專利名稱：壓電致動器的驅動控制裝置和驅動控制方法、電子設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及壓電致動器的驅動控制裝置、電子設備和壓電致動器的驅動控制方法。
背景技術：
由于壓電元件的從電能轉換為機械能的轉換效率、響應性等優(yōu)良，所以近年來開發(fā)了如下的壓電致動器，該壓電致動器具備具有壓電元件的振動體，將該振動體的振動傳遞到轉子等被驅動體來進行驅動?？深A見，今后在照相機、打印機、電子鐘表、玩具等各種電子設備中壓電致動器的利用將得到擴大。
在該壓電致動器的電流控制或被驅動體的驅動量控制(速度控制)中，使用電壓振幅可變驅動方式(例如專利文獻1)、或PWM(脈沖寬度調制方式pulse width modulation)驅動方式(例如專利文獻2)。
專利文獻1日本特開平4-222476號公報(說明書段落“0011”)專利文獻2日本特開平4-133667號公報(圖1)但是，在專利文獻1的電壓振幅可變驅動方式中，由于直接控制電壓，所以晶體管等容易發(fā)熱，電路效率降低成為問題。
另外，在專利文獻2的PWM驅動方式中，為了使壓電致動器的驅動脈沖信號的脈沖寬度可變，需要頻率比驅動脈沖信號高得多的基準脈沖信號，所以導致電路電流增加，同時，電路構成的困難程度高。尤其是小型、頻率非常高的壓電致動器的驅動電路中容易產(chǎn)生貫通電流，切換效率變低。
即，在這些驅動方式中，由于上述問題，難以利用簡單的電路結構來自由控制電流值和驅動量。
最初，壓電致動器中通常使用諧振頻率，很難將驅動頻率控制在諧振點或距諧振點很近的窄小范圍(例如1kHz的范圍)內。
另外，圖25的曲線示出驅動頻率掃描時的相位差、轉子的轉速(驅動量)、電流值的變化。從該曲線所示的驅動頻率與電流值和轉子轉速(驅動狀態(tài))的對應關系可知，很難通過控制驅動頻率來控制轉子的轉速或壓電致動器的電流值，若要實現(xiàn)上述控制，則不能避免電路結構的復雜化。
并且，圖26中示出PWM驅動方式下、掃描驅動信號的脈沖寬度(掃描占空比)的情況。此時，根據(jù)驅動信號的脈沖寬度與電流值和轉子轉速(驅動狀態(tài))的關系可知，不容易進行驅動控制。認為這是因為通過使驅動信號的脈沖寬度可變，使得驅動頻率變化，結果與圖25所示直接控制驅動頻率大致一樣，也很難通過控制脈沖寬度來控制轉子的轉速和壓電致動器的電流值。另外，即便可實現(xiàn)，驅動控制裝置的電路結構也會變復雜。

發(fā)明內容
鑒于這種問題，本發(fā)明的目的在于提供壓電致動器的驅動控制裝置、電子設備和壓電致動器的驅動控制方法，可在簡化執(zhí)行驅動控制的電路等的結構的同時，容易地控制被驅動體的驅動量和壓電致動器的電流值。
本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制裝置，該壓電致動器具備振動體，該振動體具有壓電元件，通過向該壓電元件提供驅動脈沖信號來進行振動，所述振動體的振動被傳遞到被驅動體，其特征在于，該壓電致動器的驅動控制裝置具備脈沖寬度選擇單元，其從預先設定的多個設定脈沖寬度中，選擇使所述驅動脈沖信號為大致恒定的頻率時的脈沖寬度，進行切換，在所述多個設定脈沖寬度中，包含將所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方設為第1驅動狀態(tài)的第1脈沖寬度、和將所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方設為與所述第1驅動狀態(tài)不同的第2驅動狀態(tài)的第2脈沖寬度，利用所述脈沖寬度選擇單元，使一定期間中選擇所述第1脈沖寬度的第1脈沖寬度選擇期間與選擇所述第2脈沖寬度的第2脈沖寬度選擇期間的比率可變。
根據(jù)本發(fā)明，事先設定將被驅動體和所述壓電致動器中的任一方設為第1驅動狀態(tài)、第2驅動狀態(tài)的第1脈沖寬度、第2脈沖寬度，就這些第1脈沖寬度、第2脈沖寬度而言，設一定期間中的第1脈沖寬度選擇期間與第2脈沖寬度選擇期間的比率(下面也稱為選擇各設定脈沖寬度的期間的比率等)可變。在本發(fā)明中，通過具備所述脈沖寬度選擇單元，可簡化驅動控制裝置的電路結構等。利用這種簡化的結構，可自由控制壓電致動器中的電流值和被驅動體的驅動量。
即，利用驅動信號的規(guī)定脈沖寬度來確定施加電壓的期間，由此來確定壓電致動器中的電流值和被驅動體的驅動量，但在本發(fā)明中，不象PWM驅動方式那樣直接控制驅動信號的脈沖寬度，而通過設選擇多個脈沖寬度的期間的比率可變，使利用各脈沖寬度實現(xiàn)的壓電致動器中的電流值、被驅動體的驅動量等驅動狀態(tài)穩(wěn)定化，得到期望的驅動狀態(tài)。
由此，在本發(fā)明中，不必如使用D級放大器的PWM驅動方式那樣、為了使脈沖寬度可變而使用頻率比驅動脈沖信號高的基準信號。因此，在可低電流化的同時，設計也變容易，實現(xiàn)電路結構等的簡化。
另外，在本發(fā)明中，由于不直接控制電壓，所以電路效率也不降低。
