比からデューティ比を調整する調整量を算出する（ＳＴ１４）。デューティ比調整回路６３は、この調整量に基づいて新たにデューティ比を算出する（ＳＴ１５）。すなわち、現在のデューティ比に調整量をかけることにより、新たなデューティ比を設定する。この新たに設定されたデューティ比がデューティ比調整回路６３から駆動回路に出力される（ＳＴ１６）。
以後、続けてタコメータ６３２によりロータ２２の回転速度検出が行われ（ＳＴ１３）、ロータ２２の回転速度が設定された目標値になるように、デューティ比の調整が行われる。
【００９０】
このような構成によれば、前記実施形態の効果（１）から（７）に加えて、次の効果を奏することができる。
（８）目標値設定回路６３１が設けられ、タコメータ６３２によりロータ回転速度がフィードバック制御されるので、目標値を設定すれば自動的にデューティ比が調整されロータ回転速度が目標値一定で維持される。
【００９１】
（第３実施形態）
次に、本発明の振動体駆動制御装置の第３実施形態を図１１に示す。
この第３実施形態が第１実施形態と異なる点は、中央制御回路５１の構成にある。
中央制御回路５１は、駆動電圧信号の周波数の中心値および変動幅の情報についての設定を行う情報設定部６４と、情報設定部６４で設定された中心値および変動幅を有する駆動電圧信号の周波数に対応した電圧の三角波を発生する三角波発生回路５２３とを備えて構成されている。なお、デューティ比調整回路は設けられていない。また、回転検出回路５５は、回転検出信号を情報設定部に出力する。電圧制御発振器６１および駆動回路６２は第１実施形態と同様である。
【００９２】
情報設定部６４は、駆動電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する中心値情報設定部６４１と、駆動電圧信号の周波数の変動幅を設定する変動幅情報設定部６４２とを備えて構成されている。
中心値情報設定部６４１の働きは、基本的に第１実施形態における中心値設定部５３と同様である。すなわち、駆動電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する。この設定した周波数変動中心に対応する電圧値の情報を中心値情報として三角波発生回路５２３に出力する。また、中心値情報設定部６４１には、初期設定として、標準温度における圧電素子３３、３４の共振周波数に対応する電圧情報が初期中心値情報として設定されている。中心値情報設定部６４１は、初期設定状態で回転検出回路５５から回転検出信号を受けた場合、回転検出信号が出力されている時点で三角波発生回路５２３から出力される電圧値を周波数変動の変動中心とする。また、２回目以降の回転検出信号に対しては、現在設定している中心値と今回回転検出信号が出力された時点で三角波発生回路５２３から出力された三角波の電圧との和の２分の１を新たな中心値情報として設定する。
回転検出回路５５から一定時間、例えば、１０秒以上ロータ回転検出の信号が出力されない場合には、中心値情報を初期設定に戻す。
【００９３】
変動幅情報設定部６４２の働きは、基本的に第１実施形態におけるゲインカウンタ５２１と同様である。すなわち、駆動電圧信号の周波数変動の変動幅を設定し、この設定した周波数変動幅に対応する電圧の情報を変動幅情報として三角波発生回路５２３に出力する。また、変動幅情報設定部６４２には、予め段階的に設定された周波数変動幅のテーブルを備える。このテーブルとしては第１実施形態と同様のテーブルが例示される。変動幅情報設定部６４２は、初期設定として周波数変動幅のうち最も大きい周波数変動幅に設定されている。変動幅情報設定部６４２は、回転検出回路から回転検出信号を受けた場合には、周波数変動幅を順次小さく設定する。
回転検出回路５５から一定時間、例えば、１０秒以上ロータ回転検出の信号が出力されない場合には、周波数変動幅を初期設定に戻す。
【００９４】
三角波発生回路５２３は、情報設定部６４（中心値情報設定部６４１、変動幅情報設定部６４２）で設定された情報に基づいて、三角波を発生させる。つまり、中心値情報設定部６４１で設定された中心電圧で、変動幅情報設定部６４２で設定された電圧変動幅を有する三角波を発生させる。
三角波発生回路５２３で発生された三角波は、電圧制御発振器６１で、電圧レベルに応じた周波数を有する交流電圧に変換される。電圧制御発振器６１からの交流電圧は駆動回路６２により駆動電圧信号として圧電アクチュエータ３２に印加される。この駆動電圧信号の印加により圧電アクチュエータ３２が駆動される。
【００９５】
このような構成によれば、前記実施形態の効果（１）（２）（３）（５）（６）（７）に加えて、次の効果を奏することができる。
（９）情報設定部６４で中心値情報および周波数変動幅情報を設定して、この情報に基づく三角波が三角波発生回路５２３で発生される。よって、第１実施形態に比べると電圧を増幅したり、電圧を加算したりする必要がないので、回路構成を簡略化できる。
