JP4770043B2 - Piezoelectric actuator driving device, piezoelectric actuator driving method, timepiece, and portable device - Google Patents

Piezoelectric actuator driving device, piezoelectric actuator driving method, timepiece, and portable device Download PDF

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧電素子を有する圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動装置、圧電アクチュエータの駆動方法、時計および携帯機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
圧電素子は、電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率や、応答性に優れていることから、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュエータが開発されている。この圧電アクチュエータは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、あるいは超音波モータなどの分野に応用されている。
【０００３】
圧電素子の変位は供給される駆動信号の電圧値にもよるが微小であり、サブミクロン程度であるのが通常である。このため、何らかの増幅機構によって変位を増幅して駆動対象に変位を伝達することが行われている。しかし、増幅機構を用いた場合、それ自身を動かすためにエネルギーが消費され、効率が低下するといった問題がある上に、装置のサイズが大きくなってしまうといった問題がある。
また、増幅機構を介する場合、駆動対象に対して安定した駆動力を伝達することが困難となることもある。
【０００４】
また、腕時計のような小型の携帯機器は電池によって駆動されるため、消費電力や駆動信号の電圧値を低く抑える必要がある。このような携帯機器に圧電アクチュエータを組み込む場合、特に圧電アクチュエータは、そのエネルギー効率を高く、駆動信号の電圧値を低くしたものが要求される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、時計などには、日付や曜日を表示するカレンダ表示機構が備えられている。これらのカレンダ表示機構には、月末の日付補正を必要としないものがあり、これをオートカレンダ機構と呼んでいる。このオートカレンダ機構の表示動作は、運針用とは別に設けられた電磁式のステッピングモータの回転駆動力を利用して、日車や曜車を駆動させるのが一般的である。
一方、腕時計は、手首にベルトを巻き付けて携帯するものであるから、携帯に便利なように薄型化の要求が古くからある。この要求は、オートカレンダ表示機構を備えた腕時計であっても同様である。
しかし、オートカレンダ表示機構を備えた腕時計は、係る機構を備えていない腕時計と比較した場合、日付表示用の駆動源を別途設ける分だけスペースが必要となり、オートカレンダ表示機構の駆動源にステッピングモータを用いた場合、そのスペースを確保した上で薄型化を図ることは、非常に困難であった。
【０００６】
そこで、高効率でありながら、小型機器への搭載を可能とするアクチュエータとして、薄板矩形状の圧電素子等から構成される振動板に駆動信号を印加することにより圧電素子を長手方向に伸縮させて縦振動を励振し、当該縦振動によって機械的に屈曲振動を誘発させる圧電アクチュエータが提案されている。
このような圧電アクチュエータでは、振動板に縦振動および屈曲振動の両者を生じさせることにより、圧電アクチュエータにおいて駆動対象と接触する部位を楕円軌道で移動させる。これにより、この圧電アクチュエータは、小型薄型の構成でありながら、高効率の駆動を実現している。
【０００７】
しかし、上述した如く、圧電アクチュエータは、振動板に対して縦振動を電気的に励振させ、この縦振動によって屈曲振動を機械的に誘発させるものである。このため、駆動信号を印加することにより圧電素子の伸縮によって生じる縦振動は、駆動信号の電圧値を制御することにより比較的容易に制御することができるものの、振動板の機械的な特性に応じて誘発される屈曲振動は容易かつ正確に制御することは困難である。このため、振動板の加工精度のばらつき等に起因して誘発される屈曲振動がばらついてしまうといった、製品としての安定度が欠落することも考えられる。
また、屈曲振動は、振動板の形状などによって決まる機械的な特性によって決まるため、決められた形状などの機械的条件の下では、安定した振幅となる屈曲振動を得ることが困難であった。
【０００８】
本発明は、上記の事情を考慮してなされたものであり、小型・薄型化が可能な構成でありながら、高効率かつ安定した駆動を行うことができる圧電アクチュエータ、圧電アクチュエータの駆動装置、圧電アクチュエータの駆動方法、およびこの圧電アクチュエータを備えた時計、携帯機器を提供することを目的とする。
【００９】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明に係る圧電アクチュエータは、駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、
前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、を具備しており、
前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータであって、
前記振動板には、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部を設けた
ことを特徴としている。
【００１０】
この構成により、振動板には、供給される駆動信号によって圧電素子が伸縮し、振動板に長手方向に沿った縦振動が励振され、この縦振動に伴って屈曲振動が誘発される。
例えば、歪検出部から検出される検出信号を用いて、駆動信号の周波数を補正するようにすれば、前記振動板に安定した振動を発生させることが可能となる。
この圧電アクチュエータの構成では、厚み方向に各種部材を積層する構造を採る必要がないため、小型薄型化も容易である。
【００１１】
この構成において、前記縦振動の方向に延びる線を横線として規定し、前記縦振動の節となる点を通り前記横線に直交する方向に延び、前記振動板のうち前記横線から見て前記当接部の反対側に位置した部分を重量が等しい２つの部位に分割する線を縦線として規定し、
前記縦線と前記横線とが交わる交点に対し、前記当接部と点対称な位置で、かつ前記２つの部位の重量に差異を持たせるバランス調整部を、前記部位の少なくともいずれか一方に設けることが好ましい。
【００１２】
この構成において、前記振動板には、前記縦振動の節となる部分に支持部材を設けることが好ましい。
【００１３】
この構成において、前記歪検出部は、前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置することが好ましい。
【００１４】
この構成において、前記歪検出部は、前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置した第１検出部と、前記振動板のうち前記横線から見て前記当接部の逆側に配置した第２検出部と、を具備することが好ましい。
【００１５】
この構成において、前記歪検出部は、検出用電極と、この検出用電極が配置された圧電素子の部分と、を具備することが好ましい。
【００１６】
この構成において、前記歪検出部は、前記圧電素子の面上に配置された圧電センサであることが好ましい。
【００１７】
本発明に係る圧電アクチュエータの駆動装置は、駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部とを具備しており、前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータの駆動装置であって、制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成部と、前記歪検出部から検出された検出信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号生成部と、を具備し、前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置し、前記制御信号生成部は、前記検出信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する位相差−電圧変換回路と、前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力する定電圧回路と、前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して比較結果信号を出力する比較回路と、前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備したことを特徴としている。
【００２３】
本発明に係る圧電アクチュエータの駆動方法は、駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部とを具備しており、前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータの駆動方法であって、制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成過程と、前記歪検出部から検出された検出信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号生成過程と、を具備し、前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置し、前記制御信号生成過程は、前記検出信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する過程と、前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力する過程と、前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して比較結果信号を出力する過程と、前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する過程と、を備えたことを特徴としている。
【００２７】
本発明に係る時計は、駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部とを具備しており、前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータと、制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成部、および前記歪検出部から検出された検出信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号生成部を有する駆動装置と、前記圧電アクチュエータによって駆動されるカレンダ表示車と、前記駆動装置に電力を供給する電源と、を具備し、前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置し、前記制御信号生成部は、前記検出信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する位相差−電圧変換回路と、前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力する定電圧回路と、前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して比較結果信号を出力する比較回路と、前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備することを特徴とする。
【００２８】
本発明に係る携帯機器は、駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部とを具備しており、
前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータと、制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成部、および前記歪検出部から検出された検出信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号生成部を有する駆動装置と、前記駆動装置に電力を供給する電池と、を具備し、前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置し、前記制御信号生成部は、前記検出信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する位相差−電圧変換回路と、前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力する定電圧回路と、前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して比較結果信号を出力する比較回路と、前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備することを特徴とする。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明するに、本実施形態では、本発明による圧電アクチュエータによって駆動されるカレンダ表示機構を備えた腕時計を例示する。
Ａ．全体構成
まず、図１は、本発明の一実施形態に係る腕時計において、圧電アクチュエータを組み込んだカレンダ表示機構の主要構成を示す平面図である。同図に示すように、圧電アクチュエータＡは、面内方向（図の紙面と平行な方向）に伸縮振動する振動板１０を備えている。また、駆動対象となるロータ１００は地板（支持体）１０３に回転自在に支持され、振動板１０と当接する位置に配置されており、振動板１０に生じる振動によってその外周面が叩かれると、図中矢印で示す方向に回転駆動されるようになっている。
【００３０】
次に、カレンダ表示機構は、ロータ１００を介して圧電アクチュエータＡに連結されており、ロータ１００の駆動力によって駆動される。カレンダ表示機構の主要部は、ロータ１００の回転を減速する減速輪列とリング状の日車５０とから大略構成されている。また、減速輪列は日回し中間車４０と日回し車６０とを備えている。
【００３１】
ここで、上述したように振動板１０が面内方向に振動すると、振動板１０と当接しているロータ１００が時計回りに回転させられる。ロータ１００の回転は、日回し中間車４０を介して日回し車６０に伝達され、この日回し車６０が日車５０を時計回り方向に回転させる。このように、振動板１０からロータ１００、ロータ１００から減速輪列、減速輪列から日車５０への力の伝達は、いずれも面内方向で行われる。このため、カレンダ表示機構を薄型化することができる。
【００３２】
図２は本発明の一実施形態に係る時計の断面図である。図において、網目部分に、上述した圧電アクチュエータＡを備えたカレンダ表示機構が組み込まれ、時計全体を薄型にするために、カレンダ表示機構が組み込まれる厚さＤも極めて薄くなる。カレンダ表示機構の上側には、円盤状の文字板７０が設けられている。この文字板７０の外周部の一部には日付を表示するための窓部７１が設けられており、窓部７１から日車５０の日付が覗けるようになっている。また、文字板７０の下側には、針７２を駆動するムーブメント７３、および後述する駆動回路（図示せず）が設けられている。
【００３３】
以上の構成において、圧電アクチュエータＡは、従来のステッピングモータのようにコイルやロータを厚さ方向に積み重ねるのではなく、同一平面内に振動板１０およびロータ１００を配置した構成となっている。このため、構造は、ステッピングモータ等に比べて薄型に形成される。このように、カレンダ表示機構を薄型化することにより、時計全体の厚さを薄くすることができる。
例えば、昨今発電機能を備えた腕時計が種々提案されているが、このような腕時計においては、発電機構と運針駆動用のモータ機構といった少なくとも２つの大きな構成要素を搭載しなくてはならず、このようにカレンダ表示機構を薄型化できることのメリットは大きいと言える。
さらに、カレンダ表示機構を薄型化することにより、カレンダ表示機構をある時計と、係る表示機構のない時計との間でムーブメント７３を共通化することができ、生産性を高めることができる。
【００３４】
Ｂ．カレンダ表示機構の構成
次に、カレンダ表示機構の構成を、図１およびその断面図である図３を参照しつつ説明する。図において、地板１０３は、各部品を配置するための第１の底板であり、底板１０３´は、底板１０３に対して部分的に段差を持った第２の底板である。
【００３５】
圧電アクチュエータＡによって回転駆動されるロータ１００の上方には、ロータ１００と同軸で、かつロータ１００によって回転させられる歯車１００ｃが設けられている。日回し中間車４０は、大径部４ｂとこれと同心を成すように固着され大径部４ｂよりも若干小径に形成された小径部４ａとから構成されており、ロータ１００に伴う歯車１００ｃの回転に伴って、歯車１００ｃと歯合する大径部４ｂが回転させられて中間車４０が回転させられるようになっている。小径部４ａの周面は略正方形状に切り欠かれ、切欠部４ｃが形成されている。
【００３６】
また、底板１０３´には日回し中間車４０のシャフト４１が形成されており、日回し中間車４０の内部にはシャフト４１と連結する軸受（図示せず）が形成されている。従って、日回し中間車４０は、底板１０３´に対して回転自在に設けられている。なお、ロータ１００も内部に軸受（図示せず）を有しており地板１０３に対して回転自在に軸支されている。
【００３７】
次に、日車５０は、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車５ａが形成されている。日回し車６０は五歯の歯車を有しており、内歯車５ａに噛合している。また、日回し車６０の中心にはシャフト６１が設けられており、日回し車６０を回転自在に軸支している。シャフト６１は、底板１０３´に形成された貫通孔６２に遊挿されている。貫通孔６２は日車５０の周回方向に沿って長く形成されている。
【００３８】
次に、板バネ６３は、その一端は底板１０３´に固定され、他端はシャフト６１を図１の右上方向に弾圧している。これにより、板バネ６３は、シャフト６１および日回し車６０を付勢する。また、この板バネ６３の付勢作用によって日車５０の揺動も防止される。
【００３９】
次に、板バネ６４は、一端が底板１０３´にねじ止めされており、その他端には略Ｖ字状に折り曲げられた先端部６４ａが形成されている。また、接触子６５は、日回し中間車４０が回転し先端部６４ａが切欠部４ｃに入り込んだときに板バネ６４と接触するように配置されている。板バネ６４には所定の電圧が印加されており、接触子６５に接触すると、その電圧が接触子６５にも印加される。従って、接触子６５の電圧を検出することによって、日送り状態を検出することができる。なお、内歯車５ａに噛合する手動駆動車を設け、ユーザが竜頭（図示せず）に対して所定の操作を行うと、日車５０を駆動するようにしてもよい。
【００４０】
Ｃ．圧電アクチュエータ
Ｃ１．圧電アクチュエータの概略構成
次に、本実施形態に係る圧電アクチュエータＡについて説明する。図４に示すように、圧電アクチュエータＡは、図の左右方向に長く形成された長板状の振動板１０と、この振動板１０を地板１０３（図１および図３参照）に支持する支持部材１１とを備えている。
【００４１】
振動板１０の長手方向の端部３５には、当接部３６がロータ１００側に向けて突設されており、後述するバネ部材３００等によってこの当接部３６がロータ１００の外周面に押圧した状態で接触させられている。このような当接部３６を設けることにより、ロータ１００との接触面の状態等を維持するために当接部３６に対してのみ研磨等の作業を行えばよいので、ロータ１００との接触部の管理が容易となる。また、当接部３６としては、導体または非導体のものを用いることができるが、非導体から形成するようにすれば、一般的に金属から形成されるロータ１００と接触しても圧電素子３０，３１が短絡しないようにすることができる。
【００４２】
また、図示のように本実施形態では、当接部３６は、平面的に視てロータ１００側に突出した曲面形状となっている。このように、ロータ１００と当接する当接部３６を曲面形状にすることにより、ロータ１００と振動板１０の位置関係が、寸法ばらつき等によりばらついた場合であっても、曲面であるロータ１００の外周面と曲面形状の当接部３６との接触状態がさほど変化しないようにしている。これにより、ロータ１００と当接部３６の接触を安定した状態で維持させている。
【００４３】