并且，本發(fā)明中設為可變的是選擇各設定脈沖寬度的期間的比率，本發(fā)明由于不直接控制驅動脈沖信號的脈沖寬度值和頻率值，所以不存在限定適合于驅動的脈沖寬度或頻率的困難性。與將驅動信號的脈沖Duty設為可變的情況(參照圖26)等相比，在本發(fā)明中，由于可將電流或轉速與控制量(在本發(fā)明中為第1脈沖寬度選擇期間與第2脈沖寬度選擇期間在一定期間中的比率)的關系設為大致線性，所以可使驅動控制變得非常容易。
另外，本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制方法中，所述壓電致動器具備振動體，該振動體具有壓電元件，通過向該壓電元件提供驅動脈沖信號來進行振動，所述振動體的振動被傳遞到被驅動體，其特征在于從預先設定的多個設定脈沖寬度中，選擇使所述驅動脈沖信號為大致恒定的頻率時的脈沖寬度，進行切換，在所述多個設定脈沖寬度中，包含將所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方設為第1驅動狀態(tài)的第1脈沖寬度、和將所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方設為與所述第1驅動狀態(tài)不同的第2驅動狀態(tài)的第2脈沖寬度，使一定期間中選擇所述第1脈沖寬度的第1脈沖寬度選擇期間與選擇所述第2脈沖寬度的第2脈沖寬度選擇期間的比率可變。
根據(jù)本發(fā)明，與所述驅動控制裝置一樣，由于設選擇各設定脈沖寬度的期間的比率可變，所以可通過這種簡化的控制電路等的結構來容易且自由地控制被驅動體的驅動量和壓電致動器的電流值。
另外，與上述一樣，實現(xiàn)電路的低電流化，電路設計變容易，并且，電路效率也不降低。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制裝置中，優(yōu)選在所述多個設定脈沖寬度中包含第3脈沖寬度，該第3脈沖寬度使所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方為與所述第1驅動狀態(tài)和所述第2驅動狀態(tài)不同的第3驅動狀態(tài)，利用所述脈沖寬度選擇單元，在一定期間內切換所述第1脈沖寬度與所述第3脈沖寬度，并且在一定期間內切換所述第2脈沖寬度與所述第3脈沖寬度，分別使一定期間中的所述第1脈沖寬度選擇期間與選擇所述第3脈沖寬度的第3脈沖寬度選擇期間的比率、和一定期間中的所述第2脈沖寬度選擇期間與所述第3脈沖寬度選擇期間的比率可變。
另外，在本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制方法中，優(yōu)選在所述多個設定脈沖寬度中包含第3脈沖寬度，該第3脈沖寬度使所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方為與所述第1驅動狀態(tài)和所述第2驅動狀態(tài)不同的第3驅動狀態(tài)，在一定期間內切換所述第1脈沖寬度與所述第3脈沖寬度，并且在一定期間內切換所述第2脈沖寬度與所述第3脈沖寬度，分別使一定期間中的所述第1脈沖寬度選擇期間與選擇所述第3脈沖寬度的第3脈沖寬度選擇期間的比率、和一定期間中的所述第2脈沖寬度選擇期間與所述第3脈沖寬度選擇期間的比率可變。
根據(jù)這些發(fā)明，由于將驅動脈沖信號的頻率進行3值化，分別使第1脈沖寬度選擇期間和第3脈沖寬度選擇期間的比率、以及第2脈沖寬度選擇期間和第3脈沖寬度選擇期間的比率可變，所以可提高分辯率。由此，可使驅動特性進一步近似于線性，可執(zhí)行更適當?shù)尿寗涌刂啤?br> 在本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制裝置中，優(yōu)選具備向所述脈沖寬度選擇單元輸入控制信號的控制信號源，所述控制信號利用多個電壓生成，對應于所述控制信號的電壓來選擇所述設定脈沖寬度。
另外，在本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制方法中，優(yōu)選對應于利用多個電壓生成的控制信號的對應電壓來選擇所述設定脈沖寬度。
根據(jù)這些發(fā)明，通過將控制信號設為伴隨電壓高低的脈沖信號等，并使該控制信號的脈沖寬度可變，從而使一定期間中的驅動脈沖信號的第1脈沖寬度選擇期間與第2脈沖寬度選擇期間的比率可變，故控制電路等的結構變簡單，另外，可低電流化。