なお、情報設定部６４は、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により構成し、このコンピュータに所定のプログラムを組み込んで中心値情報設定部６４１、変動幅情報設定部６４２としての機能を実現させるようにしてもよい。このような構成によれば、情報設定部６４はソフト的に情報を処理する構成とできる。すると、回路構成を簡略化できる。また、中心値情報設定部６４１や変動幅情報設定部６４２の設定内容を容易に変更することができる。
【００９６】
尚、本発明の振動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法は、上記実施形態にのみ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内において種々変更を加え得ることは勿論である。
例えば、図１２（Ａ）に示す構成により、図１２（Ｂ）に示されるように周波数変動幅一定の駆動電圧信号を圧電アクチュエータに印加するものとしてもよい。つまり、三角波発生回路５２３で一定の電圧振幅を有する三角波を発生させ、この三角波を電圧制御発振器６１で電圧レベルに応じた周波数を有する交流信号に変換する。この交流信号を駆動回路６２から駆動電圧信号として圧電アクチュエータ３２に印加するようにしてもよい。このような構成において、三角波発生回路５２３で発生される三角波の電圧振幅をある程度大きく、例えば、高温から低温までの共振周波数の変化を含む程度に設定しておけば、ロータ２２を確実に回転させることができる。また、第１実施形態から第３実施形態のようにロータ２２の回転検出に応じて駆動電圧信号の周波数変動幅や変動中心を制御するものではないので、回路構成が簡略化される。
【００９７】
また、温度測定手段を設けて、この温度測定手段による温度測定の結果により初期状態での周波数変動の変動中心および変動幅を設定するようにしてもよい。例えば、温度測定手段として熱電対やサーミスタを設け、この温度測定結果を初期化回路５６に入力し、図４に示される温度と駆動周波数範囲との関係に基づいて周波数変動の変動中心および変動幅を設定するようにしてもよい。このような構成によれば、温度がさまざまに異なる環境であっても、起動時からできる限り駆動電圧信号の周波数変動幅のうち駆動周波数範囲から外れる部分を少なくできる。その結果、振動体を駆動するエネルギー効率を向上させることができる。
【００９８】
第１実施形態、第２実施形態および第３実施形態において、ゲインカウンタ５２１に設けられるテーブル５２２に設定される周波数変動幅のステップは、上記実施形態に限られない。例えば、ステップが下がるにつれて周波数変動幅が２分の１になるものの他、ステップが下がるにつれて１より小さい所定係数を掛けてもよく、所定数ずつ小さくなるものでもよい。また、ステップと周波数変動幅との関係は規則的でなくてもよい。
あるいは、ゲインカウンタ５２１は、テーブル５２２を備えず、ロータ回転検出があるたびに現在の周波数変動幅に対して所定係数を掛けるなり、所定数を引くなどにより新たな周波数変動幅を演算して設定してもよい。
なお、初期設定における周波数変動幅は、１６ｋＨｚに限らず、高温から低温における駆動周波数範囲のすべてを含むようにより大きな周波数であってもよく、あるいは、逆に初期設定での周波数変動幅を小さい値、例えば、１ないし３Ｈｚ程度にしてもよい。初期設定での周波数変動を小さく設定した場合において、ロータが回転しない場合には、周波数変動幅を順次大きくするようにしてもよい。
【００９９】
中心値設定部５３は、ロータ２２の回転検出時に加算器５４から出力される電圧値をホールドするか、または、現在の中心値設定値と次のロータ回転検出時に加算器から出力される電圧値との和の２分の１を新たな中心値としてホールドするが、その他、以前に設定した中心値のいくつかと次のロータ回転検出時に加算器から出力される電圧値とを平均化した値を新たな中心値として設定してもよい。または、常に、ロータ回転検出時に加算器から出力される電圧値を新たな中心値として設定してもよい。なお、中心値設定部５３には、加算器５４から出力される電圧値がフィードバックされているが、駆動回路６２から出力される駆動電圧信号をフィードバックして周波数をモニターするようにしてもよい。
【０１００】
上記実施形態においては、駆動検出手段として、回転検出回路によりロータの回転を検出して圧電アクチュエータの駆動を検出しているが、この他、例えば、圧電アクチュエータ３２の振動状態を直接検出するようにしてもよい。
【０１０１】