振動板１０の長手方向の中央部付近には、略Ｌ字状の支持部材１１の一端部３７が取り付けられている。支持部材１１は一端部３７から振動板１０の長手方向にほぼ直交する方向からロータ１００側に屈曲しており、この屈曲している支持部材１１の他端部３８は、軸部３９により地板１０３（図１参照）に回動自在に支持されている。即ち、支持部材１１は軸部３９を中心として回動自由となっているため、バネ部材３００によって振動板１０をロータ１００に対して所望の押圧力で押し当てることが可能となる。また、支持部材１１は振動板１０を構成する後述の補助板３２と一体に形成されてもよい。
【００４４】
支持部材１１における振動板１０の長手方向と略平行に延在する部位１１ａには、バネ部材３００の一端部３００ａが係合されている。バネ部材３００はそのほぼ中央部分でピン３００ｂによって地板１０３（図１および図３参照）に回動自在に支持されている。また、他端部３００ｃが地板１０３に係合しているが、この他端部３００ｃの位置によって支持部材１１に付与する押圧力を変動させることができる。
具体的には、他端部３００ｃをピン３００ｂを中心として図中時計回りに変位させれば、バネ部材３００の一端部３００ａが支持部材１１の部位１１ａを上方側に押圧する力が増加し、他端部３００ｃを反時計回りに変位させればその押圧力が減少するようになっている。ここで、支持部材１１を上方側に押圧する力が増加すると、支持部材１１は軸部３９を中心として図中反時計回りに回動しようとする力が増大するため、当接部３６がロータ１００を押圧する力が増大する。一方、支持部材１１を上方側に押圧する力が減少すると、支持部材１１は反時計回りに回動しようとする力が減少するため、当接部３６がロータ１００を押圧する力が減少する。即ち、他端部３００ｃの位置を調整することにより、当接部３６がロータ１００に付与する押圧力を調整することができ、これにより圧電アクチュエータＡの駆動特性の調整等を可能とする。
【００４５】
図５に示すように、振動板１０は、２つの長方形状の圧電素子３０，３１の間に、これらの圧電素子３０，３１とほぼ同形状であり、かつ圧電素子３０，３１よりも肉厚の薄いステンレス鋼などの補強板３２を配置した積層構造となっている。このように圧電素子３０，３１の間に補強板３２を配置することにより、振動板１０の過振幅や落下などによる外部からの衝撃力に起因する振動板１０の損傷を低減し、耐久性を向上させている。また、補強板３２としては、圧電素子３０，３１よりも肉厚の薄いものを用いることにより、圧電素子３０，３１の振動を極力妨げないようにしている。なお、上述した支持部材１１を当該補強板３２と一体形成すれば、製造工程を簡略化することができる。
【００４６】
図６に示すように、上下に配置された圧電素子３０，３１の面上には、この圧電素子３０，３１のほぼ全面を覆うように電極３３がそれぞれ配置されている。そして、これらの電極３３を介して圧電素子３０，３１に、駆動回路５００から駆動信号が供給されるようになっている。
ここで、圧電素子３０，３１としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ（商標））、水晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸鉛、スカンジウムニオブ酸鉛等の各種のものを用いることができる。ここで、亜鉛ニオブ酸鉛の組成式は、［Ｐｂ（Ｚｎ1/3−Ｎｂ2/3）Ｏ3 ）1-X （ＰｂＴｉＯ3）X］、（但し、Xは組成により異なり、X=0.09程度）となり、スカンジウムニオブ酸鉛の組成式は、［｛Ｐｂ（（Ｓｃ1/2−Ｎｂ1/2）1-X ＴｉX）Ｏ3］、（但し、Xは組成により異なり、X=0.09程度）となる。
【００４７】
圧電素子３０，３１の分極方向が逆の場合には、例えば図７に示すように、上面、中央、下面の電位が各々＋Ｖ、０、＋Ｖ（もしくは−Ｖ、０、−Ｖ）となるように駆動回路５００から駆動信号を印加すれば、板状の圧電素子が伸び縮みするように変位することになり、本実施形態ではこのような伸縮による変位を利用している。なお、圧電素子３０，３１の分極方向を同一となるようにした場合、上面、中央、下面の電位が各々＋Ｖ、０、−Ｖ（もしくは−Ｖ、０、＋Ｖ）となるように電圧を印加すればよい。
【００４８】
また、振動板１０には、その面上に、ある所定位置に検出用電極３４Ａ，３４Ｂが形成されている（図２０参照）。この場合、検出用電極３４Ａ，３４Ｂは、圧電素子３０の前面に電極を形成し、検出用電極３４Ａ，３４Ｂの部分を電極３３と絶縁させるようにして形成すればよい。
この検出用電極３４Ａ，３４Ｂは、振動板１０に発生する振動を歪みとして検出するもので、当該検出用電極３４Ａ，３４Ｂに対向する圧電素子と共に歪みゲージとしての機能を果たすものである。検出用電極３４Ａ，３４Ｂからの検出信号の電圧値は、歪みの大きさに比例するものである。この検出用電極３４Ａ，３４Ｂの配置位置に関しては後述するものとする。
【００４９】
このように構成される振動板１０は、駆動回路５００から電極３３，３３を介して圧電素子３０，３１に交流の駆動信号が印加されると、圧電素子３０，３１には、長手方向に伸縮する振動が発生する。その際、図８に示すように、圧電素子３０，３１が長手方向に伸縮することにより、振動板１０が長手方向に伸縮する縦振動を起こすようになっており、これにより振動板１０は図４中矢印で示す方向に振動することになる。このように圧電素子３０，３１への駆動信号の印加によって振動板１０が電気的に縦振動で励振すると、振動板１０の重量バランスのアンバランスさによって振動板１０の重心を中心とした回転モーメントが発生する。図９に示すように、この回転モーメントによって振動板１０が幅方向（図４の上下方向）に揺動する屈曲振動が誘発されるようになっている。本実施形態では、より大きな屈曲振動を誘発させるために、振動板１０の当接部３６が設けられた側と反対側の端部１６にバランス調整部部１８を設けることにより、より大きな回転モーメントを発生させるようにしている。
【００５０】
このように、振動板１０に縦振動と屈曲振動とを生じさせ、両者が結合されることにより、振動板１０の当接部３６におけるロータ１００との接触部分は、図１０に示すように、楕円軌道に沿って移動することになる。そして、当接部３６が楕円軌道を描くことにより、当接部３６がロータ１００側に膨らんだ位置にあるときに、当接部３６がロータ１００に対して押圧接触し、一方当接部３６がロータ１００側から待避した位置にあるときには、当接部３６がロータ１００から離間する（或いは、接触していても押圧力が小さくなる）。従って、圧電アクチュエータＡは、両者の押圧力の大きい間、つまり当接部３６がロータ１００側にある時、当接部３６の変位方向にロータ１００を回動駆動させるのである。
【００５１】
ここで、バランス調整部１８は、図１１に示すように、縦振動の振動方向に延びる線を横線Ｗとして規定し、縦振動の節となる点を通り縦振動の振動方向に直交する方向に延び、振動板１０のうち横線Ｗから見て当接部３６の反対側に位置した部分を重量が等しい２つの部位ａ，ｂに分割する線を縦線Ｌとして規定し、縦線Ｌと横線Ｗとが交わる交点Ｏに対し、当接部３６と点対称な位置で、かつ２つの部位ａ，ｂの重量に差異を持たせるものである。また、バランス調整部１８は、当接部３６と同形状或いは同じ重量にすればよい。
【００５２】
Ｃ２．振動板のインピーダンス特性
次に、振動板１０のような機械的構造物が有するインピーダンス特性について説明する。
振動板１０等の機械的な構造物に対して力を一定にして、加振周波数を徐々に大きくしていくと、特定の周波数で構造物の振幅は最大値（即ち、インピーダンスが極小値）となり、その後極小値（インピーダンスの極大値）となるといった応答を繰り返す。即ち、振幅が極大値をとる加振周波数は複数存在し、そのような各加振周波数を共振周波数という。そして、共振周波数は縦振動および屈曲振動の各々に存在し、振動板１０のような矩形状の構造物では、図１２に例示するようなインピーダンスと周波数の関係を有するのが一般的である。図示の例ではある所定次数（例えば一次）の縦振動のインピーダンスの極小値がｆｋＨｚであり、ある所定次数（例えば二次）の屈曲振動のインピーダンスの極小値がＦｋＨｚであり、両振動のインピーダンスの極小値は異なっている（ここで、Δｆ＝Ｆ−ｆはｆ×０．０１程度が望ましく、例えばｆ＝１９６ｋＨｚの場合には、Ｆ＝１９６ｋＨｚ〜２００ｋＨｚの範囲内）。
【００５３】
各振動の共振周波数と印加される駆動信号の周波数との関係は、印加される駆動信号の電圧値が一定であるとき、各振動の振幅は各振動の共振周波数を最大として駆動信号の周波数が共振周波数から離れると、次第に小さくなる特性となる。また、振動板１０の屈曲振動は、縦振動時の重力アンバランスで誘発されるため、縦振動の振幅の大きさ等により縦振動との位相差がずれる。即ち、駆動信号の周波数によって縦振動の位相と屈曲振動の位相の差が変化する特性を有している。
必要な駆動を得るためには、各々の振動をどの程度の振幅で、かつどの程度の位相差で励振させるかを設定する必要があるが、これらは上述した如く、振動板１０の特性から圧電素子３０，３１に印加される駆動信号の周波数に依存される。
本実施形態では、図１２に示すように、一次の縦振動の共振周波数と二次の屈曲振動の共振周波数の間のある値ｆｓの周波数を駆動信号の周波数として採用し、当該周波数の駆動信号を圧電素子３０，３１に供給するといった駆動を行う。
【００５４】
Ｃ３．検出用電極
次に、検出用電極について、図１３ないし図１５に基づいて説明する。
図１３は、振動板１０の面上の四隅近傍に配置された検出用電極Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４を示したものである。図１４および図１５は、この検出用電極Ｐ１〜Ｐ４のうち、検出用電極Ｐ１，Ｐ４からの検出された検出信号の電圧値を無負荷状態、駆動状態に分けて実験した結果である。
図１４は無負荷（フリー）状態で、振動板１０の圧電素子３０，３１に供給される駆動信号の周波数を変化させたときに得られた検出用電極Ｐ１，Ｐ４から検出される検出信号の電圧値およびインピーダンスを示した図である。図１５は駆動状態で、振動板１０の圧電素子３０，３１に供給される駆動信号の周波数を変化させたときに得られた検出用電極Ｐ１，Ｐ４から検出される検出信号の電圧値、差電圧値を示した差信号およびロータ１００の回転数を示した図である。
図１４および図１５において、特性線ａは検出用電極Ｐ１から検出される検出信号、特性線ｂは検出用電極Ｐ２から検出される検出信号、特性線ｃはインピーダンス、特性線ｄはロータ回転数、特性線ｅは差信号をそれぞれ示している。
【００５５】
次に、図１４および図１５から検知されたことに付いて述べる。
前提として、駆動条件下（押圧力、駆動トルク等）を、無負荷状態、駆動状態に拘わらず、振動板１０はほぼ同じ振動（縦振動、屈曲振動）を行なうものとする。
▲１▼ロータ１００を駆動していない（フリー状態）とき、検出用電極Ｐ１，Ｐ４から得られる検出信号の電圧値（特性線ａ，ｂ）は、縦振動の共振点付近の検出信号が最大となる。
▲２▼ロータ駆動時（定電圧値の駆動信号入力）の検出信号の電圧値（特性線ａ，ｂ）とロータ回転数（特性線ｄ）から、検出用電極Ｐ１とＰ４からの検出信号はロータ駆動時異なっている。これは、検出用電圧Ｐ１は、ロータ駆動時の振動板１０がロータ１００から受ける反作用により歪むため、振動そのものによる歪みとロータ１００からの反作用による歪みとの両方の作用により、検出用電極Ｐ１の位置にある圧電素子による圧電効果で電圧が発生していると考えられる。
▲３▼検出用電極Ｐ１の検出信号の電圧値の最大とロータ１００の回転数（特性線ｄ）の最大とはほぼ一致する。
▲４▼検出用電極Ｐ１の電圧値から検出用電極Ｐ２の電圧値を引いた電圧値（特性線ｅ）の最大はロータ回転数（特性線ｄ）の最大とほぼ一致する。
この▲４▼から、検出用電極Ｐ１の電圧値から検出用電極Ｐ４の電圧値を引くことにより縦振動による発生電圧成分が相殺されると考えられる。このため、差信号は、ロータ駆動時のおおよその歪みを検出していると見なされる。これは、振動板１０からロータ１００への力の受け渡しが、どのように行われていたかを示すものであり、ロータの駆動力や回転数と密接な関係がある。
【００５６】
検出用電極の配置位置
▲１▼２つの電極を用いて検出を行う場合
ロータ１００を駆動していないとき同じ振動をしており、かつロータ駆動時に１つの電極のみがロータ１００からの反作用力を受け易い位置に設ければよい。つまり、検出用電極Ｐ２とＰ３であってもよい。
▲２▼１つの電極を用いて検出する場合
１）ロータ１００からの反作用力による歪みで検出した電圧値≫振動板本来の振動（実施形態では１次の縦振動と２次の屈曲振動）による歪みを検出することにより発生した電圧値となる位置に設ける（図２１の検出用電極３４Ｃ、図２３の検出用電極３４Ｅ）。
２）検出用電極内で振動板本来の振動による歪みで発生する電圧値を相殺し、ロータ１００からの反作用による歪みで発生した検出信号のみを検出できるような位置に電極を設ける（図２２の検出用電極３４Ｄ）。
３）振動の節でありかつロータ１００からの反作用による歪みで発生した検出信号を検出できる位置に電極を設ける。
【００５７】
Ｄ．駆動回路の構成
駆動回路５００は、２つの検出信号を使う回路と、１つの検出信号を使う回路とに分けられる。
Ｄ１．２つの検出信号を使う駆動回路
この駆動回路には、図１６に示すように、振動板１０の面上には、当接部３６近傍に配置された検出用電極３４Ａと、バランス部１８近傍に配置された検出用電極３４Ｂとを備えた振動板１０が用いられる。この検出用電極３４Ａおよび３４Ｂは、前述した検出用電極Ｐ１およびＰ４（図１２）に対応している。
【００５８】
Ｄ１−１．駆動回路５００Ａの構成
次に、図１７に基づいて駆動回路５００Ａについて説明する。
この駆動回路５００Ａは、減算回路５０１と、遅延回路５０２と、比較回路５０３と、電圧調整回路５０４と、電圧制御発振回路（Voltage Controlled Oscillator：ＶＣＯ）５０５と、ドライバ回路５０６とを具備して構成されている。
検出用電極３４Ａからは検出信号Ｖａが検出され、検出用電極３４Ｂからは検出信号Ｖｂが検出される。
減算回路５０１は、検出用電極３４Ａで検出される検出信号Ｖａと、検出用電極３４Ｂで検出される検出信号Ｖｂとの差を演算する回路で、差信号Ｖｃを遅延回路５０２および比較回路５０３に出力する。この際、差信号Ｖｃの電圧値は、Ｖｃ＝｜Ｖａ−Ｖｂ｜となる。また、この減算回路５０１はブリッジ回路によって構成してしてもよい。
遅延回路５０２は、差信号Ｖｃを所定時間ｔpだけ遅延して遅延信号Ｖｄとして比較回路５０３に出力する。
【００５９】
比較回路５０３は、差信号Ｖｃの電圧値と遅延信号Ｖｄの電圧値とを比較するもので、差信号Ｖｃ≧遅延信号Ｖｄの場合には、”Ｈ”となる比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力し、差信号Ｖｃ＜遅延信号Ｖｄの場合には、”Ｌ”となる比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力する。
電圧調整回路５０４は、比較結果信号Ｖｅを受けてＶＣＯ５０５に出力される調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧値Ｖf0単位で変化させるものである。即ち、電圧調整回路５０４は、”Ｈ”の比較結果信号Ｖｅを受けた場合、調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧値Ｖf0だけ上昇させ、”Ｌ”の比較結果信号Ｖｅを受けた場合、調整信号Ｖｆの電圧値を所定電圧値Ｖf0だけ下降させる。また、電圧調整回路５０４は初期値Ｖf1を記憶しており、起動時にはこの初期値Ｖf1を電圧値とする調整信号ＶｆをＶＣＯ５０５に出力する。
【００６０】
ＶＣＯ（電圧制御発振回路）５０５は、調整信号Ｖｆを受けて、ドライバ回路５０６に出力される基準信号Ｖｇの周波数を調整するものである。即ち、ＶＣＯ５０５は、調整信号Ｖｆの電圧値が前回の調整信号Ｖｆの電圧値よりも高くなった場合、基準信号Ｖｇの周波数を所定値ｆ0だけ上げ、調整信号Ｖｆの電圧値が前回の調整信号Ｖｆの電圧値よりも低くなった場合、基準信号Ｖｇの周波数を所定値ｆ0だけ下げるように調整される。
また、ＶＣＯ５０５は、起動時に、初期値Ｖf1の調整信号Ｖｆを受けた場合に、ある周波数の基準信号Ｖｇを出力する。この周波数は、例えば周波数ｆsta（約２８４．０ｋＨｚ）とする。
ドライバ回路５０６は、基準信号Ｖｇを受けて、この基準信号Ｖｇの周波数で一定の電圧値となる駆動信号Ｖｈを振動板１０の電極３３に向けて出力する。そして、この駆動信号Ｖｈは振動板１０の圧電素子３０，３１に供給される。
【００６１】
Ｄ１−２．駆動回路５００Ａの動作
次に、駆動回路５００Ａの動作を、図１８のフローチャートに基づいて説明する。
まず、この駆動回路５００Ａは、電源（図示せず）を供給することによって起動されるものである。
電源が投入されることにより、電圧調整回路５０４は予め設定された初期値Ｖf1の調整信号ＶfをＶＣＯ５０５に対して出力する（ステップＳａ１）。ＶＣＯ５０５は、調整信号Ｖfを受けて、初期値Ｖf1に対応した周波数ｆsの基準信号Ｖgをドライバ回路５０６に出力する（ステップＳａ２）。ドライバ回路５０６は、周波数ｆsの基準信号Ｖgを受けて、周波数ｆstaの駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する（ステップＳａ３）。
そして、振動板１０の圧電素子３０，３１は、電極３３を介して供給された駆動信号Ｖhを受けて、前述した如く、縦振動および屈曲振動を発生する（ステップＳａ４）。
【００６２】
次に、減算回路５０１は、検出用電極３４Ａ，３４Ｂから検出信号Ｖａ，Ｖｂを読込み（ステップＳａ５）、下記の（１）式によって差信号Ｖcを算出し、遅延回路５０２および比較回路５０３に出力する（ステップＳａ６）。
Ｖｃ＝｜Ｖａ−Ｖｂ｜ ・・・（１）
遅延回路５０２は、差信号Ｖｃを受け、所定時間（ｔp秒）だけ遅延した遅延信号Ｖｄを比較回路５０３に出力する（ステップＳａ７）。
比較回路５０３は、差信号Ｖｃの電圧値と遅延信号Ｖｄの電圧値とを比較する（ステップＳａ８）。
ステップＳａ８の比較において、差信号Ｖｃの電圧値が遅延信号Ｖｄの電圧値以上の場合、即ち、
Ｖｃ≧Ｖｄ ・・・（２）
である場合には（ステップＳａ８；ＹＥＳ）、比較回路５０３は、”Ｈ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力する（ステップＳａ９）。
一方、ステップＳａ８の比較において、差信号Ｖｃの電圧値が遅延信号Ｖｄの電圧値よりも小さい場合、即ち、
Ｖｃ＜Ｖｄ ・・・（３）
である場合には（ステップＳａ８；ＮＯ）、比較回路５０３は、”Ｌ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力する（ステップＳａ１０）。
【００６３】
これにより、電圧調整回路５０４は、比較結果信号Ｖｅを受けて、この比較結果信号Ｖｅが”Ｈ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値に所定電圧値Ｖf0を加えた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する。一方、比較結果信号Ｖｅが”Ｌ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値から所定電圧値Ｖf0を引いた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する（ステップＳａ１１）。
電圧調整回路５０４が再び調整信号ＶfをＶＣＯ５０５に対して出力し、ＶＣＯ５０５が調整信号Ｖfを受けて周波数が変更された基準信号Ｖgをドライバ回路５０６に出力し（ステップＳａ２）、ドライバ回路５０６が周波数の基準信号Ｖgを受けて、変更された周波数ｆの駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する（ステップＳａ３）。これにより、駆動信号Ｖｈの周波数は、検出される振動板１０の歪みに応じて順次変更されることとなる。
【００６４】
次に、図１９および図２０に、駆動信号Ｖｈの周波数ｆが一定になるまでの動作状況について説明する。図１９は差信号Ｖｃ、ロータの回転数Ｎの周波数特性、図２０は動作のタイミングチャートを示している。
ここでは、起動時の駆動信号Ｖｈの周波数をｆsta、回転数が最大となったときの駆動信号Ｖｈの周波数をｆｓとする。
図１９から明らかなように、差信号Ｖｃの電圧値と回転数Ｎとはほぼ同じ曲線を描くことになり、差信号Ｖｃの最大値と回転数Ｎの最大値とはほぼ同じ周波数ｆｓ付近の発生していることが分かる。
そして、駆動回路５００Ａを起動させた場合には、図２０に示す如く、振動板１０に歪みが発生し、また遅延信号Ｖｄの初期値を差信号Ｖｃの最小値（例えば、歪みが無いときの差信号）よりも低く設定しておくことにより、差信号Ｖｃ≧遅延信号Ｖｄとなるので、ＶＣＯ５０５から出力される基準信号Ｖｇの周波数ｆは上昇する。その後も差信号Ｖｃ≧遅延信号の関係を維持し続けるため、基準信号Ｖｇの周波数ｆは徐々に上がっていく。そして、駆動信号Ｖｈの周波数ｆがｆｓを越えた場合、即ち、差信号Ｖｃ＜遅延信号Ｖｄとなった場合には、ＶＣＯ５０５から出力される基準信号Ｖｇの周波数ｆを下げる。これにより、駆動信号Ｖｈの周波数をほぼ一定の周波数ｆｓに近づけることができる。
【００６５】
Ｄ２．１つの検出信号を使う駆動回路