這里，作為多個電壓，除低電壓、高電壓外，若包含高阻抗狀態(tài)，則可使1個信號輸出具有3個狀態(tài)。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制裝置中，優(yōu)選具備連接于所述壓電元件的一個端子與高電壓部之間的第1開關單元；連接于所述壓電元件的另一個端子與高電壓部之間的第2開關單元；連接于所述壓電元件的另一個端子與低電壓部之間的第3開關單元；連接于所述壓電元件的一個端子與低電壓部之間的第4開關單元；和控制所述第1～第4開關單元的柵極驅動器，所述柵極驅動器通過切換如下兩種狀態(tài)，向所述壓電元件施加交替驅動電壓，其中狀態(tài)之一為使第1和第4開關單元接通，使第2和第3開關單元斷開，向所述壓電元件施加第1方向的電荷，狀態(tài)之二為使第1和第4開關單元斷開，使第2和第3開關單元接通，向所述壓電元件施加方向與所述第1方向相反的第2方向的電荷，所述脈沖寬度設定單元為了抑制所述第1開關單元和第4開關單元同時向所述壓電元件的一個端子通電的貫通電流，和抑制所述第2開關單元和第3開關單元同時向所述壓電元件的另一個端子通電的貫通電流，生成插入所述驅動脈沖信號的周期中的死區(qū)(dead time)，使該死區(qū)可變，以使所述驅動脈沖信號變?yōu)樗鲈O定脈沖寬度。
另外，在本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制方法中，優(yōu)選設置連接于所述壓電元件的一個端子與高電壓部之間的第1開關單元；連接于所述壓電元件的另一個端子與高電壓部之間的第2開關單元；連接于所述壓電元件的另一個端子與低電壓部之間的第3開關單元；連接于所述壓電元件的一個端子與低電壓部之間的第4開關單元；和控制所述第1～第4開關單元的柵極驅動器，所述柵極驅動器通過切換如下兩種狀態(tài)，向所述壓電元件施加交替驅動電壓，其中狀態(tài)之一為使第1和第4開關單元接通，使第2和第3開關單元斷開，向所述壓電元件施加第1方向的電荷，狀態(tài)之二為使第1和第4開關單元斷開，使第2和第3開關單元接通，向所述壓電元件施加方向與所述第1方向相反的第2方向的電荷，為了抑制所述第1開關單元和第4開關單元同時向所述壓電元件的一個端子通電的貫通電流，和抑制所述第2開關單元和第3開關單元同時向所述壓電元件的另一個端子通電的貫通電流，在生成插入所述驅動脈沖信號的周期中的死區(qū)時，可變地生成該死區(qū)，以使所述驅動脈沖信號變?yōu)樗鲈O定脈沖寬度。
根據(jù)這些發(fā)明，通過調節(jié)死區(qū)的長度，可實現(xiàn)將驅動脈沖信號的脈沖寬度設為可變，不必單獨設置將脈沖寬度設為可變的結構。
在本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制裝置中，優(yōu)選所述振動體激勵基于兩個振動模式的混合的橢圓振動，所述驅動信號為單相。
這里，就例如平面大致矩形的振動體而言，通過提供沿該振動體的長度方向伸縮的縱向振動中的諧振點、與相對于所述長度方向進行彎曲的彎曲振動中的諧振點之間的頻率的驅動信號，實現(xiàn)該振動體的一部分中的橢圓振動。
根據(jù)本發(fā)明，利用基于單相驅動信號的橢圓振動，可高效驅動轉子等被驅動體，同時，與使用相位不同的多個驅動信號的情況相比，可簡化驅動控制裝置的電路等的結構。
本發(fā)明的電子設備的特征在于，該電子設備具備壓電致動器；由該壓電致動器驅動的被驅動體；和所述壓電致動器的驅動控制裝置。
根據(jù)本發(fā)明，通過具備所述壓電致動器的驅動控制裝置，可享受與前述一樣的作用和效果。即，通過采用電路等的結構簡單的本發(fā)明的驅動控制裝置，可自由地執(zhí)行速度(轉矩)控制，提高設備動作的響應性、精度，同時，還可改善靜音性。
作為本發(fā)明的電子設備，例如可示例便攜電話、電腦、可動玩具、便攜信息終端(PDA)、照相機等。
本發(fā)明的電子設備優(yōu)選是鐘表，該鐘表具備計時部與顯示由所述計時部計時的計時信息的計時信息顯示部。
根據(jù)本發(fā)明，可由壓電致動器來驅動構成計時部或計時信息顯示部的齒輪等。若利用本發(fā)明的所述壓電致動器通過該齒輪等來顯示小時、分鐘、秒等，則可將被驅動體的驅動狀態(tài)控制為恒定，可實現(xiàn)正確的走針。
另外，不限于這種關于時刻的構成，日、月、星期等日歷信息的計時部和計時信息顯示部也可使用壓電致動器。
另外，可實現(xiàn)壓電致動器的優(yōu)點、即不受磁性影響、響應性高、可執(zhí)行微小進給、有利于小型薄型化、可實現(xiàn)高轉矩等。
另外，所述壓電致動器的驅動控制裝置可由硬件來實現(xiàn)，但也可使用控制程序來實現(xiàn)。
在該控制程序中，只要使組裝在所述驅動控制裝置中的計算機作為所述脈沖寬度選擇單元來發(fā)揮功能即可。
若如此構成，則可實現(xiàn)與所述驅動控制裝置一樣的作用效果，可簡化程序的構成，容易控制被驅動體的驅動量和壓電致動器的電流值。
這里，所述控制程序可經(jīng)網(wǎng)絡等安裝于計算機中，也可經(jīng)存儲所述程序的計算機可讀取的存儲介質來安裝。
若將這種由記錄介質或因特網(wǎng)等通信單元提供的控制程序等安裝于鐘表或便攜設備中，則僅通過變更程序就可實現(xiàn)所述各發(fā)明的功能，在出廠時或利用者也可選擇期望的控制程序來安裝。此時，由于僅通過變更程序就可制造控制形式不同的各種鐘表或便攜設備，所以可實現(xiàn)部件的共同化等，大幅度降低模塊展開時的制造成本。