ロータ２２の回転速度を調整する方法としては、駆動電圧信号のデューティ比を調整する他、例えば、変動幅設定部５２において設定する周波数変動幅や中心値設定部５３において設定する周波数の中心値の変化によって行ってもよい。例えば、ロータ２２の回転を遅くする場合には、駆動電圧信号の周波数の変動幅を大きくしたり周波数の中心値を駆動周波数範囲から外はずして、駆動電圧信号のうち駆動周波数範囲を外れる部分を大きくしたりしてもよい。ロータ２２の回転速度を速くする場合には、逆に、駆動電圧信号の変動幅や中心値を調整して、駆動電圧信号が駆動周波数範囲に入るようにするとよい。このような構成によれば、デューティ比調整回路が必要ないので、回路構成を簡略化することができる。また、ロータ２２の駆動を開始させる場合には、駆動電圧信号の周波数を圧電アクチュエータ３２の共振周波数に徐々に近づくようにし、また、ロータ２２の駆動を停止させる場合には、駆動電圧信号の周波数を圧電アクチュエータ３２の共振周波数から徐々に遠ざけるようにしてもよい。すると、ロータ２２と圧電アクチュエータ３２との接触部（当接部３５１）の磨耗を少なくし、また、この接触部からの異音の発生を防止することができる。
【０１０２】
また、第３実施形態において、情報設定部６４をコンピュータで構成した場合には、このコンピュータ内のメモリに所定の制御プログラムをインターネット等の通信手段や、ＣＤ−ＲＯＭおよびメモリカード等の記録媒体を介してインストールし、このインストールされたプログラムでコンピュータを動作させて中心値情報設定部６４１や変動幅情報設定部６４２として機能させてもよい。
【０１０３】
振動体としての圧電素子の振動で駆動される振動体駆動機構としては、圧電アクチュエータに限られず、例えば、超音波モータなどでもよく、特に限定されるものではない。
また、振動体駆動機構を備えた駆動体駆動制御装置としては液体吐出装置の例を示したが、これに限られるものではない。例えば、圧電アクチュエータ（振動体駆動機構）の当接部をカレンダ送り車（ロータ）の外周に当接してカレンダ送り車を回転させて、このカレンダ送り車により日付を表示するカレンダ表示車を間欠回転させて日送りを行わす時計、ことに腕時計であってもよい。あるいは、残金額表示機能を有し、残金額表示用の桁車の駆動ロータ外周を上記圧電アクチュエータの当接部で駆動する表示車ユニットを各桁毎に設けたＩＣカードであってもよく、その他の電子機器であってもよい。
【０１０４】
【発明の効果】
本発明の振動体駆動制御装置および振動体駆動制御方法によれば、振動体を確実に駆動でき、また、本発明の駆動体駆動制御装置によれば、振動体を有する振動体駆動機構により駆動される駆動体を確実に駆動できるという優れた効果を奏することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態として、駆動制御回路（振動体駆動制御装置）によって駆動制御される液体吐出装置を示す図である。
【図２】前記第１実施形態において、液体吐出装置の断面図である。
【図３】前記第１実施形態において、圧電アクチュエータの構成と、圧電アクチュエータの駆動の様子を示す図である。
【図４】前記第１実施形態において、駆動制御回路の構成を示す図である。
【図５】前記第１実施形態において、テーブルに設定される周波数変動幅を示す図である。
【図６】前記第１実施形態において、駆動制御回路における信号の例を示す図である。
【図７】前記第１実施形態において、ロータ回転検出に応じた駆動電圧信号の制御を示すフローチャートである。
【図８】前記第１実施形態において、ロータ回転検出に応じて制御される駆動電圧信号の例を示す図である。
【図９】本発明の第２実施形態の構成を示す図である。
【図１０】前記第２実施形態において、駆動電圧信号のデューティ比調整を行うフローチャートである。
【図１１】本発明の第３実施形態の構成を示す図である。
【図１２】本発明の変形例を示す図である。
【図１３】駆動周波数範囲と温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
１…液体吐出装置（駆動体駆動制御装置）、５…駆動制御回路（振動体駆動制御装置）、３２…圧電アクチュエータ（振動体駆動機構）、３３、３４…圧電素子（振動体）、４１…回転検出手段、５１…中央制御回路（周波数変動手段）、５２…変動幅設定部（周波数変動幅設定手段、電圧変動幅設定手段）、５３…中心値設定部（中心値設定手段、中心電圧設定手段）、５４…加算器、５５…回転検出回路（駆動検出手段）、５６…初期化回路、６１…電圧制御発振器（周波数変動手段）、６２…駆動回路（交流電圧印加手段）、６３…デューティ比調整回路（デューティ比調整手段）、６４…情報設定部、５２１…ゲインカウンタ（周波数変動幅選択部）、５２２…テーブル、５２３…三角波発生回路（三角波発生手段）、５２４…増幅器、５２５…マルチプレクサ（増幅度設定手段）、６３１…目標値設定回路（目標値設定手段）、６３２…タコメータ（振動体駆動レベル検出手段）、６４１…中心値情報設定部、６４２…変動幅情報設定部
Claims (11)
- 駆動電圧信号を印加することで振動する振動体と、
前記振動体が当接して駆動される被駆動体の駆動を検出して駆動検出信号を出力する駆動検出手段と、