この駆動回路には、図２１に示すように、振動板１０の面上には、当接部３６近傍に配置された検出用電極３４Ｃを備えた振動板１０が用いられる。この検出用電極３４Ｃは、図１２の検出用電極Ｐ１に対応したもので、検出信号Ｖａが出力される。この検出用電極３４Ｃは振動板１０がロータ１００と接触したときの歪みを検出するものであるから、図２２のように振動板１０に設けられた検出用電極３４Ｄ、図２３のように設けられた検出用電極３４Ｅであってもよく、要は、支持部材１１から当接部３６までの間に負荷によって生じる歪みを検出するものであればよい。
【００６６】
Ｄ２−１．駆動回路５００Ｂの構成
次に、図２４に基づいて駆動回路５００Ｂについて説明する。
この駆動回路５００Ｂは、ピークホールド回路５０７と、遅延回路５０２と、比較回路５０３と、電圧調整回路５０４と、電圧制御発振回路（Voltage Controlled Oscillator：ＶＣＯ）５０５と、ドライバ回路５０６とを具備して構成されている。ここで、ピークホールド回路５０７以外は、前述した駆動回路５００Ａの構成と同様であるので、その説明を省略するものとする。
ピークホールド回路５０７は、検出用電極３４Ｃで検出された検出信号Ｖａの電圧値のピーク値をホールドしたピーク信号Ｖｐを遅延回路５０２および比較回路５０３に出力するものである。
また、遅延回路５０２は、このピーク信号Ｖｐを所定時間ｔpだけ遅延して遅延信号Ｖｑとして比較回路５０３に出力する。
【００６７】
Ｄ２−２．駆動回路５００Ｂの動作
次に、駆動回路５００Ｂの動作を、図２５のフローチャートに基づいて説明する。
まず、この駆動回路５００Ｂは、電源（図示せず）を投入することによって起動されるものである。
電源が供給されることにより、電圧調整回路５０４は予め設定された初期値Ｖf1の調整信号ＶfをＶＣＯ５０５に対して出力する（ステップＳｂ１）。ＶＣＯ５０５は、調整信号Ｖfを受けて、初期値Ｖf1に対応した周波数ｆsの基準信号Ｖgをドライバ回路５０６に出力する（ステップＳｂ２）。ドライバ回路５０６は、周波数ｆsの基準信号Ｖgを受けて、周波数ｆstaの駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する（ステップＳｂ３）。
そして、振動板１０の圧電素子３０，３１は、電極３３を介して供給された駆動信号Ｖhを受けて、前述した如く、縦振動および屈曲振動を発生する（ステップＳｂ４）。
【００６８】
次に、ピークホールド回路５０７は、検出用電極３４Ｃから検出信号Ｖａを読込み（ステップＳｂ５）、この検出信号Ｖａの電圧値のピーク値をピーク信号Ｖｐとして出力する（ステップＳｂ６）。
遅延回路５０２は、ピーク信号Ｖｐを受け、所定時間（ｔp秒）だけ遅延した遅延信号Ｖｑを比較回路５０３に出力する（ステップＳｂ７）。
比較回路５０３は、ピーク信号Ｖｐの電圧値と遅延信号Ｖｑの電圧値とを比較する（ステップＳｂ８）。
ステップＳｂ８の比較において、ピーク信号Ｖｐの電圧値が遅延信号Ｖｑの電圧値以上の場合、即ち、
Ｖｐ≧Ｖｑ ・・・（４）
である場合には（ステップＳｂ８；ＹＥＳ）、比較回路５０３は、”Ｈ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力する（ステップＳｂ９）。
一方、ステップＳｂ８の比較において、ピーク信号Ｖｐの電圧値が遅延信号Ｖｑの電圧値よりも小さい場合、即ち、
Ｖｐ＜Ｖｑ ・・・（５）
である場合には（ステップＳｂ８；ＮＯ）、比較回路５０３は、”Ｌ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力する（ステップＳｂ１０）。
【００６９】
これにより、電圧調整回路５０４は、比較結果信号Ｖｅを受けて、この比較結果信号Ｖｅが”Ｈ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値に所定電圧値Ｖf0を加えた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する。一方、比較結果信号Ｖｅが”Ｌ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値から所定電圧値Ｖf0を引いた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する（ステップＳｂ１１）。
電圧調整回路５０４が再び調整信号ＶfをＶＣＯ５０５に対して出力し、ＶＣＯ５０５が調整信号Ｖfを受けて、電圧値に対応させた周波数が変更された基準信号Ｖgをドライバ回路５０６に出力し（ステップＳｂ２）、ドライバ回路５０６が周波数の基準信号Ｖgを受けて、周波数ｆが変更された駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する（ステップＳａ３）。これにより、駆動信号Ｖｈの周波数は、検出される振動板１０の歪みに応じて順次変更されることとなる。
【００７０】
Ｄ３．１つの検出信号を使う他の駆動回路
Ｄ３−１．駆動回路５００Ｃの構成
次に、図２６に基づいて駆動回路５００Ｃについて説明する。
この駆動回路５００Ｃは、位相差−電圧変換回路５０８と、定電圧回路５０９と、比較回路５０３と、電圧調整回路５０４と、電圧制御発振回路（Voltage Controlled Oscillator：ＶＣＯ）５０５と、ドライバ回路５０６とを具備して構成されている。ここで、位相差−電圧変換回路５０８および定電圧回路５０９以外は、前述した駆動回路５００Ａの構成と同様であるので、その説明を省略するものとする。
位相差−電圧変換回路５０８は、検出用電極５３Ｃから検出された検出信号Ｖａの位相と、駆動信号Ｖｈの位相との位相差を検出し、平均位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号Ｖｊを比較回路５０３に出力する。
ここで、図２７に基づいて、位相差−電圧変換回路５０８の概要構成について説明する。
位相差−電圧変換回路５０８は、位相差検出部５０８Ａおよび平均電圧変換部５０８Ｂとに大別される。
位相差検出部５０８Ａは、検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈが入力され、両信号の位相差に相当するパルス幅を有する位相差信号Ｖpdを生成し、平均電圧変換部５０８Ｂに出力する。
図２８に検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈの位相差が小さい場合（位相差＝Δφ１の場合）の例を示す。
検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈの波形がそれぞれ図２８（ａ）に示すような場合、検出される位相差に相当する位相差信号Ｖpdのパルス幅は、図２８（ｂ）に示すようにΔφ１となる。そこで、平均電圧変換部５０８Ｂは、図示しない積分回路により位相差信号Ｖpdのパルス幅Δφ１に相当する平均電圧値Ｖav1を有する位相差電圧信号Ｖｊを生成し、比較回路５０３に出力する。
【００７１】
また、図２９に検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈの位相差が大きい場合（位相差＝Δφ２の場合）の例を示す。
検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈの波形がそれぞれ図２９（ａ）に示すような場合、検出される位相差に相当する位相差信号Ｖpdのパルス幅は、図２９（ｂ）に示すようにΔφ２となる。そこで、平均電圧変換部５０８Ｂは、図示しない積分回路により位相差信号Ｖpdのパルス幅Δφ２に相当する平均電圧値Ｖav2を有する位相差電圧信号Ｖｊを生成し、比較回路５０３に出力する。
【００７２】
また、定電圧回路５０９は、予め求めた検出信号Ｖａの位相と、駆動信号Ｖｈの位相との最適な位相差に相当する電圧値を有する基準位相差信号Ｖｋを比較回路５０３に出力するものである。
【００７３】
Ｄ３−２．駆動回路５００Ｃの動作
次に、駆動回路５００Ｃの動作を、図３０のフローチャートに基づいて説明する。
まず、この駆動回路５００Ｃは、電源（図示せず）を投入することによって起動されるものである。
電源が供給されることにより、電圧調整回路５０４は予め設定された初期値Ｖf1の調整信号ＶfをＶＣＯ５０５に対して出力する（ステップＳｃ１）。ＶＣＯ５０５は、調整信号Ｖfを受けて、初期値Ｖf1に対応した周波数ｆsの基準信号Ｖgをドライバ回路５０６に出力する（ステップＳｃ２）。ドライバ回路５０６は、周波数ｆsの基準信号Ｖgを受けて、周波数ｆstaの駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する（ステップＳｃ３）。
そして、振動板１０の圧電素子３０，３１は、電極３３を介して供給された駆動信号Ｖhを受けて、前述した如く、縦振動および屈曲振動を発生する（ステップＳｃ４）。
【００７４】
次に、位相差−電圧変換回路５０８は、検出用電極３４Ｃから検出信号Ｖａおよび駆動信号Ｖｈを読込み（ステップＳｃ５）、この検出信号Ｖａの位相と駆動信号Ｖｈの位相の位相差から、前述した如くの処理によって、位相差電圧信号Ｖｊを生成し、比較回路に出力する（ステップＳｃ６）。
比較回路５０３は、位相差電圧信号Ｖｊの電圧値と定電圧回路５０９から出力される基準位相差信号Ｖｋの電圧値とを比較する（ステップＳｃ７）。
ステップＳｃ８の比較において、位相差電圧信号Ｖｊの電圧値が基準位相差信号Ｖｋの電圧値以上の場合、即ち、
Ｖｊ≧Ｖｋ ・・・（６）
である場合には（ステップＳｃ８；ＹＥＳ）、比較回路５０３は、”Ｈ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力する（ステップＳｃ８）。
一方、ステップＳｃ８の比較において、位相差電圧信号Ｖｊの電圧値が基準位相差信号Ｖｋの電圧値よりも小さい場合、即ち、
Ｖｊ＜Ｖｋ ・・・（７）
である場合には（ステップＳｃ８；ＮＯ）、比較回路５０３は、”Ｌ”レベルの比較結果信号Ｖｅを電圧調整回路５０４に出力する（ステップＳｃ９）。
【００７５】
これにより、電圧調整回路５０４は、比較結果信号Ｖｅを受けて、この比較結果信号Ｖｅが”Ｈ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値に所定電圧値Ｖf0を加えた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する。一方、比較結果信号Ｖｅが”Ｌ”レベルの場合には、先の基準信号Ｖｆの電圧値から所定電圧値Ｖf0を引いた電圧値を有する基準信号Ｖｆを生成し、ＶＣＯ５０５に出力する（ステップＳｃ１０）。
電圧調整回路５０４が再び調整信号ＶfをＶＣＯ５０５に対して出力し、ＶＣＯ５０５が調整信号Ｖfを受けて、電圧値に対応させた周波数が変更された基準信号Ｖgをドライバ回路５０６に出力し（ステップＳｃ２）、ドライバ回路５０６が周波数の基準信号Ｖgを受けて、周波数ｆが変更された駆動信号Ｖhを振動板１０の電極３３，３３に出力する（ステップＳｃ３）。これにより、駆動信号Ｖｈの周波数は、検出される振動板１０の歪みに応じて順次変更されることとなる。
【００７６】
Ｅ．カレンダ表示機構の動作
次に、圧電アクチュエータＡを駆動する駆動回路５００の駆動構成について、図３１を参照しつつ説明する。なお、駆動回路５００は、前述した駆動回路５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃのうち、何れであってもよい。
同図に示すように、駆動回路５００には、午前０時検出手段６０１および日送り検出手段６０２が設けられている。午前０時検出手段６０１は、ムーブメント７３（図２参照）に組み込まれた機械的なスイッチであり、午前０時になると、制御信号を駆動回路５００に出力する。また、日送り検出手段６０２は、上述した板バネ６４と接触子６５（図１参照）を主要部とするものであり、板バネ６４と接触子６５が接触する、即ち日送り終了を検出すると制御信号を駆動回路５００に出力する。
【００７７】
駆動回路５００は、午前０時検出手段６０１から供給される制御信号と日送り検出手段６０２から供給される制御信号とに基づいて、駆動が開始される。これによって、前述した如く、駆動回路５００が動作を開始し、振動板１０を振動さえることによって、ロータ１００を回転させる。
日回し中間車４０は１日に１回転するが、その期間は午前０時から開始する限られた時間である。従って、駆動回路５００は当該期間のみ発振していれば足りる。この例の駆動回路５００にあっては、駆動制御信号により駆動回路５００の構成回路全てを非動作状態に設定することにより、日回し中間車４０を回動させる必要のない期間は、駆動回路５００の動作を完全に停止させている。従って、駆動回路５００の消費電力を削減することができる。
【００７８】
次に、上記構成の圧電アクチュエータＡを備えたカレンダ表示機構の自動更新動作について図１、図３、図４および図３１を参照しつつ説明する。各日において午前０時になると、午前０時検出手段６０１によって午前０時になったことが検出され、駆動回路５００が起動される。これにより、駆動回路５００から縦振動の共振周波数にほぼ一致するロータ回転数が最大となる周波数の駆動信号Ｖｈが振動板１０の圧電素子３０，３１に電極３３，３３を介して供給される。
【００７９】
駆動回路５００からの駆動信号Ｖｈが電極３３，３３に印加されると、圧電素子３０，３１が伸縮によって撓み振動し、振動板１０が縦振動する。
この際、上述したように圧電素子３０，３１の分極方向を同一となるようにした場合には、上面、中央、下面の電位が各々＋Ｖ、０、−Ｖ（もしくは−Ｖ、０、＋Ｖ）となるように電圧を印加する。また、圧電素子３０，３１の分極方向が逆の場合には、上面、中央、下面の電位が各々＋Ｖ、０、＋Ｖ（もしくは−Ｖ、０、−Ｖ）となるように電圧を印加する（図７参照）。
そして、振動板１０が縦方向に電気的に励振されると、振動板１０の重量バランスのアンバランスさによって機械的に屈曲振動が誘発される。そして、縦振動と屈曲振動が合成されることにより、当接部３６が楕円軌道に沿って変位し、ロータ１００を駆動する。
【００８０】
このように駆動回路５００によって圧電アクチュエータＡが駆動されることにより、ロータ１００が図４中時計回り方向に回転し、これに伴って日回し中間車４０が反時計回り方向に回転を開始する。
【００８１】
ここで、駆動回路５００は、図１に示す板バネ６４と接触子６５が接触した時に駆動信号の供給を停止するように構成されている。板バネ６４と接触子６５とが接触する状態では先端部６４ａが切欠部４ｃに入り込んでいる。従って、日回し中間車４０は、そのような状態から回転を開始する。
【００８２】
日回し車６０は板バネ６３によって時計回り方向に付勢されているため、小径部４ａは日回し車６０の歯６ａ，６ｂに摺動しつつ回転することになる。その途中で切欠部４ｃが日回し車６０の歯６ａの位置に達すると、歯６ａが切欠部４ｃと噛合する。
【００８３】
次に、日回し中間車４０が引き続き反時計回り方向に回動すると、日回し車６０は日回し中間車４０に連動して１歯分、即ち「１／５」周だけ時計回り方向に回動する。さらに、これに連動して、日車５０が時計回り方向に１歯分（１日分の日付範囲に相当する）だけ回動される。なお、月内の日数が「３１」に満たない月の最終日においては、上記動作が複数回繰返され、暦に基づく正しい日が日車５０によって表示されることになる。
【００８４】
そして、日回し中間車４０が引き続き反時計回り方向に回動して、切欠部４ｃが板バネ６４の先端部６４ａの位置に達すると、先端部６４ａが切欠部４ｃに入り込む。すると、板バネ６４と接触子６５とが接触して、駆動信号の供給が終了し、日回し中間車４０の回転が停止する。従って、日回し中間車４０は、１日に１回転することになる。
【００８５】
Ｆ．本実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態では、腕時計といった限られたスペースに設置可能な薄型の圧電アクチュエータＡを用いて高効率でカレンダ表示機構を駆動することができる。
また、圧電アクチュエータＡを駆動する駆動回路５００は、振動板１０の歪みを検出してこの歪みから振動板１０の振動状態を検出し、常に同じ振動状態を保つように駆動信号Ｖｈの周波数を制御するようにしたから、振動板の振動に伴って回転するロータ１００を常に最適な回転数で駆動することが可能となる。これにより、振動板１０に供給される駆動信号Ｖｈの電気エネルギーを、ロータ１００の機械エネルギー（回転）へ変換する変換効率を高めることができ、効率の良い圧電アクチュエータＡを実現することが可能となる。この結果、圧電アクチュエータＡは、安定した駆動制御を行うことができる。
【００８６】
Ｆ．変形例
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
【００８７】
（変形例１）
上述した実施形態においては、圧電アクチュエータＡおよび駆動回路５００を腕時計に搭載されるカレンダ表示機構の駆動源として採用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の種類の機器、例えば玩具などのアミューズメント機器の駆動機構や小型送風機の駆動機構に適用することが可能である。また、上述したように圧電アクチュエータＡは、薄型化、小型化が可能であり、かつ高効率での駆動が可能であるため、電池駆動される携帯機器等に搭載するアクチュエータとして好適である。
【００８８】
その具体例としては、圧電アクチュエータＡおよび駆動回路５００を、決済機能を有する非接触型ＩＣカードに採用することが考えられる。
図３２に非接触型ＩＣカードの外観斜視図を示す。
非接触型ＩＣカード４００の表面側には、残金表示を行う残金表示カウンタ４０１が設けられている。
残金表示カウンタは４０１は、４桁の残金を表示するものであり、図３３に示すように、上位２桁を表示する上位桁表示部４０２と、下位２桁を表示する下位桁表示部４０３と、を備えている。
【００８９】
図３４に上位桁表示部４０２の詳細構成側面図を示す。
上位桁表示部４０２は、ロータ１００Ａを介して圧電アクチュエータＡ１に連結されており、ロータ１００Ａの駆動力によって駆動される。上位桁表示部４０２の主要部は、送り爪４０２Ａを有しロータ１００Ａが１／ｎ回転すると１回転する駆動ギア４０２Ａと、駆動ギア４０２Ａの１回転で１目盛分回転する第１上位桁表示車４０２Ｂと、第１上位桁表示車４０２Ｂの１回転で１目盛分回転する第２上位桁表示車４０２Ｃと、第１上位桁表示車４０２Ｂの非回転時に第１上位桁表示車４０２Ｂを固定する固定部材４０２Ｄと、を備えて構成されている。なお、第２上位桁表示車４０２Ｂについても、第２上位桁表示車４０２Ｃを固定する図示しない固定部材が設けられている。
【００９０】
駆動ギア４０２Ａは、ロータ１００Ａが１／ｎ回転すると１回転する。そして送り爪４０２Ａは、第１上位桁表示車４０２Ｂの送りギア部４０２Ｂ３に噛合しており、第１上位桁表示車４０２Ｂは１目盛分回転することとなる。
さらに、第１上位桁表示車４０２Ｂが回転し、１回転すると、第１上位桁表示車４０２Ｂに設けられている送りピン４０２Ｂが送りギア４０２Ｂ２を回転させ、送りギア４０２Ｂが噛合している第２上位桁表示車４０２Ｃの送りギア４０２Ｃを回転させ、第２上位桁表示車４０２Ｃを１目盛分回転させることとなる。
下位桁表示部４０３は、ロータ１００Ｂを介して圧電アクチュエータＡ２に連結されており、ロータ１００Ｂの駆動力によって駆動される。下位桁表示部４０３の主要部は、送り爪４０３Ａ１を有しロータ１００Ｂが１／ｎ回転すると１回転する駆動ギア４０３Ａと、駆動ギア４０３Ａの１回転で１目盛分回転する第１下位桁表示車４０３Ｂと、第１下位桁表示車４０３Ｂの１回転で１目盛分回転する第２下位桁表示車４０３Ｃと、を備えている。
【００９１】
図３５に下位桁表示部４０３の詳細構成正面図を、図３６に詳細構成側面図をそれぞれ示す。
第１下位桁表示車４０３Ｂは、駆動ギア４０３Ａの送り爪４０３Ａ１に噛合する送りギア部４０３Ｂ１を有しており、駆動ギア４０３Ａの１回転で１目盛分回転する。
そして、第１下位桁表示車４０３Ｂには、送りピン４０３Ｂ２が設けられており、第１下位桁表示車４０３Ｂが１回転回転する毎に、送りギア４０３Ｂを回転させ、第２下位桁表示車４０３Ｃを１目盛分回転させる。
この場合において、第１下位桁表示車４０３Ｂの固定部材４０３Ｄは、非回転時に送りギア部４０３Ｂ１に噛合して第１下位桁表示車４０３Ｂを固定する。また、第２下位桁表示車４０３Ｃの固定部材４０３Ｅは、第２下位桁表示車４０３Ｃの非回転時に送りギア部４０３Ｆに噛合して第２下位桁表示車４０３Ｃを固定する。
この場合において、アクチュエータＡ１およびアクチュエータＡ２は、駆動回路２００Ｂにより同期して駆動されるように設定されており、駆動回路２００Ｂは、図示しないＩＣカードチップにより決済金額に相当する駆動制御信号が入力されることにより駆動されている。
【００９２】
以上のような構成により、非接触ＩＣカードのような薄型の装置においても、機械的に残金額表示を行うことができ、駆動時以外は、電源を必要とせずに、表示を行えるので、低商品電力で表示を行えると共に、電源がが無くなった場合においても、それまでの表示を保持することができる。
【００９３】
（変形例２）
上記圧電アクチュエータの電源としては、電池（一次電池および二次電池）の他、太陽電池、熱発電機、機械式発電機および蓄電装置（コンデンサ或いは二次電池）を有する発電機構内蔵型の電源を用いるように構成することも可能である。
【００９４】
（変形例３）
また、上述した実施形態では、振動板１０が振動することにより、当接部３６に当接しているロータ１００を回転駆動する場合を例示したが、本発明はこれに限らず、駆動対象を直線状に駆動するリニアアクチュエータに適用することも可能である。
【００９５】
（変形例４）