根據(jù)本發(fā)明，可利用將選擇一定期間中的各設定脈沖寬度的期間比率設為可變的簡易結構，容易地執(zhí)行被驅動體的驅動狀態(tài)控制、和壓電致動器中的電流值的控制。
另外，可簡化電路結構等，另外，不使電路效率降低，還實現(xiàn)了低電流化。


圖1是本發(fā)明第1實施方式的鐘表的外觀圖。
圖2是所述實施方式的壓電致動器單元的立體圖。
圖3是所述實施方式的壓電致動器單元的俯視圖。
圖4是表示所述實施方式的壓電致動器的驅動控制裝置的結構的框圖。
圖5是就所述實施方式中的振動體而言，(A)是表示驅動頻率與阻抗的關系的曲線圖，(B)是表示驅動頻率與縱向振動和彎曲振動的振幅的關系的曲線圖。
圖6是所述實施方式的驅動控制裝置的時序圖。
圖7是表示所述實施方式的驅動脈沖信號的波形的圖。
圖8是表示所述實施方式中、驅動脈沖信號的占空比、與轉子轉速和流過壓電元件的電流值的關系的曲線圖。
圖9是表示本發(fā)明第2實施方式的壓電致動器的驅動控制裝置的結構框圖。
圖10是所述實施方式中的驅動控制裝置的時序圖。
圖11是表示本發(fā)明第3實施方式的驅動控制裝置的結構的框圖。
圖12是表示本發(fā)明第4實施方式的驅動控制裝置的結構的框圖。
圖13是表示本發(fā)明第5實施方式的驅動控制裝置的結構的框圖。
圖14是表示本發(fā)明第6實施方式的驅動控制裝置的結構的框圖。
圖15是本發(fā)明第7實施方式的打印機的概略結構圖。
圖16是表示所述實施方式的驅動控制裝置的結構的框圖。
圖17是表示所述實施方式中的位置控制器的輸出與轉子位置的時序圖。
圖18是本發(fā)明第1變形例的打印機的概略結構圖。
圖19是本發(fā)明第2變形例的打印機的概略結構圖。
圖20是所述變形例的壓電致動器的立體圖。
圖21是所述變形例的壓電致動器的俯視圖。
圖22是表示所述變形例的驅動控制裝置的結構的框圖。
圖23是表示所述變形例中的壓電致動器的驅動信號的相位差的波形圖。
圖24是表示所述變形例中的壓電致動器的動作的俯視圖。
圖25是表示驅動信號的頻率掃描時的相位差、轉子的轉速(驅動量)、電流值的變化的曲線圖。
圖26是表示驅動信號的脈沖寬度掃描時的轉子的轉速(驅動量)、電流值的變化的曲線圖。
符號說明1...電子鐘表(電子設備)；2...機芯(計時部)；3...表盤(計時信息顯示部)；4...時針(計時信息顯示部)；5...分針(計時信息顯示部)；6...秒針(計時信息顯示部)；7A...計時碼表秒針(計時信息顯示部)；7B...計時碼表分針(計時信息顯示部)；8...打印機(電子設備)；20、120...壓電致動器；20A、120A...振動體；22、121、122...壓電元件；22A...端子；22B...端子；22C...端子；30...轉子(被驅動體)；50、50A～50G...驅動控制裝置；52...脈沖控制電路；53...柵極驅動器；66...PWM信號源(控制信號源)；80B...旋轉軸(被驅動體)；551～558...開關；B...控制脈沖信號(控制信號)；d1...第1驅動狀態(tài)；d2...第2驅動狀態(tài)；d3...第3驅動狀態(tài)；E...大致橢圓軌跡；I...驅動脈沖信號(驅動信號)；Nr...第1設定脈沖寬度；Md...第3設定脈沖寬度；Wd...第2設定脈沖寬度；t...一定期間；t-n...第1脈沖寬度選擇期間；t-m...第3設定脈沖寬度選擇期間；t-w...第2設定脈沖寬度選擇期間。
具體實施例方式下面，參照附圖來說明本發(fā)明的實施方式。
另外，作為電子設備的實施方式，例示具備由壓電致動器驅動的計時碼表(chronograph)秒針的電子鐘表。
圖1是表示本實施方式的電子鐘表1的俯視圖。電子鐘表1除了作為計時部的機芯2、通常作為用于顯示時刻的計時信息顯示部的表盤3、時針4、分針5、秒針6之外，還具備表示計時碼表時間的計時碼表秒針7A、計時碼表分針7B。
時針4、分針5、秒針6與通常的模擬石英表一樣，由組裝了石英振子的電路基板；具有線圈、定子、轉子的步進電機；驅動齒輪組；以及電池驅動。
驅動計時碼表秒針7A的驅動機構具備壓電致動器(超聲波電機)20、被該壓電致動器20驅動而旋轉的作為被驅動體的轉子30、和對轉子30的旋轉在減速的同時進行傳遞的減速齒輪組40。
減速齒輪組40由與轉子30同軸配置并與轉子30一體地旋轉的齒輪41、和與該齒輪41嚙合、并且固定于計時碼表秒針7A的旋轉軸上的齒輪42構成。
另外，壓電致動器20、轉子30和齒輪41如圖2、3所示，被單元化為壓電致動器單元10。
壓電致動器單元10具備固定于電子鐘表1的底板等上的支撐板11；固定于支撐板11上的壓電致動器20；和自由旋轉地裝配于支撐板11上的轉子30和齒輪41。
另外，可由配置于齒輪41的上方的旋轉傳感器15來檢測齒輪41的旋轉。
為了輕量化，支撐板11形成孔12，并且，由螺釘?shù)裙潭ú考?3固定于底板等上。另外，在支撐板11上固定有裝配了壓電致動器20的隔離件14。