前記駆動電圧信号の周波数を、所定の周波数変動幅で常に連続的に周波数変動させる周波数変動手段と、
前記所定の周波数変動幅を可変する周波数変動幅設定手段とを有し、
前記周波数変動幅設定手段は、前記駆動検出手段により所定時間内に前記被駆動体の駆動が検出された場合は前記周波数変動幅を予め設定された周波数変動幅まで順次狭めていくと共に、前記周波数変動幅を順次狭めていく際に、前記駆動検出手段により前記所定時間内に前記被駆動体の駆動が検出されなかった場合は、前記周波数変動幅を駆動開始時の周波数変動幅に戻す、
ことを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項１ に記載の振動体駆動制御装置において、
前記所定周波数範囲は、温度が− １ ０ ℃ である場合に前記振動体を駆動させる前記交流電圧信号の周波数から温度が６ ０ ℃ である場合に前記振動体を駆動させる前記交流電圧信号の周波数までの範囲であることを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項１に記載の振動体駆動制御装置において、
前記周波数変動手段は、前記駆動検出手段による検出結果に応じて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定する中心値設定手段を備えていることを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項３ に記載の振動体駆動制御装置において、
前記中心値設定手段は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値に基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項４ に記載の振動体駆動制御装置において、
前記中心値設定手段は、前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加される前記交流電圧信号の周波数の値を前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心として設定することを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項４ に記載の振動体駆動制御装置において、
前記中心値設定手段は、以前設定した前記変動中心と今回前記駆動検出信号が出力された時点で前記振動体に印加された前記交流電圧信号の周波数の値とに基づいて前記交流電圧信号の周波数変動の変動中心を設定することを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項３ ないし請求項６ のいずれかに記載の振動体駆動制御装置において、
前記中心値設定手段は、前記交流電圧信号の周波数変動の中心値として前記振動体の共振周波数が初期設定されていることを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項３ ないし請求項７ のいずれかに記載の振動体駆動制御装置において、
前記周波数変動幅設定手段は、所定の電圧変動幅を設定する電圧変動幅設定手段であり、
前記中心値設定手段は、前記電圧変動幅設定手段で設定される電圧変動の中心電圧値を設定する中心電圧設定手段であり、
前記周波数変動手段は、前記電圧変動幅設定手段および前記中心電圧設定手段で設定された変動幅および中心値を有する電圧信号を電圧レベルに応じた周波数信号に変換する電圧周波数変換手段を備えていることを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項１ ないし請求項８ のいずれかに記載の振動体駆動制御装置において、
前記交流電圧印加手段から出力される交流電圧信号のデューティ比を調整するデューティ比調整手段を備えていることを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 請求項９ に記載の振動体駆動制御装置において、
前記振動体の駆動レベルの目標値を設定入力する目標値設定手段と、前記振動体の駆動レベルを検出する振動体駆動レベル検出手段とが設けられ、前記デューティ比調整手段は、設定入力された前記目標値と前記振動体駆動レベル検出手段で検出された駆動レベルとの差に基づいて前記交流電圧信号のデューティ比を調整することを特徴とする振動体駆動制御装置。 - 前記振動体は圧電素子であり、
この圧電素子の振動により駆動される振動体駆動機構と、
前記振動体駆動機構に対する摩擦接触にて駆動される駆動体と、
請求項１ ないし請求項１ ０ のいずれかに記載の振動体駆動制御装置とを備え、
前記駆動検出手段は前記駆動体の駆動を検出することを特徴とする駆動体駆動制御装置。
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