また、上述した実施形態では、矩形状の振動板１０を用いるようにしていたが、振動板１０の形状は矩形状に限るものではなく、長手方向を有する形状であればよく、例えば台形状、平行四辺形状、ひし形状、三角形状等の様々な形状のものを用いることができる。
【００９６】
（変形例５）
また、上述した実施形態では、歪検出部を検出用電極とこの電極が位置する圧電素子の部分とで構成するものとしたが、本発明はこれに限らず、板状の圧電素子を振動板に貼着して圧電センサとして用いてもよい。
【００９７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、振動板の歪みを検出し、この歪みから振動板を常に最大で振動するになるように駆動信号の周波数を制御するようにしたから、常に駆動対象を最適な動作で駆動することが可能となる。
さらに、小型・薄型化が可能な構成でありながら、高効率かつ安定した駆動を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の一実施形態に係る腕時計におけるカレンダ表示機構の主要部の構成を示す平面図である。
【図２】 前記腕時計の概略構成を示す断面図である。
【図３】 前記カレンダ表示機構の主要部を示す断面図である。
【図４】 前記カレンダ表示機構の構成要素である圧電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図５】 前記圧電アクチュエータの構成要素である振動板を示す断面図である。
【図６】 前記振動板の圧電素子の面上に形成される電極部を示した図である。
【図７】 前記振動板の圧電素子に電圧を印加する際の概略の駆動構成を示す図である。
【図８】 前記振動板が縦振動する様子を模式的に示す図である。
【図９】 前記振動板が屈曲振動する様子を模式的に示す図である。
【図１０】 前記振動板の振動時における当接部の軌道を説明するための図である。
【図１１】 アンバランス調整部の配置位置を示す図である。
【図１２】 前記振動板の振動周波数とインピーダンスとの関係の一例を示すグラフである。
【図１３】 前記振動板の４隅に設けられた検出用電極の配置位置を示す平面図である。
【図１４】 無負荷状態で振動板を駆動させたときに得られる検出信号の電圧値およびインピーダンスを示す特性図である。
【図１５】 駆動状態で振動板を駆動させたときに得られる検出信号の電圧値、インピーダンスおよびロータ回転数を示す特性図である。
【図１６】 前記振動板に設けた検出用電極の配置位置を示す平面図である。
【図１７】 本実施形態に用いられる駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図１８】 同駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【図１９】 差信号Ｖｃ、ロータの回転数Ｎの周波数特性を示す特性図である。
【図２０】 差信号Ｖｃ、遅延信号Ｖｄ、駆動信号Ｖｈの周波数を示すタイミングチャートである。
【図２１】 前記振動板に設けた他の検出用電極の配置位置を示す平面図である。
【図２２】 前記振動板に設けた他の検出用電極の配置位置を示す平面図である。
【図２３】 前記振動板に設けた他の検出用電極の配置位置を示す平面図である。
【図２４】 本実施形態に用いられる他の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図２５】 同駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【図２６】 本実施形態に用いられる他の駆動回路の構成を示すブロック図である。
【図２７】 位相差−電圧変換回路の構成を示すブロック図である。
【図２８】 位相差−電圧変換回路における位相差が小さい場合の波形を示す図である。
【図２９】 位相差−電圧変換回路における位相差が大きい場合の波形を示す図である。
【図３０】 同駆動回路の動作を示すフローチャートである。
【図３１】 圧電アクチュエータおよび駆動回路をカレンダ表示機構に用いた場合のブロック図である。
【図３２】 残金表示カウンタの構成の説明図である。
【図３３】 上位桁表示部の詳細構成正面図である。
【図３４】 上位桁表示部の詳細構成側面図である。
【図３５】 下位桁表示部の詳細構成正面図である。
【図３６】 下位桁表示部の詳細構成側面図である。
【符号の説明】
１０・・・振動板
１１・・・支持部材
３０，３１・・・圧電素子
３３・・・電極
３４Ａ，３４Ｂ，３４Ｃ，３４Ｄ，３４Ｅ・・・検出用電極
３６・・・当接部
１００・・・ロータ
５００、５００Ａ、５００Ｂ、５００Ｃ・・・駆動回路
５０１・・・減算回路
５０２・・・遅延回路
５０３・・・比較回路
５０４・・・電圧調整回路
５０５・・・電圧制御発振回路（ＶＣＯ）
５０６・・・ドライバ回路
５０７・・・ピークホールド回路
５０８・・・位相差−電圧変換回路
５０９・・・定電圧回路
Ａ……圧電アクチュエータ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric actuator having a piezoelectric element, a piezoelectric actuator driving apparatus, a piezoelectric actuator driving method, a timepiece, and a portable device.
[0002]
[Prior art]
Since piezoelectric elements are excellent in conversion efficiency from electrical energy to mechanical energy and responsiveness, various piezoelectric actuators utilizing the piezoelectric effect of piezoelectric elements have been developed in recent years. This piezoelectric actuator is applied to fields such as a piezoelectric buzzer, an inkjet head of a printer, or an ultrasonic motor.
[0003]
The displacement of the piezoelectric element is very small, depending on the voltage value of the supplied drive signal, and is usually about submicron. For this reason, the displacement is amplified by some kind of amplification mechanism and transmitted to the drive target. However, when the amplification mechanism is used, there is a problem that energy is consumed to move itself and efficiency is lowered. In addition, there is a problem that the size of the apparatus is increased.
In addition, when an amplification mechanism is used, it may be difficult to transmit a stable driving force to a driving target.
[0004]
In addition, since a small portable device such as a wristwatch is driven by a battery, it is necessary to reduce power consumption and a voltage value of a driving signal. When incorporating a piezoelectric actuator in such a portable device, in particular, the piezoelectric actuator is required to have a high energy efficiency and a low drive signal voltage value.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
Incidentally, a clock or the like is provided with a calendar display mechanism for displaying a date and a day of the week. Some of these calendar display mechanisms do not require date correction at the end of the month, which is called an auto calendar mechanism. In general, the display operation of the auto-calendar mechanism is to drive the date wheel or day wheel using the rotational driving force of an electromagnetic stepping motor provided separately from the one for hand movement.
On the other hand, wristwatches are carried around a wrist by wrapping a belt around them. Therefore, there is an old demand for thinning the wristwatch for convenience of carrying. This requirement is the same even for a wristwatch equipped with an automatic calendar display mechanism.
However, a wristwatch equipped with an automatic calendar display mechanism requires a space for providing a separate date display drive source when compared with a wristwatch not equipped with such a mechanism, and a stepping motor is used as a drive source for the automatic calendar display mechanism. It was very difficult to reduce the thickness while securing the space.
[0006]
Therefore, as a highly efficient actuator that can be mounted on a small device, a piezoelectric element can be expanded and contracted in the longitudinal direction by applying a drive signal to a diaphragm composed of a thin rectangular piezoelectric element. There has been proposed a piezoelectric actuator that excites longitudinal vibration and mechanically induces bending vibration by the longitudinal vibration.
In such a piezoelectric actuator, both longitudinal vibration and bending vibration are generated in the vibration plate, thereby moving the portion of the piezoelectric actuator that contacts the drive target in an elliptical orbit. As a result, this piezoelectric actuator achieves high-efficiency driving while having a small and thin configuration.
[0007]
However, as described above, the piezoelectric actuator electrically excites longitudinal vibration with respect to the diaphragm, and mechanically induces bending vibration by the longitudinal vibration. For this reason, the longitudinal vibration caused by the expansion and contraction of the piezoelectric element by applying the drive signal can be controlled relatively easily by controlling the voltage value of the drive signal, but depending on the mechanical characteristics of the diaphragm. It is difficult to easily and accurately control the bending vibration induced. For this reason, it is conceivable that the stability as a product is lacking, such as bending vibration induced due to variations in the processing accuracy of the diaphragm.
In addition, since the bending vibration is determined by mechanical characteristics determined by the shape of the diaphragm, it is difficult to obtain a bending vibration having a stable amplitude under a mechanical condition such as the determined shape.
[0008]
The present invention has been made in consideration of the above-described circumstances, and is a piezoelectric actuator capable of performing highly efficient and stable driving, a piezoelectric actuator driving apparatus, and a piezoelectric device while having a configuration capable of being reduced in size and thickness. It is an object of the present invention to provide an actuator driving method, a timepiece including the piezoelectric actuator, and a portable device.
[0109]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the piezoelectric actuator according to the present invention includes at least one piezoelectric element that generates longitudinal vibration and bending vibration that vibrates in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration when a drive signal is supplied. A diaphragm having,
A contact portion that is provided on the diaphragm and is in contact with a drive target;
A piezoelectric actuator that drives the drive object by displacement of the contact portion accompanying the longitudinal vibration and bending vibration,
The diaphragm is provided with a strain detector that detects the strain of the diaphragm when the drive target is driven.
It is characterized by that.
[0010]
With this configuration, the piezoelectric element expands and contracts by a drive signal supplied to the diaphragm, and longitudinal vibration along the longitudinal direction is excited on the diaphragm, and bending vibration is induced along with the longitudinal vibration.
For example, if the frequency of the drive signal is corrected using the detection signal detected from the strain detector, stable vibration can be generated in the diaphragm.
In the configuration of this piezoelectric actuator, since it is not necessary to adopt a structure in which various members are stacked in the thickness direction, it is easy to reduce the size and thickness.
[0011]
In this configuration, a line extending in the direction of the longitudinal vibration is defined as a horizontal line, passes through a point serving as a node of the longitudinal vibration, extends in a direction perpendicular to the horizontal line, and the contact is seen from the horizontal line of the diaphragm. A line that divides the part located on the opposite side of the part into two parts of equal weight is defined as a vertical line,
At least one of the parts is provided with a balance adjustment part that is point-symmetric with the contact part and has a difference in weight between the two parts with respect to the intersection where the vertical line and the horizontal line intersect It is preferable.