壓電致動器20如圖2、3所示，具備振動體20A，該振動體20A具有大致矩形板狀的加強板21和粘接于加強板21的兩個面上的壓電元件22。
在加強板21中，在長度方向大致中央形成分別向寬度方向兩側突出的臂部23，這些臂部23被小螺釘24固定在所述隔離件14上。另外，加強板21由導電性金屬形成，臂部23也被用作向壓電元件22施加驅動脈沖信號的電極。
在加強板21的長度方向的一個端部、具體而言為與轉子30對置的端部，形成沿加強板21的長度方向突出的突起25，突起25與轉子30的側面抵接。該突起25被設定有與轉子30的相對位置，以便以規(guī)定的力抵接于轉子30的外周面上，通過在突起25與轉子30的側面之間產(chǎn)生適當?shù)哪Σ亮?，將振動體20A的振動高效地傳遞到轉子30。
另外，在本實施方式中，在轉子30的外周面上形成槽31(圖2)，在該槽31部分配置有突起25。利用該槽31可進行保護，以便在電子鐘表1下落的情況下壓電致動器20被施加沖擊時，突起25不脫離轉子30的抵接面。
壓電元件22形成為大致矩形板狀，抵接于加強板21兩個面的大致矩形部分。在壓電元件22的兩個面上，通過電鍍、濺射、蒸鍍等形成有電極。
另外，在壓電元件22的加強板21側的面上，在該整個面上形成一個電極，經(jīng)與該電極接觸的加強板21和臂部23，與驅動控制裝置50(圖4)電連接。
另外，在壓電元件22的表面?zhèn)鹊拿嫔?，如圖3所示，形成有分割成5個的電極。即，壓電元件22的表面?zhèn)鹊碾姌O沿壓電元件22的寬度方向被大致三等分，由其中央的電極形成驅動電極221。另外，驅動電極221的兩側的電極沿壓電元件22的長度方向被大致二等分，在壓電元件的對角上，分別形成成對的驅動電極222和驅動電極223。
這些驅動電極221、222、223分別通過導線等連接于驅動控制裝置50上(參照圖4中P1～P3)，向這些驅動電極與加強板21(圖4中，參照N)之間施加電壓。另外，對于驅動控制裝置50中的電源，設定驅動電極221與加強板21之間的電壓施加用、驅動電極222與加強板21之間的電壓施加用、驅動電極223與加強板21之間的電壓施加用這3個電源。
在這種電子鐘表1中，由驅動控制裝置50(圖4)向壓電致動器20提供單相的驅動脈沖信號，驅動轉子30使其旋轉。
這里，根據(jù)使計時碼表秒針7A正向旋轉或逆向旋轉，來選擇性地使用設置在壓電元件22中的驅動電極222、223，對應于此時的振動體20A的振動動作，驅動轉子30使其沿兩個方向旋轉。
即，在通過振動體20A的正向運動而向正向驅動時，驅動電極221與驅動電極222成為電壓施加的對象，通過基于壓電元件22的伸縮的縱向一次振動與彎曲二次振動的混合模式下的相位差，振動體20A激勵起橢圓振動。由此，振動體20A的突起25描繪相對于壓電元件22的長度方向的中心線傾斜的大致橢圓軌跡E(圖3)。在該軌跡E的一部分上突起25按壓轉子30，導致轉子30正向(圖3中“+”方向)旋轉。
另一方面，在通過振動體20A的逆向運動引起的轉子30的向逆向驅動時，代替驅動電極222，驅動電極223成為電壓施加的對象，由于驅動電極222與驅動電極223以壓電元件22的長度方向的中心線為軸成線對稱的位置關系，所以突起25的軌跡變?yōu)榇笾聶E圓軌跡，該大致橢圓軌跡與向驅動電極222施加電壓時大致線對稱地傾斜，轉子30逆向(圖3中“-”方向)旋轉。
通過這種轉子30的旋轉，與轉子30一體的齒輪41也旋轉，伴隨齒輪41的旋轉，齒輪42旋轉，計時碼表秒針7A正向或逆向驅動。
表示振動體20A的振動狀態(tài)的檢測信號(振動信號)，在轉子30正轉時經(jīng)未被施加驅動信號的驅動電極223來檢測，在轉子30逆轉時，經(jīng)未被施加驅動信號的驅動電極222來檢測。
下面，根據(jù)圖4來說明壓電致動器20的驅動控制裝置50的結構。
圖4中，驅動控制裝置50具備電壓控制振蕩器(VCO)51；構成為包括脈沖寬度選擇單元的脈沖控制電路52；柵極驅動器53；電源54；開關電路55；帶通濾波器(BPF)56；信號放大器(AMP)57；相位差檢測單元60；控制器65；以及作為控制信號源的PWM信號源66。
電壓控制振蕩器51是對應于施加的電壓，頻率可變地輸出用于生成驅動脈沖信號的基準脈沖信號的振蕩器，通過與該基準脈沖信號對應的開關電路55的切換，生成電壓交替的驅動脈沖信號，提供給壓電致動器20。這里，設基準脈沖信號和驅動脈沖信號的頻率大致恒定。
但是，考慮振動體20A中的縱向振動的諧振點和彎曲振動的諧振點等來確定基準脈沖信號和驅動脈沖信號的頻率(驅動頻率)。
圖5(A)中示出振動體20A中的驅動頻率與阻抗的關系，圖5(B)中示出振動體20A中的驅動頻率與縱向振動的振幅和彎曲振動的振幅的關系。
如圖5(A)所示，相對于驅動頻率，出現(xiàn)二點阻抗極小、振幅最大的諧振點，其中頻率低的為縱向振動的諧振點，高的為彎曲振動的諧振點。
即，若以縱向振動的縱向諧振頻率fr1與彎曲振動的彎曲諧振頻率fr2之間的頻率來驅動振動體20A，則確保了縱向振動和彎曲振動雙方的振幅，壓電致動器20高效驅動。另外，通過使縱向諧振頻率fr1與彎曲諧振頻率fr2彼此接近，可設定縱向振動和彎曲振動的振幅更大的驅動頻率。