[0012]
In this configuration, it is preferable that the diaphragm is provided with a support member at a portion that becomes a node of the longitudinal vibration.
[0013]
In this configuration, the strain detection unit is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line passing through a portion of the diaphragm that becomes a node of the longitudinal vibration and extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the longitudinal vibration. Is preferred.
[0014]
In this configuration, the strain detector is disposed on the abutting portion side when viewed from a horizontal line passing through a portion of the diaphragm that becomes a node of the longitudinal vibration and extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the longitudinal vibration. It is preferable to comprise 1 detection part and the 2nd detection part arrange | positioned on the opposite side of the said contact part seeing from the said horizontal line among the said diaphragms.
[0015]
In this configuration, it is preferable that the strain detection unit includes a detection electrode and a piezoelectric element portion on which the detection electrode is disposed.
[0016]
In this configuration, it is preferable that the strain detection unit is a piezoelectric sensor disposed on the surface of the piezoelectric element.
[0017]
The piezoelectric actuator driving apparatus according to the present invention includes a diaphragm having at least one piezoelectric element that generates a longitudinal vibration and a bending vibration that vibrates in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration when a driving signal is supplied. A contact portion that is provided on the diaphragm and is in contact with a drive target; and a strain detection unit that is provided on the diaphragm and detects distortion of the diaphragm when the drive target is driven. And A drive device for a piezoelectric actuator that drives the driven object by displacement of the contact portion caused by the longitudinal vibration and bending vibration, and generates the drive signal that has been subjected to frequency correction based on a control signal Detected from the drive signal generator and the distortion detector detection A control signal generator for generating the control signal based on a signal, The strain detection unit is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line passing through a portion of the diaphragm that becomes a node of the vertical vibration and extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the vertical vibration, and the control signal The generation unit detects a phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and outputs a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference; and A constant voltage circuit that outputs a reference phase difference signal having a voltage corresponding to a predetermined reference phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and the phase difference voltage signal and the reference phase difference signal are compared. A comparison circuit that outputs a comparison result signal; and a voltage adjustment circuit that receives the comparison result signal and adjusts the voltage value of the control signal in a predetermined voltage value unit. It is characterized by that.
[0023]
The piezoelectric actuator driving method according to the present invention includes a diaphragm having at least one piezoelectric element that generates a longitudinal vibration and a bending vibration that vibrates in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration when a drive signal is supplied. A contact portion that is provided on the diaphragm and is in contact with a drive target; and a strain detection unit that is provided on the diaphragm and detects distortion of the diaphragm when the drive target is driven. And A method of driving a piezoelectric actuator that drives the object to be driven by displacement of the contact portion caused by the longitudinal vibration and bending vibration, and generates the drive signal that has been subjected to frequency correction based on a control signal Drive signal generation process and detected from the distortion detection unit detection A control signal generation process for generating the control signal based on a signal, The strain detection unit is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line passing through a portion of the diaphragm that becomes a node of the vertical vibration and extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the vertical vibration, and the control signal The generation process detects a phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, outputs a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference, and a phase of the detection signal A step of outputting a reference phase difference signal having a voltage corresponding to a predetermined reference phase difference from the phase of the drive signal, and a step of comparing the phase difference voltage signal and the reference phase difference signal and outputting a comparison result signal Receiving the comparison result signal and adjusting the voltage value of the control signal in units of a predetermined voltage value; It is characterized by having.
[0027]
A timepiece according to the present invention includes a diaphragm having at least one piezoelectric element that generates a longitudinal vibration and a bending vibration that vibrates in a direction substantially perpendicular to the longitudinal vibration when a driving signal is supplied; and the diaphragm A contact portion that is in contact with the drive target, and a strain detection portion that is provided on the diaphragm and detects distortion of the diaphragm when the drive target is driven. And A piezoelectric actuator that drives the object to be driven by displacement of the abutting part due to the longitudinal vibration and bending vibration, and a drive signal generation part that generates the drive signal that has been subjected to frequency correction based on a control signal , And detected from the strain detector detection A drive device having a control signal generation unit for generating the control signal based on a signal; a calendar display wheel driven by the piezoelectric actuator; and a power supply for supplying power to the drive device. The strain detection unit is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line passing through a portion of the diaphragm that becomes a node of the vertical vibration and extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the vertical vibration, and the control signal The generation unit detects a phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and outputs a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference; and A constant voltage circuit that outputs a reference phase difference signal having a voltage corresponding to a predetermined reference phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and the phase difference voltage signal and the reference phase difference signal are compared. A comparison circuit that outputs a comparison result signal; a voltage adjustment circuit that receives the comparison result signal and adjusts the voltage value of the control signal in units of a predetermined voltage value; It is characterized by comprising.
[0028]
A portable device according to the present invention includes a diaphragm having at least one piezoelectric element that generates longitudinal vibration and bending vibration that vibrates in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration when a drive signal is supplied; A contact portion that is provided on the plate and is in contact with a drive target, and a strain detection portion that is provided on the vibration plate and detects distortion of the vibration plate when driving the drive target. And Has
A piezoelectric actuator that drives the drive object by displacement of the contact portion caused by the longitudinal vibration and bending vibration, a drive signal generation unit that generates the drive signal that has been subjected to frequency correction based on a control signal, and the distortion detection Detected from detection A driving device having a control signal generation unit for generating the control signal based on a signal; and a battery for supplying power to the driving device. The strain detection unit is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line passing through a portion of the diaphragm that becomes a node of the vertical vibration and extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the vertical vibration, and the control signal The generation unit detects a phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and outputs a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference; and A constant voltage circuit that outputs a reference phase difference signal having a voltage corresponding to a predetermined reference phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and the phase difference voltage signal and the reference phase difference signal are compared. A comparison circuit that outputs a comparison result signal; a voltage adjustment circuit that receives the comparison result signal and adjusts the voltage value of the control signal in units of a predetermined voltage value; It is characterized by comprising.
[0029]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the present embodiment, a wristwatch provided with a calendar display mechanism driven by a piezoelectric actuator according to the present invention is illustrated.
A. overall structure
First, FIG. 1 is a plan view showing a main configuration of a calendar display mechanism incorporating a piezoelectric actuator in a wristwatch according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the piezoelectric actuator A includes a diaphragm 10 that expands and contracts in an in-plane direction (a direction parallel to the drawing sheet). Further, the rotor 100 to be driven is rotatably supported by the base plate (support body) 103 and is disposed at a position where it abuts on the diaphragm 10. It is driven to rotate in the direction indicated by the arrow in the figure.
[0030]
Next, the calendar display mechanism is connected to the piezoelectric actuator A via the rotor 100 and is driven by the driving force of the rotor 100. The main part of the calendar display mechanism is roughly constituted by a speed reduction wheel train that decelerates the rotation of the rotor 100 and a ring-shaped date wheel 50. The speed reduction wheel train includes a date turning intermediate wheel 40 and a date turning wheel 60.
[0031]
Here, when the diaphragm 10 vibrates in the in-plane direction as described above, the rotor 100 in contact with the diaphragm 10 is rotated clockwise. The rotation of the rotor 100 is transmitted to the date indicator driving wheel 60 through the date indicator driving intermediate wheel 40, and the date indicator driving wheel 60 rotates the date indicator 50 in the clockwise direction. Thus, transmission of force from the diaphragm 10 to the rotor 100, from the rotor 100 to the speed reduction wheel train, and from the speed reduction wheel train to the date indicator 50 is performed in the in-plane direction. For this reason, the calendar display mechanism can be thinned.
[0032]
FIG. 2 is a cross-sectional view of a timepiece according to one embodiment of the present invention. In the figure, the calendar display mechanism provided with the piezoelectric actuator A described above is incorporated in the mesh portion, and the thickness D into which the calendar display mechanism is incorporated is extremely thin in order to make the entire timepiece thin. A disk-shaped dial 70 is provided on the upper side of the calendar display mechanism. A window portion 71 for displaying the date is provided in a part of the outer peripheral portion of the dial plate 70 so that the date of the date indicator 50 can be seen from the window portion 71. A movement 73 for driving the hands 72 and a drive circuit (not shown) to be described later are provided below the dial 70.
[0033]
In the above configuration, the piezoelectric actuator A has a configuration in which the diaphragm 10 and the rotor 100 are arranged in the same plane, instead of stacking coils and rotors in the thickness direction as in a conventional stepping motor. For this reason, the structure is formed thinner than a stepping motor or the like. Thus, by reducing the thickness of the calendar display mechanism, the thickness of the entire timepiece can be reduced.
For example, various wristwatches having a power generation function have been proposed recently, and such wristwatches must be equipped with at least two large components such as a power generation mechanism and a motor mechanism for driving a needle. Thus, it can be said that the merit of being able to reduce the thickness of the calendar display mechanism is great.
Further, by reducing the thickness of the calendar display mechanism, the movement 73 can be shared between a timepiece having the calendar display mechanism and a timepiece having no such display mechanism, and productivity can be improved.
[0034]
B. Configuration of calendar display mechanism
Next, the configuration of the calendar display mechanism will be described with reference to FIG. 1 and FIG. 3 which is a sectional view thereof. In the figure, a base plate 103 is a first bottom plate for arranging each component, and a bottom plate 103 ′ is a second bottom plate having a partial step with respect to the bottom plate 103.
[0035]
Above the rotor 100 that is rotationally driven by the piezoelectric actuator A, a gear 100 c that is coaxial with the rotor 100 and rotated by the rotor 100 is provided. The intermediate date wheel 40 is composed of a large-diameter portion 4b and a small-diameter portion 4a that is fixed so as to be concentric with the large-diameter portion 4b and slightly smaller in diameter than the large-diameter portion 4b. With the rotation, the large-diameter portion 4b that meshes with the gear 100c is rotated so that the intermediate wheel 40 is rotated. The peripheral surface of the small diameter portion 4a is cut out in a substantially square shape, and a cutout portion 4c is formed.
[0036]
A shaft 41 of the date driving intermediate wheel 40 is formed on the bottom plate 103 ′, and a bearing (not shown) connected to the shaft 41 is formed inside the date driving intermediate wheel 40. Therefore, the date driving intermediate wheel 40 is provided to be rotatable with respect to the bottom plate 103 ′. The rotor 100 also has a bearing (not shown) inside and is rotatably supported with respect to the main plate 103.
[0037]
Next, the date dial 50 has a ring shape, and an internal gear 5a is formed on the inner peripheral surface thereof. The date driving wheel 60 has a five-tooth gear and meshes with the internal gear 5a. A shaft 61 is provided at the center of the date driving wheel 60 and rotatably supports the date driving wheel 60. The shaft 61 is loosely inserted into a through hole 62 formed in the bottom plate 103 ′. The through hole 62 is formed long along the circumferential direction of the date dial 50.
[0038]
Next, one end of the plate spring 63 is fixed to the bottom plate 103 ', and the other end presses the shaft 61 in the upper right direction in FIG. As a result, the leaf spring 63 biases the shaft 61 and the date driving wheel 60. Further, the urging action of the leaf spring 63 prevents the date dial 50 from swinging.
[0039]
Next, one end of the leaf spring 64 is screwed to the bottom plate 103 ′, and the other end is formed with a leading end portion 64 a bent in a substantially V shape. Further, the contact 65 is arranged so as to come into contact with the leaf spring 64 when the intermediate date wheel 40 rotates and the front end 64a enters the notch 4c. A predetermined voltage is applied to the leaf spring 64, and when the contact is made with the contact 65, the voltage is also applied to the contact 65. Therefore, the date feeding state can be detected by detecting the voltage of the contact 65. Note that a manually driven vehicle that meshes with the internal gear 5a may be provided, and the date indicator 50 may be driven when the user performs a predetermined operation on the crown (not shown).
[0040]
C. Piezoelectric actuator
C1. Schematic configuration of piezoelectric actuator
Next, the piezoelectric actuator A according to this embodiment will be described. As shown in FIG. 4, the piezoelectric actuator A includes a long plate-like diaphragm 10 that is long in the left-right direction of the drawing, and a support member that supports the diaphragm 10 on a ground plate 103 (see FIGS. 1 and 3). 11.
[0041]
A contact portion 36 projects from the longitudinal end portion 35 of the vibration plate 10 toward the rotor 100, and the contact portion 36 is pressed against the outer peripheral surface of the rotor 100 by a spring member 300 or the like described later. In contact. By providing such a contact portion 36, it is only necessary to perform polishing or the like on the contact portion 36 in order to maintain the state of the contact surface with the rotor 100. Management becomes easier. The contact portion 36 may be a conductor or a non-conductor, but if formed from a non-conductor, the piezoelectric element 30 is generally in contact with the rotor 100 formed of metal. , 31 can be prevented from short-circuiting.
[0042]
Further, as shown in the figure, in the present embodiment, the contact portion 36 has a curved surface shape that protrudes toward the rotor 100 in a plan view. In this way, by making the contact portion 36 that contacts the rotor 100 into a curved surface shape, even if the positional relationship between the rotor 100 and the diaphragm 10 varies due to dimensional variations or the like, the curved surface of the rotor 100 is curved. The contact state between the outer peripheral surface and the curved contact portion 36 is not changed so much. Thereby, the contact between the rotor 100 and the contact portion 36 is maintained in a stable state.
[0043]
One end portion 37 of a substantially L-shaped support member 11 is attached in the vicinity of the center portion in the longitudinal direction of the diaphragm 10. The support member 11 is bent from the one end portion 37 toward the rotor 100 from a direction substantially orthogonal to the longitudinal direction of the diaphragm 10, and the other end portion 38 of the bent support member 11 is bent by the shaft portion 39. (See FIG. 1). That is, since the support member 11 is freely rotatable about the shaft portion 39, the diaphragm 10 can be pressed against the rotor 100 with a desired pressing force by the spring member 300. Further, the support member 11 may be formed integrally with an auxiliary plate 32 described later that constitutes the diaphragm 10.
[0044]
One end 300 a of the spring member 300 is engaged with a portion 11 a that extends substantially parallel to the longitudinal direction of the diaphragm 10 in the support member 11. The spring member 300 is rotatably supported on the main plate 103 (see FIGS. 1 and 3) by a pin 300b at a substantially central portion thereof. Moreover, although the other end part 300c is engaged with the main plate 103, the pressing force to be applied to the support member 11 can be changed depending on the position of the other end part 300c.
Specifically, if the other end portion 300c is displaced clockwise around the pin 300b in the drawing, the force with which the one end portion 300a of the spring member 300 presses the portion 11a of the support member 11 upward increases. If the other end portion 300c is displaced counterclockwise, the pressing force is reduced. Here, when the force that presses the support member 11 upward increases, the force that the support member 11 tries to rotate counterclockwise in the drawing around the shaft portion 39 increases. The force that presses 100 increases. On the other hand, when the force that presses the support member 11 upward decreases, the force that the support member 11 tries to rotate counterclockwise decreases, so the force that the contact portion 36 presses the rotor 100 decreases. That is, by adjusting the position of the other end portion 300c, the pressing force applied to the rotor 100 by the abutting portion 36 can be adjusted, thereby enabling adjustment of the driving characteristics of the piezoelectric actuator A and the like.
[0045]
As shown in FIG. 5, the diaphragm 10 is between the two rectangular piezoelectric elements 30, 31 and has substantially the same shape as the piezoelectric elements 30, 31 and is thicker than the piezoelectric elements 30, 31. A laminated structure in which a reinforcing plate 32 such as thin stainless steel is disposed. By arranging the reinforcing plate 32 between the piezoelectric elements 30 and 31 in this way, damage to the diaphragm 10 due to external impact force due to overamplitude or dropping of the diaphragm 10 is reduced, and durability is improved. It is improving. Further, by using a reinforcing plate 32 that is thinner than the piezoelectric elements 30 and 31, the vibration of the piezoelectric elements 30 and 31 is prevented as much as possible. In addition, if the support member 11 mentioned above is integrally formed with the said reinforcement board 32, a manufacturing process can be simplified.
[0046]
As shown in FIG. 6, electrodes 33 are disposed on the surfaces of the piezoelectric elements 30 and 31 disposed above and below so as to cover almost the entire surface of the piezoelectric elements 30 and 31. A drive signal is supplied from the drive circuit 500 to the piezoelectric elements 30 and 31 via these electrodes 33.
Here, as the piezoelectric elements 30 and 31, lead zirconate titanate (PZT (trademark)), crystal, lithium niobate, barium titanate, lead titanate, lead metaniobate, polyvinylidene fluoride, lead zinc niobate, Various materials such as lead scandium niobate can be used. Here, the composition formula of lead zinc niobate is [Pb (Zn 1/3 -Nb 2/3 ) O Three ) 1-X (PbTiO Three ) X (Where X varies depending on the composition, and X = 0.09), and the composition formula of lead scandium niobate is [{Pb ((Sc 1/2 -Nb 1/2 ) 1-X Ti X ) O Three ] (Where X varies depending on the composition, and X = 0.09).