回到圖4，脈沖控制電路52是對基準脈沖信號生成死區(qū)、并輸出追加了該死區(qū)的基準脈沖信號的電路。該脈沖控制電路52具有死區(qū)生成電路521，其生成用于控制后述的開關電路55的切換定時，抑制貫通電流的死區(qū)；正逆旋轉電路522和電流控制電路523，其切換轉子30的旋轉方向，并且輸出其指令值；和電流限制電路524，其在驅動信號的周期中插入死區(qū)，規(guī)定驅動信號的占空比。
正逆旋轉電路522根據(jù)控制信號，向第2柵極驅動器53B輸出切換轉子30的旋轉方向的指令值。具體而言，當轉子30正旋轉時，向第2柵極驅動器53B輸出分別對應于驅動電極221、222的指令值，在轉子30逆旋轉時，選擇分別對應于驅動電極221、223的信號，輸出到第2柵極驅動器53B。
這種脈沖控制電路52通過在基準脈沖信號的規(guī)定周期中插入死區(qū)，使基準脈沖信號的脈沖寬度可變，將作為預先設定的多個設定脈沖寬度的第1脈沖寬度、第2脈沖寬度的任一方選擇為基準脈沖信號的脈沖寬度。由此，驅動脈沖信號的脈沖寬度也變?yōu)榈?脈沖寬度、第2脈沖寬度中的任一方。
這里，第1脈沖寬度、第2脈沖寬度在規(guī)定的驅動條件下使轉子30分別為第1驅動狀態(tài)、第2驅動狀態(tài)。對此，涉及驅動脈沖信號的脈沖寬度掃描的上述圖26中示為第1驅動狀態(tài)d1、第2驅動狀態(tài)d2。
所謂轉子30的第1驅動狀態(tài)d1，在本實施方式中是轉速在625rpm附近的低速旋轉的驅動狀態(tài)，根據(jù)此時的驅動信號的脈沖寬度，對于第1脈沖寬度將占空比設定為12.5％。
另一方面，轉子30的第2驅動狀態(tài)d2在本實施方式中是轉速在2400rpm附近的高速旋轉的驅動狀態(tài)，根據(jù)此時的驅動信號的脈沖寬度，對于第2脈沖寬度將占空比設定為95％。
這里，在本實施方式中，分別將轉子30的轉速變動少、旋轉特性穩(wěn)定的625rpm和2400rpm附近選定為轉子30的第1驅動狀態(tài)d1、第2驅動狀態(tài)d2，但也可將轉子30的除此之外的轉速分別選定為第1驅動狀態(tài)、第2驅動狀態(tài)。
另外，在本實施方式中，根據(jù)轉子30的轉速來設定第1、第2脈沖寬度，但也可對應于壓電致動器20中的電流值來規(guī)定第1驅動狀態(tài)、第2驅動狀態(tài)，分別將實現(xiàn)各電流值的驅動信號的脈沖寬度設定為第1、第2脈沖寬度。
柵極驅動器53是根據(jù)從脈沖控制電路52輸出的基準脈沖信號來控制開關電路55的接通斷開的單元，在本實施方式中，具備第1柵極驅動器53A和第2柵極驅動器53B。
另外，從脈沖控制電路52輸入到第2柵極驅動器53B的驅動信號經(jīng)由反相器(“非”電路)IV，變?yōu)殡妷弘娖脚c輸入到第1柵極驅動器53A的驅動信號相比反轉的信號。
在本實施方式中，電源54由轉子30正逆旋轉時使用的第1電源541、僅在轉子30正轉時使用的第2電源542、和僅在轉子30逆轉時使用的第3電源543構成，利用這些第1、第2、第3電源541、542、543，向壓電致動器20施加電源VDD和VSS之間的電位差的電壓、或電源VDD和GND之間的電位差的電源電壓。
開關電路55由開關551、552、555、557和開關553、554、556、558構成，其中開關551、552、555、557由P溝道MOS-FET構成，開關553、554、556、558由N溝道MOS-FET構成。通過由第1柵極驅動器53A、第2柵極驅動器53B來控制施加于柵極的電壓，來對這些各開關551～556進行接通斷開控制。
第2柵極驅動器53B與正逆旋轉電路522連接，當轉子30正轉時，僅驅動開關552、553(圖4中P1)和開關555、556(P2)。
即，在轉子30正轉時，由于驅動開關551、554的第1柵極驅動器53A、與驅動開關552、553(P1)和開關555、556(P2)的第2柵極驅動器53B根據(jù)彼此反轉的驅動信號來動作，所以相同的P溝道MOS-FET開關551、552在一個開關551接通的情況下，另一個開關552斷開。另外，相同的P溝道MOS-FET開關551、555也一樣。
另外，同樣，N溝道MOS-FET開關553、554在一個開關553接通的情況下，另一個開關554斷開(對于N溝道MOS-FET開關556、554也一樣)。
并且，串聯(lián)連接的開關551、554在一方接通的情況下，另一方斷開。同樣，串聯(lián)連接的開關552、553或開關555、556也在一方接通的情況下，另一方斷開。
這些開關551～554(或開關551、555、556、554)通過第1柵極驅動器53A、第2柵極驅動器53B與壓電元件22橋接。具體而言，在壓電元件22的一個端子22A與VDD之間連接開關551，在壓電元件22的另一個端子22B與VDD之間連接開關552(或開關555)，在壓電元件22的另一個端子22B與VSS或GND之間連接開關553(或開關556)，在壓電元件22的一個端子22A與VSS或GND之間連接開關554。這些橋接的開關551～554和開關551、555、556、554分別構成第1～第4開關單元。