[0047]
When the polarization directions of the piezoelectric elements 30 and 31 are reversed, for example, as shown in FIG. 7, the potentials of the upper surface, the center, and the lower surface are + V, 0, and + V (or −V, 0, and −V), respectively. When a drive signal is applied from the drive circuit 500, the plate-like piezoelectric element is displaced so as to expand and contract. In this embodiment, such displacement due to expansion and contraction is used. When the polarization directions of the piezoelectric elements 30 and 31 are the same, a voltage is applied so that the potentials of the upper surface, the center, and the lower surface are + V, 0, and −V (or −V, 0, and + V), respectively. do it.
[0048]
Further, detection electrodes 34A and 34B are formed on the diaphragm 10 at certain predetermined positions on the surface (see FIG. 20). In this case, the detection electrodes 34 </ b> A and 34 </ b> B may be formed by forming electrodes on the front surface of the piezoelectric element 30 and insulating the portions of the detection electrodes 34 </ b> A and 34 </ b> B from the electrode 33.
The detection electrodes 34A and 34B detect vibration generated in the vibration plate 10 as strain, and function as a strain gauge together with the piezoelectric elements facing the detection electrodes 34A and 34B. The voltage value of the detection signal from the detection electrodes 34A and 34B is proportional to the magnitude of distortion. The arrangement positions of the detection electrodes 34A and 34B will be described later.
[0049]
When the AC drive signal is applied to the piezoelectric elements 30 and 31 from the drive circuit 500 via the electrodes 33 and 33, the diaphragm 10 configured in this manner expands and contracts in the longitudinal direction. Vibration occurs. At this time, as shown in FIG. 8, the piezoelectric elements 30 and 31 expand and contract in the longitudinal direction, thereby causing the diaphragm 10 to generate longitudinal vibrations that extend and contract in the longitudinal direction. 4 will vibrate in the direction indicated by the arrow. As described above, when the diaphragm 10 is electrically excited by the longitudinal vibration by applying the drive signal to the piezoelectric elements 30 and 31, the rotational moment about the center of gravity of the diaphragm 10 due to the unbalance of the weight balance of the diaphragm 10. Will occur. As shown in FIG. 9, this rotational moment induces a bending vibration in which the diaphragm 10 swings in the width direction (vertical direction in FIG. 4). In the present embodiment, in order to induce a larger bending vibration, the balance adjusting portion 18 is provided at the end portion 16 on the opposite side to the side where the contact portion 36 of the diaphragm 10 is provided. Is generated.
[0050]
Thus, by causing the vibration plate 10 to generate longitudinal vibration and bending vibration, and combining them, the contact portion of the contact portion 36 of the vibration plate 10 with the rotor 100 is as shown in FIG. It moves along an elliptical orbit. The abutting portion 36 draws an elliptical orbit, so that when the abutting portion 36 is in a position swelled toward the rotor 100, the abutting portion 36 comes into pressure contact with the rotor 100, while the abutting portion 36. Is in a position retracted from the rotor 100 side, the contact portion 36 is separated from the rotor 100 (or the pressing force is reduced even if it is in contact). Therefore, the piezoelectric actuator A rotates the rotor 100 in the displacement direction of the contact portion 36 while the pressing force between the two is large, that is, when the contact portion 36 is on the rotor 100 side.
[0051]
Here, as shown in FIG. 11, the balance adjustment unit 18 defines a line extending in the vibration direction of the longitudinal vibration as a horizontal line W, and passes through a point that becomes a node of the longitudinal vibration in a direction orthogonal to the vibration direction of the longitudinal vibration. A line that extends and divides the portion of the diaphragm 10 that is located on the opposite side of the contact portion 36 when viewed from the horizontal line W into two parts a and b having the same weight is defined as a vertical line L, and the vertical line L and the horizontal line With respect to the intersection point O where W intersects, the contact point 36 is point-symmetrical, and the weights of the two parts a and b are different. The balance adjusting unit 18 may have the same shape or the same weight as the contact unit 36.
[0052]
C2. Impedance characteristics of diaphragm
Next, impedance characteristics of a mechanical structure such as the diaphragm 10 will be described.
When the force is kept constant with respect to a mechanical structure such as the diaphragm 10 and the excitation frequency is gradually increased, the amplitude of the structure is the maximum value (that is, the impedance is a minimum value) at a specific frequency. Then, the response of becoming a minimum value (maximum value of impedance) is repeated. That is, there are a plurality of excitation frequencies at which the amplitude has a maximum value, and each such excitation frequency is referred to as a resonance frequency. A resonance frequency exists in each of longitudinal vibration and bending vibration, and a rectangular structure such as the diaphragm 10 generally has a relationship between impedance and frequency as illustrated in FIG. In the illustrated example, the minimum value of the impedance of the longitudinal vibration of a predetermined order (for example, primary) is fkHz, the minimum value of the impedance of the bending vibration of a certain order (for example, secondary) is FkHz, and the impedance of both vibrations is The minimum values are different (here, Δf = F−f is preferably about f × 0.01. For example, when f = 196 kHz, F = 196 kHz to 200 kHz).
[0053]
The relationship between the resonance frequency of each vibration and the frequency of the drive signal applied is such that when the voltage value of the drive signal applied is constant, the amplitude of each vibration is the frequency of the drive signal with the resonance frequency of each vibration being maximized. The characteristic becomes gradually smaller away from the resonance frequency. Further, since the bending vibration of the diaphragm 10 is induced by gravity imbalance during the longitudinal vibration, the phase difference from the longitudinal vibration is shifted depending on the magnitude of the amplitude of the longitudinal vibration. That is, it has a characteristic that the difference between the phase of the longitudinal vibration and the phase of the bending vibration changes depending on the frequency of the drive signal.
In order to obtain the required drive, it is necessary to set how much amplitude and with which phase difference each vibration is excited. It depends on the frequency of the drive signal applied to the elements 30 and 31.
In this embodiment, as shown in FIG. 12, a frequency of a certain value fs between the resonance frequency of the primary longitudinal vibration and the resonance frequency of the secondary bending vibration is adopted as the frequency of the drive signal, and the drive signal of the frequency Is supplied to the piezoelectric elements 30 and 31.
[0054]
C3. Detection electrode
Next, the detection electrode will be described with reference to FIGS.
FIG. 13 shows the detection electrodes P1, P2, P3, and P4 arranged in the vicinity of the four corners on the surface of the diaphragm 10. 14 and 15 show the results of experiments in which the voltage values of the detection signals detected from the detection electrodes P1 and P4 among the detection electrodes P1 to P4 are divided into a no-load state and a drive state.
FIG. 14 shows detection signals detected from the detection electrodes P1 and P4 obtained when the frequency of the drive signal supplied to the piezoelectric elements 30 and 31 of the diaphragm 10 is changed in a no-load (free) state. It is the figure which showed the voltage value and the impedance. FIG. 15 shows the voltage value and difference of the detection signal detected from the detection electrodes P1 and P4 obtained when the frequency of the drive signal supplied to the piezoelectric elements 30 and 31 of the diaphragm 10 is changed in the driving state. It is the figure which showed the difference signal which showed the voltage value, and the rotation speed of the rotor.
14 and 15, the characteristic line a is a detection signal detected from the detection electrode P1, the characteristic line b is a detection signal detected from the detection electrode P2, the characteristic line c is impedance, and the characteristic line d is the rotor rotational speed. The characteristic line e indicates the difference signal.
[0055]
Next, what is detected from FIGS. 14 and 15 will be described.
As a premise, it is assumed that the vibration plate 10 performs substantially the same vibration (longitudinal vibration, bending vibration) regardless of the driving condition (pressing force, driving torque, etc.) regardless of the no-load state and the driving state.
(1) When the rotor 100 is not driven (in a free state), the detection signal voltage values (characteristic lines a and b) obtained from the detection electrodes P1 and P4 are the maximum in the detection signal near the resonance point of longitudinal vibration. It becomes.
(2) From the voltage value (characteristic lines a and b) of the detection signal and the rotor rotation speed (characteristic line d) when the rotor is driven (constant voltage drive signal input), the detection signals from the detection electrodes P1 and P4 are It differs when the rotor is driven. This is because the detection voltage P1 is distorted by the reaction that the vibration plate 10 receives from the rotor 100 when the rotor is driven, so that the detection electrode P1 is affected by both the distortion caused by the vibration itself and the distortion caused by the reaction from the rotor 100. It is considered that a voltage is generated by the piezoelectric effect by the piezoelectric element at the position.
(3) The maximum voltage value of the detection signal of the detection electrode P1 and the maximum rotation speed (characteristic line d) of the rotor 100 substantially coincide with each other.
(4) The maximum of the voltage value (characteristic line e) obtained by subtracting the voltage value of the detection electrode P2 from the voltage value of the detection electrode P1 substantially coincides with the maximum of the rotor rotational speed (characteristic line d).
From (4), it is considered that the voltage component generated by the longitudinal vibration is canceled by subtracting the voltage value of the detection electrode P4 from the voltage value of the detection electrode P1. For this reason, the difference signal is regarded as detecting an approximate distortion when the rotor is driven. This indicates how the force is transferred from the diaphragm 10 to the rotor 100, and is closely related to the driving force and the rotational speed of the rotor.
[0056]
Position of detection electrode
(1) When detecting using two electrodes
The same vibration may be provided when the rotor 100 is not driven, and only one electrode may be provided at a position where the reaction force from the rotor 100 is easily received when the rotor is driven. That is, the detection electrodes P2 and P3 may be used.
(2) When detecting using one electrode
1) Voltage value detected by distortion due to reaction force from rotor 100 >> This is a voltage value generated by detecting distortion due to vibration inherent to the diaphragm (in the embodiment, primary longitudinal vibration and secondary bending vibration). Provided at positions (detection electrode 34C in FIG. 21, detection electrode 34E in FIG. 23).
2) An electrode is provided at a position where the voltage value generated by the distortion due to the vibration inherent in the diaphragm is canceled in the detection electrode and only the detection signal generated by the distortion due to the reaction from the rotor 100 can be detected (FIG. 22). Detection electrode 34D).
3) An electrode is provided at a position that is a node of vibration and that can detect a detection signal generated by distortion caused by a reaction from the rotor 100.
[0057]
D. Configuration of drive circuit
The drive circuit 500 is divided into a circuit that uses two detection signals and a circuit that uses one detection signal.
D1.2 Driving circuit using two detection signals
As shown in FIG. 16, the drive circuit includes a detection electrode 34 </ b> A disposed in the vicinity of the contact portion 36 and a detection electrode 34 </ b> B disposed in the vicinity of the balance portion 18 on the surface of the diaphragm 10. The diaphragm 10 provided with is used. The detection electrodes 34A and 34B correspond to the detection electrodes P1 and P4 (FIG. 12) described above.
[0058]
D1-1. Configuration of drive circuit 500A
Next, the drive circuit 500A will be described with reference to FIG.
The drive circuit 500A includes a subtraction circuit 501, a delay circuit 502, a comparison circuit 503, a voltage adjustment circuit 504, a voltage controlled oscillation circuit (Voltage Controlled Oscillator: VCO) 505, and a driver circuit 506. Has been.
A detection signal Va is detected from the detection electrode 34A, and a detection signal Vb is detected from the detection electrode 34B.
The subtraction circuit 501 is a circuit that calculates the difference between the detection signal Va detected by the detection electrode 34A and the detection signal Vb detected by the detection electrode 34B. The difference signal Vc is sent to the delay circuit 502 and the comparison circuit 503. Output. At this time, the voltage value of the difference signal Vc is Vc = | Va−Vb |. The subtracting circuit 501 may be configured by a bridge circuit.
The delay circuit 502 delays the difference signal Vc by a predetermined time tp and outputs it to the comparison circuit 503 as a delay signal Vd.
[0059]
The comparison circuit 503 compares the voltage value of the difference signal Vc with the voltage value of the delay signal Vd. When the difference signal Vc ≧ the delay signal Vd, the comparison result signal Ve that becomes “H” is used as the voltage adjustment circuit. When the difference signal Vc <the delay signal Vd, the comparison result signal Ve that is “L” is output to the voltage adjustment circuit 504.
The voltage adjustment circuit 504 receives the comparison result signal Ve and changes the voltage value of the adjustment signal Vf output to the VCO 505 in units of a predetermined voltage value Vf0. That is, when the voltage adjustment circuit 504 receives the comparison result signal Ve of “H”, the voltage adjustment circuit 504 increases the voltage value of the adjustment signal Vf by the predetermined voltage value Vf0, and adjusts when the comparison result signal Ve of “L” is received. The voltage value of the signal Vf is lowered by a predetermined voltage value Vf0. The voltage adjustment circuit 504 stores an initial value Vf1, and outputs an adjustment signal Vf having the initial value Vf1 as a voltage value to the VCO 505 at the time of activation.
[0060]
A VCO (voltage controlled oscillation circuit) 505 receives the adjustment signal Vf and adjusts the frequency of the reference signal Vg output to the driver circuit 506. That is, when the voltage value of the adjustment signal Vf becomes higher than the voltage value of the previous adjustment signal Vf, the VCO 505 increases the frequency of the reference signal Vg by a predetermined value f0, and the voltage value of the adjustment signal Vf becomes the previous adjustment signal. When it becomes lower than the voltage value of Vf, the frequency of the reference signal Vg is adjusted to be lowered by a predetermined value f0.
Further, the VCO 505 outputs a reference signal Vg having a certain frequency when receiving the adjustment signal Vf of the initial value Vf1 at the time of activation. This frequency is, for example, a frequency fsta (about 284.0 kHz).
The driver circuit 506 receives the reference signal Vg and outputs a drive signal Vh having a constant voltage value at the frequency of the reference signal Vg toward the electrode 33 of the diaphragm 10. The drive signal Vh is supplied to the piezoelectric elements 30 and 31 of the diaphragm 10.
[0061]
D1-2. Operation of drive circuit 500A
Next, the operation of the drive circuit 500A will be described based on the flowchart of FIG.
First, the drive circuit 500A is activated by supplying power (not shown).
When the power is turned on, the voltage adjustment circuit 504 outputs an adjustment signal Vf having a preset initial value Vf1 to the VCO 505 (step Sa1). The VCO 505 receives the adjustment signal Vf and outputs a reference signal Vg having a frequency fs corresponding to the initial value Vf1 to the driver circuit 506 (step Sa2). The driver circuit 506 receives the reference signal Vg having the frequency fs and outputs the drive signal Vh having the frequency fsta to the electrodes 33 and 33 of the diaphragm 10 (step Sa3).
Then, the piezoelectric elements 30 and 31 of the diaphragm 10 receive the drive signal Vh supplied via the electrode 33, and generate longitudinal vibration and bending vibration as described above (step Sa4).
[0062]
Next, the subtraction circuit 501 reads the detection signals Va and Vb from the detection electrodes 34A and 34B (step Sa5), calculates the difference signal Vc by the following equation (1), and outputs the difference signal Vc to the delay circuit 502 and the comparison circuit 503. (Step Sa6).
Vc = | Va−Vb | (1)
The delay circuit 502 receives the difference signal Vc, and outputs the delay signal Vd delayed by a predetermined time (tp seconds) to the comparison circuit 503 (step Sa7).
The comparison circuit 503 compares the voltage value of the difference signal Vc with the voltage value of the delay signal Vd (step Sa8).
In the comparison at Step Sa8, when the voltage value of the difference signal Vc is equal to or higher than the voltage value of the delay signal Vd, that is,
Vc ≧ Vd (2)
If it is (step Sa8; YES), the comparison circuit 503 outputs the “H” level comparison result signal Ve to the voltage adjustment circuit 504 (step Sa9).
On the other hand, when the voltage value of the difference signal Vc is smaller than the voltage value of the delayed signal Vd in the comparison at step Sa8, that is,
Vc <Vd (3)
If it is (step Sa8; NO), the comparison circuit 503 outputs the “L” level comparison result signal Ve to the voltage adjustment circuit 504 (step Sa10).
[0063]
Thus, the voltage adjustment circuit 504 receives the comparison result signal Ve, and when the comparison result signal Ve is at the “H” level, a voltage value obtained by adding a predetermined voltage value Vf0 to the voltage value of the previous reference signal Vf. Is generated and output to the VCO 505. On the other hand, when the comparison result signal Ve is at the “L” level, the reference signal Vf having a voltage value obtained by subtracting the predetermined voltage value Vf0 from the voltage value of the previous reference signal Vf is generated and output to the VCO 505 (step Sa11). ).
The voltage adjustment circuit 504 again outputs the adjustment signal Vf to the VCO 505, the VCO 505 receives the adjustment signal Vf and outputs the reference signal Vg whose frequency has been changed to the driver circuit 506 (step Sa2), and the driver circuit 506 has the frequency. The drive signal Vh having the changed frequency f is output to the electrodes 33 and 33 of the diaphragm 10 (step Sa3). Thus, the frequency of the drive signal Vh is sequentially changed according to the detected distortion of the diaphragm 10.
[0064]
Next, an operation state until the frequency f of the drive signal Vh becomes constant will be described with reference to FIGS. 19 and 20. FIG. 19 shows the difference signal Vc, frequency characteristics of the rotational speed N of the rotor, and FIG. 20 shows a timing chart of the operation.
Here, it is assumed that the frequency of the drive signal Vh at the time of activation is fsta, and the frequency of the drive signal Vh when the rotation speed is maximum is fs.