由位于這種電橋的對角上的一對開關551、553(或開關551、556)所構成的開關電路、和由另一對開關552、554(或開關555、554)構成的開關電路，被交替地進行接通斷開控制。由此，將由電源54施加的規(guī)定電源電壓轉換為交替的矩形波電壓，施加于壓電致動器20上。即，利用第1電源541和第2電源542，在驅動電極221、222與加強板21(圖2)之間，向壓電元件22施加交流電壓，轉子30正向旋轉。
另一方面，在轉子30逆轉時，第2柵極驅動器53B不驅動開關555、556(P2)，而驅動開關557、558(P3)，開關551、552、553、554(或開關551、557、558、554)與壓電元件22橋接。具體而言，在壓電元件22的一個端子22A與VDD之間連接開關551，在壓電元件22的另一個端子22B與VDD之間連接開關552(或開關557)，在壓電元件22的另一個端子22B與VSS或GND之間連接開關553(或開關558)，在壓電元件22的一個端子22A與VSS或GND之間連接開關554。這些橋接的開關551、552、553、554和開關551、557、558、554分別構成第1～第4開關單元。
由位于這種電橋的對角上的一對開關551、553(和開關551、558)所構成的開關電路、和由開關554、552(或開關554、557)構成的開關電路被交替地進行接通斷開控制。即，利用第1電源541和第3電源543，在驅動電極221、223與加強板21(圖2)之間，向壓電元件22施加交流電壓，轉子30逆向旋轉。
這里，當切換各開關551～558的接通斷開時，串聯(lián)連接的開關551、554和開關552、553(或開關555、556和開關557、558)若同時接通，則會流過貫通電流。該貫通電流由于未用于壓電致動器20的驅動動作，所以變?yōu)殡姾睦速M，并且，成為開關元件的燒結等的原因。因此，脈沖控制電路52通過在從一個開關斷開起經(jīng)過規(guī)定時間(死區(qū))后，接通另一開關，防止貫通電流。
帶通濾波器(單峰濾波器)56是僅使根據(jù)壓電致動器20的振動狀態(tài)而檢測出的檢測信號中包含于規(guī)定頻率范圍內的頻率的檢測信號通過，使除此之外的頻率的信號衰減的濾波器。
另外，對應于轉子30的正轉逆轉，通過驅動電極222、223中未被提供驅動信號的一方(參照圖5的P2、P3)，來檢測檢測信號。這里，以臂部23(圖5中N)的電位為基準信號，通過驅動電極222的電位與該基準信號的差、或驅動電極223的電位與基準信號的差，即驅動電極222、223與臂部23的差動信號，來檢測檢測信號。
通過了帶通濾波器56的檢測信號被信號放大器57放大，由比較器與規(guī)定的閾值比較，2值化后，輸出到移相器62。
相位差檢測單元60具備相位控制器61、移相器62、相位比較器63、和低通濾波器(LPF)64。
相位控制器61在檢測信號的每2個周期，將根據(jù)規(guī)定的目標相位差而預先設定了值的控制信號輸出到移相器62。移相器62對應于該控制信號，將檢測信號進行移相。
相位比較器63比較從移相器62輸出的檢測信號的相位、與從電壓控制振蕩器51輸出的驅動信號的相位，將其相位差輸出到低通濾波器64。這里，如上所述，移相器62將檢測信號的相位移相作為目標的相位差部分，相位比較器63的輸出越接近零，則越接近目標相位差。
低通濾波器64是僅使規(guī)定頻率以下的頻率的信號通過，使規(guī)定頻率以上的頻率的信號衰減的濾波器，用作積分電路。
根據(jù)以上的相位差檢測單元60，經(jīng)低通濾波器64將由移相器62移相后的檢測信號的相位與驅動信號的相位的差分、即與目標相位差的偏差(大小)輸出到控制器65。
控制器65為了消除與輸入的目標相位差的偏差，向電壓控制振蕩器51輸出電壓信號，并且向脈沖控制電路52輸出指令值。
PWM信號源66對應于來自外部的輸入，將用于控制轉子30的驅動狀態(tài)的控制脈沖信號輸出到控制器65。該脈沖信號變?yōu)槊}沖寬度可變的PWM信號。
該控制脈沖信號經(jīng)控制器65輸出到脈沖控制電路52，對應于該控制脈沖信號的電壓的高低，由脈沖控制電路52選擇輸出的基準脈沖信號的脈沖寬度。
下面，說明這種結構的驅動控制裝置50的驅動控制中特征性的、PWM信號源66和脈沖控制電路52的動作。
圖6分別表示圖4中的A、B、C、D、E、F、G、H各部位的信號波形，可作為驅動控制裝置50中的時序圖來參照。
圖6中，A表示從電壓控制振蕩器5 1輸出的基準脈沖信號，這里，基準脈沖信號A的頻率大致恒定，另外，基準脈沖信號A的脈沖寬度為與第2脈沖寬度大致一樣的脈沖寬度，大致恒定。
另外，圖6中，B表示從PWM信號源66輸出的控制脈沖信號。
基準脈沖信號A與控制脈沖信號B的頻率差實際上比圖6所示的大，就驅動控制裝置50中的低電流化等方面來看，控制脈沖信號B的頻率優(yōu)選為基準脈沖信號A的1/20～1/100左右。