As is clear from FIG. 19, the voltage value of the difference signal Vc and the rotation speed N draw substantially the same curve, and the maximum value of the difference signal Vc and the maximum value of the rotation speed N are approximately the same frequency fs. You can see that it has occurred.
When the drive circuit 500A is activated, as shown in FIG. 20, distortion occurs in the diaphragm 10, and the initial value of the delay signal Vd is set to the minimum value of the difference signal Vc (for example, when there is no distortion). By setting it lower than (difference signal), the difference signal Vc ≧ the delay signal Vd is satisfied, so that the frequency f of the reference signal Vg output from the VCO 505 increases. Thereafter, the frequency f of the reference signal Vg gradually increases to maintain the relationship of difference signal Vc ≧ delay signal. When the frequency f of the drive signal Vh exceeds fs, that is, when the difference signal Vc <the delay signal Vd, the frequency f of the reference signal Vg output from the VCO 505 is lowered. Thereby, the frequency of the drive signal Vh can be brought close to a substantially constant frequency fs.
[0065]
D2.1 Drive circuit using one detection signal
In this drive circuit, as shown in FIG. 21, a diaphragm 10 having a detection electrode 34 </ b> C disposed in the vicinity of the contact portion 36 is used on the surface of the diaphragm 10. The detection electrode 34C corresponds to the detection electrode P1 in FIG. 12, and a detection signal Va is output. Since the detection electrode 34C detects distortion when the diaphragm 10 comes into contact with the rotor 100, the detection electrode 34D provided on the diaphragm 10 as shown in FIG. 22 is provided as shown in FIG. The detection electrode 34 </ b> E may be used as long as it detects strain generated by a load between the support member 11 and the contact portion 36.
[0066]
D2-1. Configuration of drive circuit 500B
Next, the drive circuit 500B will be described with reference to FIG.
The drive circuit 500B includes a peak hold circuit 507, a delay circuit 502, a comparison circuit 503, a voltage adjustment circuit 504, a voltage controlled oscillation circuit (Voltage Controlled Oscillator: VCO) 505, and a driver circuit 506. It is configured. Here, since the configuration other than the peak hold circuit 507 is the same as that of the drive circuit 500A described above, the description thereof will be omitted.
The peak hold circuit 507 outputs a peak signal Vp obtained by holding the peak value of the voltage value of the detection signal Va detected by the detection electrode 34C to the delay circuit 502 and the comparison circuit 503.
The delay circuit 502 delays the peak signal Vp by a predetermined time tp and outputs the delayed signal Vq to the comparison circuit 503.
[0067]
D2-2. Operation of drive circuit 500B
Next, the operation of the drive circuit 500B will be described based on the flowchart of FIG.
First, the drive circuit 500B is activated by turning on a power supply (not shown).
When the power is supplied, the voltage adjustment circuit 504 outputs an adjustment signal Vf having a preset initial value Vf1 to the VCO 505 (step Sb1). The VCO 505 receives the adjustment signal Vf and outputs a reference signal Vg having a frequency fs corresponding to the initial value Vf1 to the driver circuit 506 (step Sb2). The driver circuit 506 receives the reference signal Vg having the frequency fs and outputs the drive signal Vh having the frequency fsta to the electrodes 33 and 33 of the diaphragm 10 (step Sb3).
Then, the piezoelectric elements 30 and 31 of the diaphragm 10 receive the drive signal Vh supplied via the electrode 33 and generate longitudinal vibration and bending vibration as described above (step Sb4).
[0068]
Next, the peak hold circuit 507 reads the detection signal Va from the detection electrode 34C (step Sb5), and outputs the peak value of the voltage value of the detection signal Va as the peak signal Vp (step Sb6).
The delay circuit 502 receives the peak signal Vp and outputs a delay signal Vq delayed by a predetermined time (tp seconds) to the comparison circuit 503 (step Sb7).
The comparison circuit 503 compares the voltage value of the peak signal Vp with the voltage value of the delay signal Vq (step Sb8).
In the comparison in step Sb8, when the voltage value of the peak signal Vp is greater than or equal to the voltage value of the delay signal Vq, that is,
Vp ≧ Vq (4)
If it is (step Sb8; YES), the comparison circuit 503 outputs the comparison result signal Ve of “H” level to the voltage adjustment circuit 504 (step Sb9).
On the other hand, when the voltage value of the peak signal Vp is smaller than the voltage value of the delay signal Vq in the comparison in step Sb8, that is,
Vp <Vq (5)
If it is (step Sb8; NO), the comparison circuit 503 outputs the comparison result signal Ve of “L” level to the voltage adjustment circuit 504 (step Sb10).
[0069]
Thus, the voltage adjustment circuit 504 receives the comparison result signal Ve, and when the comparison result signal Ve is at the “H” level, a voltage value obtained by adding a predetermined voltage value Vf0 to the voltage value of the previous reference signal Vf. Is generated and output to the VCO 505. On the other hand, when the comparison result signal Ve is at the “L” level, the reference signal Vf having a voltage value obtained by subtracting the predetermined voltage value Vf0 from the voltage value of the previous reference signal Vf is generated and output to the VCO 505 (step Sb11). ).
The voltage adjustment circuit 504 outputs the adjustment signal Vf to the VCO 505 again. The VCO 505 receives the adjustment signal Vf and outputs the reference signal Vg whose frequency corresponding to the voltage value is changed to the driver circuit 506 (step Sb2). The driver circuit 506 receives the frequency reference signal Vg, and outputs the drive signal Vh with the frequency f changed to the electrodes 33 and 33 of the diaphragm 10 (step Sa3). Thus, the frequency of the drive signal Vh is sequentially changed according to the detected distortion of the diaphragm 10.
[0070]
D3. Other driving circuit using one detection signal
D3-1. Configuration of drive circuit 500C
Next, the drive circuit 500C will be described with reference to FIG.
The drive circuit 500C includes a phase difference-voltage conversion circuit 508, a constant voltage circuit 509, a comparison circuit 503, a voltage adjustment circuit 504, a voltage controlled oscillation circuit (Voltage Controlled Oscillator: VCO) 505, and a driver circuit 506. It comprises. Here, since the configuration other than the phase difference-voltage conversion circuit 508 and the constant voltage circuit 509 is the same as that of the drive circuit 500A described above, the description thereof will be omitted.
The phase difference-voltage conversion circuit 508 detects the phase difference between the phase of the detection signal Va detected from the detection electrode 53C and the phase of the drive signal Vh, and has a voltage value corresponding to the average phase difference. The signal Vj is output to the comparison circuit 503.
Here, a schematic configuration of the phase difference-voltage conversion circuit 508 will be described with reference to FIG.
The phase difference-voltage conversion circuit 508 is roughly divided into a phase difference detection unit 508A and an average voltage conversion unit 508B.
The phase difference detection unit 508A receives the detection signal Va and the drive signal Vh, generates a phase difference signal Vpd having a pulse width corresponding to the phase difference between the two signals, and outputs the phase difference signal Vpd to the average voltage conversion unit 508B.
FIG. 28 shows an example when the phase difference between the detection signal Va and the drive signal Vh is small (phase difference = Δφ1).
When the waveforms of the detection signal Va and the drive signal Vh are as shown in FIG. 28A, the pulse width of the phase difference signal Vpd corresponding to the detected phase difference is Δφ1 as shown in FIG. Become. Therefore, the average voltage conversion unit 508B generates a phase difference voltage signal Vj having an average voltage value Vav1 corresponding to the pulse width Δφ1 of the phase difference signal Vpd by an integration circuit (not shown), and outputs the phase difference voltage signal Vj to the comparison circuit 503.
[0071]
FIG. 29 shows an example when the phase difference between the detection signal Va and the drive signal Vh is large (when the phase difference = Δφ2).
When the waveforms of the detection signal Va and the drive signal Vh are as shown in FIG. 29A, the pulse width of the phase difference signal Vpd corresponding to the detected phase difference is Δφ2 as shown in FIG. Become. Therefore, the average voltage conversion unit 508B generates a phase difference voltage signal Vj having an average voltage value Vav2 corresponding to the pulse width Δφ2 of the phase difference signal Vpd by an integration circuit (not shown) and outputs the phase difference voltage signal Vj to the comparison circuit 503.
[0072]
The constant voltage circuit 509 outputs a reference phase difference signal Vk having a voltage value corresponding to an optimum phase difference between the phase of the detection signal Va obtained in advance and the phase of the drive signal Vh to the comparison circuit 503. is there.
[0073]
D3-2. Operation of drive circuit 500C
Next, the operation of the drive circuit 500C will be described based on the flowchart of FIG.
First, the drive circuit 500C is activated by turning on a power supply (not shown).
When the power is supplied, the voltage adjustment circuit 504 outputs an adjustment signal Vf having a preset initial value Vf1 to the VCO 505 (step Sc1). The VCO 505 receives the adjustment signal Vf and outputs a reference signal Vg having a frequency fs corresponding to the initial value Vf1 to the driver circuit 506 (step Sc2). The driver circuit 506 receives the reference signal Vg having the frequency fs and outputs the drive signal Vh having the frequency fsta to the electrodes 33 and 33 of the diaphragm 10 (step Sc3).
Then, the piezoelectric elements 30 and 31 of the diaphragm 10 receive the drive signal Vh supplied via the electrode 33, and generate longitudinal vibration and bending vibration as described above (step Sc4).
[0074]
Next, the phase difference-voltage conversion circuit 508 reads the detection signal Va and the drive signal Vh from the detection electrode 34C (step Sc5), and described above from the phase difference between the phase of the detection signal Va and the phase of the drive signal Vh. Through the processing as described above, the phase difference voltage signal Vj is generated and output to the comparison circuit (step Sc6).
The comparison circuit 503 compares the voltage value of the phase difference voltage signal Vj with the voltage value of the reference phase difference signal Vk output from the constant voltage circuit 509 (step Sc7).
In the comparison of step Sc8, when the voltage value of the phase difference voltage signal Vj is greater than or equal to the voltage value of the reference phase difference signal Vk, that is,
Vj ≧ Vk (6)
If it is (step Sc8; YES), the comparison circuit 503 outputs an “H” level comparison result signal Ve to the voltage adjustment circuit 504 (step Sc8).
On the other hand, in the comparison of step Sc8, when the voltage value of the phase difference voltage signal Vj is smaller than the voltage value of the reference phase difference signal Vk, that is,
Vj <Vk (7)
If it is (step Sc8; NO), the comparison circuit 503 outputs the “L” level comparison result signal Ve to the voltage adjustment circuit 504 (step Sc9).
[0075]
Thus, the voltage adjustment circuit 504 receives the comparison result signal Ve, and when the comparison result signal Ve is at the “H” level, a voltage value obtained by adding a predetermined voltage value Vf0 to the voltage value of the previous reference signal Vf. Is generated and output to the VCO 505. On the other hand, when the comparison result signal Ve is at the “L” level, the reference signal Vf having a voltage value obtained by subtracting the predetermined voltage value Vf0 from the voltage value of the previous reference signal Vf is generated and output to the VCO 505 (step Sc10). ).
The voltage adjustment circuit 504 outputs the adjustment signal Vf to the VCO 505 again. The VCO 505 receives the adjustment signal Vf and outputs the reference signal Vg whose frequency corresponding to the voltage value is changed to the driver circuit 506 (step Sc2). The driver circuit 506 receives the frequency reference signal Vg, and outputs the drive signal Vh with the frequency f changed to the electrodes 33 and 33 of the diaphragm 10 (step Sc3). Thus, the frequency of the drive signal Vh is sequentially changed according to the detected distortion of the diaphragm 10.
[0076]
E. Operation of the calendar display mechanism
Next, the drive configuration of the drive circuit 500 that drives the piezoelectric actuator A will be described with reference to FIG. The drive circuit 500 may be any of the drive circuits 500A, 500B, and 500C described above.
As shown in the figure, the drive circuit 500 is provided with a midnight detection means 601 and a date feed detection means 602. The midnight detection means 601 is a mechanical switch incorporated in the movement 73 (see FIG. 2), and outputs a control signal to the drive circuit 500 at midnight. The date feed detecting means 602 mainly includes the leaf spring 64 and the contact 65 (see FIG. 1) described above. When the leaf spring 64 and the contact 65 are in contact, that is, when the date feed end is detected. A control signal is output to the drive circuit 500.
[0077]
The drive circuit 500 starts to be driven based on the control signal supplied from the midnight detection means 601 and the control signal supplied from the date feed detection means 602. Accordingly, as described above, the drive circuit 500 starts to operate, and the rotor 100 is rotated by vibrating the diaphragm 10.
The intermediate date wheel 40 rotates once a day, but the period is a limited time starting from midnight. Therefore, it is sufficient that the driving circuit 500 oscillates only during the period. In the drive circuit 500 of this example, by setting all the constituent circuits of the drive circuit 500 to the non-operating state by the drive control signal, the drive circuit 500 is in a period during which the intermediate date wheel 40 need not be rotated. Is completely stopped. Therefore, power consumption of the driving circuit 500 can be reduced.
[0078]
Next, the automatic update operation of the calendar display mechanism provided with the piezoelectric actuator A having the above configuration will be described with reference to FIGS. 1, 3, 4 and 31. FIG. At midnight on each day, it is detected by the midnight detection means 601 that the time has reached midnight, and the drive circuit 500 is activated. As a result, a drive signal Vh having a frequency at which the rotor rotational speed substantially coincides with the resonance frequency of the longitudinal vibration is supplied from the drive circuit 500 to the piezoelectric elements 30 and 31 of the diaphragm 10 via the electrodes 33 and 33.
[0079]
When the drive signal Vh from the drive circuit 500 is applied to the electrodes 33 and 33, the piezoelectric elements 30 and 31 bend and vibrate due to expansion and contraction, and the diaphragm 10 vibrates longitudinally.
At this time, when the polarization directions of the piezoelectric elements 30 and 31 are the same as described above, the potentials of the upper surface, the center, and the lower surface are + V, 0, and −V (or −V, 0, and + V), respectively. A voltage is applied so that Further, when the polarization directions of the piezoelectric elements 30 and 31 are reversed, a voltage is applied so that the potentials of the upper surface, the center, and the lower surface are + V, 0, and + V (or −V, 0, and −V), respectively ( (See FIG. 7).
When the diaphragm 10 is electrically excited in the vertical direction, bending vibration is mechanically induced by the unbalance of the weight balance of the diaphragm 10. Then, by combining the longitudinal vibration and the bending vibration, the contact portion 36 is displaced along the elliptical orbit and drives the rotor 100.
[0080]
As the piezoelectric actuator A is driven by the drive circuit 500 in this manner, the rotor 100 rotates in the clockwise direction in FIG. 4, and accordingly, the intermediate date wheel 40 starts rotating in the counterclockwise direction.
[0081]
Here, the drive circuit 500 is configured to stop supplying the drive signal when the leaf spring 64 and the contact 65 shown in FIG. In a state where the leaf spring 64 and the contact 65 are in contact with each other, the tip end portion 64a enters the cutout portion 4c. Therefore, the date driving intermediate wheel 40 starts rotating from such a state.
[0082]
Since the date driving wheel 60 is urged clockwise by the leaf spring 63, the small diameter portion 4a rotates while sliding on the teeth 6a, 6b of the date driving wheel 60. On the way, when the notch 4c reaches the position of the tooth 6a of the date indicator driving wheel 60, the tooth 6a meshes with the notch 4c.
[0083]
Next, when the intermediate date wheel 40 continues to rotate counterclockwise, the intermediate date wheel 60 rotates in the clockwise direction by one tooth, that is, “1/5” lap in conjunction with the intermediate date wheel 40. Move. Further, in conjunction with this, the date dial 50 is rotated clockwise by one tooth (corresponding to a date range for one day). Note that, on the last day of the month in which the number of days in the month is less than “31”, the above operation is repeated a plurality of times, and the correct date based on the calendar is displayed by the date wheel 50.
[0084]
When the intermediate date wheel 40 continues to rotate counterclockwise and the notch 4c reaches the position of the tip 64a of the leaf spring 64, the tip 64a enters the notch 4c. Then, the leaf spring 64 and the contact 65 come into contact with each other, the supply of the drive signal is finished, and the rotation of the intermediate date wheel 40 is stopped. Therefore, the intermediate date wheel 40 rotates once per day.
[0085]
F. Effects of this embodiment
As described above, in this embodiment, the calendar display mechanism can be driven with high efficiency using the thin piezoelectric actuator A that can be installed in a limited space such as a wristwatch.
The drive circuit 500 for driving the piezoelectric actuator A detects the distortion of the diaphragm 10, detects the vibration state of the diaphragm 10 from the distortion, and controls the frequency of the drive signal Vh so as to always maintain the same vibration state. As a result, the rotor 100 that rotates with the vibration of the diaphragm can always be driven at the optimum rotational speed. As a result, the conversion efficiency for converting the electrical energy of the drive signal Vh supplied to the diaphragm 10 into the mechanical energy (rotation) of the rotor 100 can be increased, and an efficient piezoelectric actuator A can be realized. Become. As a result, the piezoelectric actuator A can perform stable drive control.
[0086]
F. Modified example
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, Various deformation | transformation which is illustrated below is possible.
[0087]
(Modification 1)
In the above-described embodiment, the case where the piezoelectric actuator A and the drive circuit 500 are employed as a drive source of a calendar display mechanism mounted on a wristwatch has been described as an example, but the present invention is not limited to this. The present invention can be applied to a drive mechanism of other types of devices, for example, amusement devices such as toys and a drive mechanism of a small blower. In addition, as described above, the piezoelectric actuator A can be reduced in thickness and size, and can be driven with high efficiency. Therefore, the piezoelectric actuator A is suitable as an actuator mounted on a battery-driven portable device or the like.
[0088]
As a specific example, it can be considered that the piezoelectric actuator A and the drive circuit 500 are employed in a non-contact type IC card having a settlement function.
FIG. 32 shows an external perspective view of a non-contact type IC card.
On the surface side of the non-contact type IC card 400, a balance display counter 401 that performs balance display is provided.
The balance display counter 401 displays a 4-digit balance. As shown in FIG. 33, an upper digit display unit 402 that displays the upper two digits, and a lower digit display unit 403 that displays the lower two digits. It is equipped with.
[0089]
FIG. 34 shows a detailed configuration side view of the upper digit display unit 402.
The upper digit display unit 402 is connected to the piezoelectric actuator A1 via the rotor 100A and is driven by the driving force of the rotor 100A. The main part of the upper digit display unit 402 includes a feed claw 402A and a drive gear 402A that rotates once when the rotor 100A rotates 1 / n, and a first upper digit display wheel that rotates one scale by one rotation of the drive gear 402A. 402B, a second upper digit display wheel 402C that rotates by one scale by one rotation of the first upper digit display wheel 402B, and a fixed that fixes the first upper digit display wheel 402B when the first upper digit display wheel 402B is not rotating. And a member 402D. The second upper digit display wheel 402B is also provided with a fixing member (not shown) that fixes the second upper digit display wheel 402C.
[0090]
The drive gear 402A rotates once when the rotor 100A rotates 1 / n. The feed claw 402A meshes with the feed gear portion 402B3 of the first upper digit display wheel 402B, and the first upper digit display wheel 402B rotates by one scale.
Further, when the first upper digit display wheel 402B rotates and rotates once, the feed pin 402B provided in the first upper digit display wheel 402B rotates the feed gear 402B2, and the second gear gear 402B is engaged. The feed gear 402C of the upper digit display wheel 402C is rotated, and the second upper digit display wheel 402C is rotated by one scale.
The lower digit display unit 403 is connected to the piezoelectric actuator A2 via the rotor 100B, and is driven by the driving force of the rotor 100B. The main part of the lower digit display unit 403 includes a feed claw 403A1 and a drive gear 403A that rotates once when the rotor 100B rotates 1 / n, and a first lower digit display vehicle that rotates one scale by one rotation of the drive gear 403A. 403B and a second lower digit display wheel 403C that rotates by one scale by one rotation of the first lower digit display wheel 403B.
[0091]
FIG. 35 is a front view of the detailed configuration of the lower digit display unit 403, and FIG. 36 is a side view of the detailed configuration.
The first lower digit display wheel 403B has a feed gear portion 403B1 that meshes with the feed claw 403A1 of the drive gear 403A, and rotates one scale by one rotation of the drive gear 403A.
The first lower digit display wheel 403B is provided with a feed pin 403B2. Each time the first lower digit display wheel 403B rotates once, the feed gear 403B is rotated, and the second lower digit display wheel 403C. Rotate by one scale.
In this case, the fixing member 403D of the first lower digit display wheel 403B meshes with the feed gear portion 403B1 to fix the first lower digit display wheel 403B when not rotating. Further, the fixing member 403E of the second lower digit display wheel 403C meshes with the feed gear portion 403F to fix the second lower digit display wheel 403C when the second lower digit display wheel 403C is not rotating.
In this case, the actuator A1 and the actuator A2 are set so as to be driven in synchronization by the drive circuit 200B, and the drive circuit 200B receives a drive control signal corresponding to the payment amount by an IC card chip (not shown). It is driven by.
[0092]
With the above configuration, the remaining amount can be displayed mechanically even in a thin device such as a non-contact IC card, and can be displayed without the need of a power source except during driving. It is possible to display with the product power and to maintain the previous display even when the power supply is lost.
[0093]
(Modification 2)
As a power source for the piezoelectric actuator, a power source with a built-in power generation mechanism having a solar cell, a thermal generator, a mechanical generator, and a power storage device (capacitor or secondary battery) is used in addition to a battery (primary battery and secondary battery). It is also possible to configure as described above.
[0094]
(Modification 3)
Further, in the above-described embodiment, the case where the rotor 100 in contact with the contact portion 36 is rotationally driven by the vibration of the diaphragm 10 is illustrated, but the present invention is not limited to this, and the drive target is linear. The present invention can also be applied to a linear actuator that is driven in a shape.
[0095]
(Modification 4)
In the above-described embodiment, the rectangular diaphragm 10 is used. However, the shape of the diaphragm 10 is not limited to the rectangular shape, and may be a shape having a longitudinal direction, for example, a trapezoidal shape, Various shapes such as a parallelogram shape, a rhombus shape, and a triangle shape can be used.
[0096]
(Modification 5)
In the above-described embodiment, the strain detection unit is configured by the detection electrode and the portion of the piezoelectric element in which the electrode is located. However, the present invention is not limited to this, and the plate-like piezoelectric element is a diaphragm. It may be attached to and used as a piezoelectric sensor.
[0097]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the distortion of the diaphragm is detected, and the frequency of the drive signal is controlled so as to always vibrate the diaphragm at the maximum from this distortion. Can be driven with an optimum operation.
Furthermore, high-efficiency and stable driving can be performed while the configuration can be reduced in size and thickness.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing a configuration of a main part of a calendar display mechanism in a wristwatch according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of the wristwatch.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a main part of the calendar display mechanism.
FIG. 4 is a plan view showing a configuration of a piezoelectric actuator that is a component of the calendar display mechanism.
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a diaphragm that is a component of the piezoelectric actuator.
FIG. 6 is a view showing an electrode portion formed on a surface of a piezoelectric element of the diaphragm.
FIG. 7 is a diagram showing a schematic drive configuration when a voltage is applied to the piezoelectric element of the diaphragm.
FIG. 8 is a diagram schematically showing how the diaphragm vibrates longitudinally.
FIG. 9 is a diagram schematically illustrating a state in which the vibration plate bends and vibrates.
FIG. 10 is a view for explaining a trajectory of a contact portion during vibration of the diaphragm.
FIG. 11 is a diagram illustrating an arrangement position of an unbalance adjusting unit.
FIG. 12 is a graph showing an example of the relationship between the vibration frequency and impedance of the diaphragm.
FIG. 13 is a plan view showing arrangement positions of detection electrodes provided at four corners of the diaphragm.
FIG. 14 is a characteristic diagram showing a voltage value and impedance of a detection signal obtained when the diaphragm is driven in a no-load state.
FIG. 15 is a characteristic diagram showing a voltage value, impedance, and rotor rotation speed of a detection signal obtained when the diaphragm is driven in a driving state.
FIG. 16 is a plan view showing an arrangement position of detection electrodes provided on the diaphragm.
FIG. 17 is a block diagram showing a configuration of a drive circuit used in the present embodiment.
FIG. 18 is a flowchart showing the operation of the drive circuit.
FIG. 19 is a characteristic diagram showing frequency characteristics of a difference signal Vc and the rotational speed N of the rotor.
FIG. 20 is a timing chart showing frequencies of a difference signal Vc, a delay signal Vd, and a drive signal Vh.
FIG. 21 is a plan view showing an arrangement position of another detection electrode provided on the diaphragm.
FIG. 22 is a plan view showing an arrangement position of another detection electrode provided on the diaphragm.
FIG. 23 is a plan view showing an arrangement position of another detection electrode provided on the diaphragm.
FIG. 24 is a block diagram showing a configuration of another drive circuit used in the present embodiment.
FIG. 25 is a flowchart showing the operation of the drive circuit.
FIG. 26 is a block diagram showing a configuration of another drive circuit used in the present embodiment.
FIG. 27 is a block diagram showing a configuration of a phase difference-voltage conversion circuit.
FIG. 28 is a diagram illustrating a waveform when the phase difference in the phase difference-voltage conversion circuit is small.
FIG. 29 is a diagram showing a waveform when the phase difference in the phase difference-voltage conversion circuit is large.
FIG. 30 is a flowchart showing the operation of the drive circuit.
FIG. 31 is a block diagram when a piezoelectric actuator and a drive circuit are used in a calendar display mechanism.
FIG. 32 is an explanatory diagram of a configuration of a balance display counter.
FIG. 33 is a front view of a detailed configuration of a high-order digit display unit.
FIG. 34 is a detailed configuration side view of an upper digit display section.
FIG. 35 is a front view of a detailed configuration of a lower digit display part.
FIG. 36 is a side view of the detailed configuration of a lower digit display part.
[Explanation of symbols]
10 ... Diaphragm
11: Support member
30, 31 ... Piezoelectric element
33 ... Electrode
34A, 34B, 34C, 34D, 34E ... detection electrodes
36 ... Abutting part
100 ... Rotor
500, 500A, 500B, 500C ... drive circuit
501 ... Subtraction circuit
502... Delay circuit
503... Comparison circuit
504 ... Voltage adjustment circuit
505... Voltage controlled oscillation circuit (VCO)
506 ... Driver circuit
507 ... Peak hold circuit
508 ... Phase difference-voltage conversion circuit
509 ... Constant voltage circuit
A …… Piezoelectric actuator

Claims (4)

駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部とを具備しており、
前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータの駆動装置であって、
制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成部と、
前記歪検出部から検出された検出信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号生成部と、を具備し、
前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置し、
前記制御信号生成部は、前記検出信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する位相差−電圧変換回路と、
前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力する定電圧回路と、
前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して比較結果信号を出力する比較回路と、
前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備した
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動装置。When a drive signal is supplied, a vibration plate having at least one piezoelectric element that generates longitudinal vibration and bending vibration that vibrates in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration, and the vibration plate are provided to be driven. An abutting portion to be abutted; and a strain detecting portion that is provided on the diaphragm and detects the strain of the diaphragm when the driving target is driven,
A drive device for a piezoelectric actuator that drives the drive object by displacement of the contact portion accompanying the longitudinal vibration and bending vibration,
A drive signal generation unit that generates the drive signal that has been subjected to frequency correction based on a control signal;
A control signal generation unit that generates the control signal based on a detection signal detected from the distortion detection unit ,
The strain detector is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the longitudinal vibration through a portion of the diaphragm that becomes a node of the longitudinal vibration,
The control signal generator detects a phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and outputs a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference. When,
A constant voltage circuit that outputs a reference phase difference signal having a voltage corresponding to a predetermined reference phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal;
A comparison circuit that compares the phase difference voltage signal with the reference phase difference signal and outputs a comparison result signal;
A piezoelectric actuator driving apparatus comprising: a voltage adjusting circuit that receives the comparison result signal and adjusts a voltage value of the control signal in a predetermined voltage value unit . 駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部とを具備しており、
前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータの駆動方法であって、
制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成過程と、
前記歪検出部から検出された検出信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号生成過程と、を具備し、
前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置し、
前記制御信号生成過程は、前記検出信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する過程と、
前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力する過程と、
前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して比較結果信号を出力する過程と、
前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する過程と、を具備した
ことを特徴とする圧電アクチュエータの駆動方法。When a drive signal is supplied, a vibration plate having at least one piezoelectric element that generates longitudinal vibration and bending vibration that vibrates in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration, and the vibration plate are provided to be driven. An abutting portion to be abutted; and a strain detecting portion that is provided on the diaphragm and detects the strain of the diaphragm when the driving target is driven,
A method of driving a piezoelectric actuator that drives the object to be driven by displacement of the abutting portion accompanying the longitudinal vibration and bending vibration,
A drive signal generation process for generating the drive signal that has been subjected to frequency correction based on a control signal;
A control signal generation process for generating the control signal based on a detection signal detected from the distortion detection unit ,
The strain detector is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the longitudinal vibration through a portion of the diaphragm that becomes a node of the longitudinal vibration,
The control signal generation process detects a phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and outputs a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference;
Outputting a reference phase difference signal having a voltage corresponding to a predetermined reference phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal;
Comparing the phase difference voltage signal with the reference phase difference signal and outputting a comparison result signal;
Receiving the comparison result signal, and adjusting the voltage value of the control signal in units of a predetermined voltage value . 駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部とを具備しており、
前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータと、
制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成部、および前記歪検出部から検出された検出信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号生成部を有する駆動装置と、
前記圧電アクチュエータによって駆動されるカレンダ表示車と、
前記駆動装置に電力を供給する電源と、を具備し、
前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置し、
前記制御信号生成部は、前記検出信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する位相差−電圧変換回路と、
前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力する定電圧回路と、
前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して比較結果信号を出力する比較回路と、
前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備した
ことを特徴とする時計。When a drive signal is supplied, a vibration plate having at least one piezoelectric element that generates longitudinal vibration and bending vibration that vibrates in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration, and the vibration plate are provided to be driven. An abutting portion to be abutted; and a strain detecting portion that is provided on the diaphragm and detects the strain of the diaphragm when the driving target is driven,
A piezoelectric actuator that drives the drive object by displacement of the abutting portion accompanying the longitudinal vibration and bending vibration;
A drive device having a drive signal generation unit that generates the drive signal subjected to frequency correction based on a control signal, and a control signal generation unit that generates the control signal based on a detection signal detected from the distortion detection unit; ,
A calendar display wheel driven by the piezoelectric actuator;
A power supply for supplying power to the drive device ,
The strain detector is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the longitudinal vibration through a portion of the diaphragm that becomes a node of the longitudinal vibration,
The control signal generator detects a phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and outputs a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference. When,
A constant voltage circuit that outputs a reference phase difference signal having a voltage corresponding to a predetermined reference phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal;
A comparison circuit that compares the phase difference voltage signal with the reference phase difference signal and outputs a comparison result signal;
A timepiece comprising: a voltage adjustment circuit that receives the comparison result signal and adjusts the voltage value of the control signal in units of a predetermined voltage value . 駆動信号が供給されることにより、縦振動とこの縦振動にほぼ直交する方向に振動する屈曲振動とを発生させる圧電素子を少なくとも１つ有する振動板と、前記振動板に設けられ、駆動対象に当接される当接部と、前記振動板に設けられ、前記駆動対象を駆動する場合に前記振動板の歪みを検出する歪検出部とを具備しており、
前記縦振動および屈曲振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュエータと、
制御信号に基づいて周波数補正を行った前記駆動信号を発生する駆動信号生成部、および前記歪検出部から検出された検出信号に基づき、前記制御信号を生成する制御信号生成部を有する駆動装置と、
前記駆動装置に電力を供給する電池と、を具備し、
前記歪検出部を前記振動板のうち前記縦振動の節となる部分を通り前記縦振動の振動方向に直交する方向に延びる横線から見て前記当接部側に配置し、
前記制御信号生成部は、前記検出信号の位相と、前記駆動信号の位相との位相差を検出し、前記位相差に相当する電圧値を有する位相差電圧信号を出力する位相差−電圧変換回路と、
前記検出信号の位相と前記駆動信号の位相との所定基準位相差に相当する電圧を有する基準位相差信号を出力する定電圧回路と、
前記位相差電圧信号と前記基準位相差信号とを比較して比較結果信号を出力する比較回路と、
前記比較結果信号を受けて、前記制御信号の電圧値を所定電圧値単位で調整する電圧調整回路と、を具備した
ことを特徴とする携帯機器。When a drive signal is supplied, a vibration plate having at least one piezoelectric element that generates longitudinal vibration and bending vibration that vibrates in a direction substantially orthogonal to the longitudinal vibration, and the vibration plate are provided to be driven. An abutting portion to be abutted; and a strain detecting portion that is provided on the diaphragm and detects the strain of the diaphragm when the driving target is driven,
A piezoelectric actuator that drives the drive object by displacement of the abutting portion accompanying the longitudinal vibration and bending vibration;
A drive device having a drive signal generation unit that generates the drive signal subjected to frequency correction based on a control signal, and a control signal generation unit that generates the control signal based on a detection signal detected from the distortion detection unit; ,
A battery for supplying power to the driving device ,
The strain detector is disposed on the contact portion side as viewed from a horizontal line extending in a direction orthogonal to the vibration direction of the longitudinal vibration through a portion of the diaphragm that becomes a node of the longitudinal vibration,
The control signal generator detects a phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal, and outputs a phase difference voltage signal having a voltage value corresponding to the phase difference. When,
A constant voltage circuit that outputs a reference phase difference signal having a voltage corresponding to a predetermined reference phase difference between the phase of the detection signal and the phase of the drive signal;
A comparison circuit that compares the phase difference voltage signal with the reference phase difference signal and outputs a comparison result signal;
A portable device comprising: a voltage adjustment circuit that receives the comparison result signal and adjusts a voltage value of the control signal in units of a predetermined voltage value .
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