另外，圖6中的脈沖寬度僅在制圖上示意性地示出，圖7中具體示出驅動脈沖信號I的波形。
基準脈沖信號A被輸入到脈沖控制電路52，在該脈沖控制電路52中，脈沖寬度改變，各開關551～558中，以圖6中的C～F分別示出的波形進行接通斷開控制。即，配置在電橋的對角上的開關(圖4中C與E(E2、E3也與E一樣))、或F與D(D2、D3也與D一樣)各自的接通斷開的定時一致，通過交替地對這些開關進行接通斷開控制，將施加電壓交替的驅動脈沖信號I提供給壓電致動器20，通過壓電元件22的伸縮，振動體20A振動。
另一方面，圖6中，G表示輸入到移相器62的檢測信號(振動信號)，H表示移相器62的輸出。
將從電壓控制振蕩器51輸出的基準脈沖信號A輸入到脈沖控制電路52，該脈沖控制電路52中，對應于從PWM信號源66經(jīng)控制器65輸入到脈沖控制電路52的控制脈沖信號B的電壓，對基準脈沖信號A的脈沖寬度選擇、切換第1脈沖寬度、第2脈沖寬度中的任一方。與之相伴，對驅動脈沖信號I的脈沖寬度也選擇、切換第1脈沖寬度或第2脈沖寬度。
即，如圖6所示，當控制脈沖信號B為Lo(電壓低)時，選擇第1脈沖寬度(Nr(Narrow))，當控制脈沖信號B為Hi(電壓高)時，選擇第2脈沖寬度(Wd(Wide))。
當驅動脈沖信號I的脈沖寬度為第2脈沖寬度(Wd)的情況下，由于驅動脈沖信號I的脈沖寬度寬，施加電壓的期間長，所以通過按壓壓電元件22引起的轉子30的轉矩大，轉子30高速旋轉。
另一方面，當驅動脈沖信號I的脈沖寬度為第1脈沖寬度(Nr)的情況下，由于驅動脈沖信號I的脈沖寬度窄，施加電壓的期間短，所以通過按壓壓電元件22引起的轉子30的轉矩小，轉子30通過與振動體20A的摩擦等，低速旋轉。
這里，脈沖寬度的切換是利用對脈沖控制電路52中的基準脈沖信號A的死區(qū)的設定來進行的。圖6中，在制圖上未示出選擇第2脈沖寬度(Wd)時的死區(qū)，但脈沖控制電路52中對基準脈沖信號A設定的死區(qū)被表示為圖7所示的驅動脈沖信號I的占空比。
圖7(A)表示選擇第2脈沖寬度(Wd)時的驅動脈沖信號I的波形，圖7(B)表示選擇第1脈沖寬度(Nr)時的驅動脈沖信號I的波形。
如圖7(A)所示，當選擇第2脈沖寬度(Wd)時，驅動脈沖信號I的占空比為95％，未施加電壓的相當于5％的期間由被脈沖控制電路52插入到基準脈沖信號A的周期中的死區(qū)決定。
另一方面，如圖7(B)所示，當選擇第1脈沖寬度(Nr)時，驅動脈沖信號I的占空比為12.5％，未施加電壓的相當于87.5％的期間由被脈沖控制電路52插入到基準脈沖信號A的周期中的死區(qū)決定。這樣，當選擇第1脈沖寬度(Nr)時，通過使死區(qū)比防止貫通電流所需的期間長，使開關551～558的非通電期間變長，實現(xiàn)第1脈沖寬度(Nr)。
下面，說明驅動脈沖信號I中第1脈沖寬度、第2脈沖寬度的各選擇期間的比率可變的情況。
如上所述，由于使控制脈沖信號B的脈沖寬度可變，所以由脈沖寬度(Hi的部分)確定的占空比如圖6中“30％”、“60％”、“90％”所示發(fā)生變化。
另外，由于該控制脈沖信號B的Hi、Lo的狀態(tài)分別對應于驅動脈沖信號I的第2脈沖寬度(Wd)、第1脈沖寬度(Nr)，所以伴隨著控制脈沖信號B的占空比的變化，在一定期間t中，作為驅動脈沖信號I的脈沖寬度而選擇第2脈沖寬度(Wd)的期間t-w、與選擇第1脈沖寬度(Nr)的期間t-n的比率發(fā)生變化。
由此，在轉子30的驅動中，為第1驅動狀態(tài)d1(低速旋轉)的期間與為第2驅動狀態(tài)d2(高速旋轉)的期間的比率發(fā)生變化，轉子30在第1驅動狀態(tài)d1與第2驅動狀態(tài)d2被穩(wěn)定化的狀態(tài)下被驅動。
這里，圖8是表示控制脈沖信號B的占空比與轉子30的轉速和壓電致動器20的電流值的關系的曲線圖。
從該曲線圖可掌握，由于轉子30的轉速和壓電致動器20的電流值相對于控制脈沖信號B的占空比大致線性地變化，所以可容易地確定該控制脈沖信號B的占空比。
即，相比轉子轉速和電流值與驅動脈沖信號的脈沖寬度的關系為非線性的情況，PWM方式下掃描驅動信號的脈沖寬度的情況(圖26)可更容易實施轉子30的轉速和壓電致動器20的電流值的控制。即，通過在0～100之間任意確定控制脈沖信號B的占空比，可自由控制轉子30的轉速(和壓電致動器20的電流值)。
根據(jù)本實施方式，可得到如下效果。
(1)驅動壓電致動器20的驅動控制裝置50中，預先設定將轉子30設為第1驅動狀態(tài)d1、第2驅動狀態(tài)d2的第1脈沖寬度Nr、第2脈沖寬度Wd，就這些第1脈沖寬度Nr、第2脈沖寬度Wd而言，在一定期間t中選擇的期間t-n、t-w的比率可變。本實施方式的驅動控制裝置50具備脈沖寬度死區(qū)生成電路(脈沖寬度選擇單元)52，從而可簡單地構成控制電路。利用這種簡單的結構，可自由控制轉子30的驅動量。由此，可提高壓電致動器20驅動的計時碼表秒針7A的動作響應性、精度。
這里，由于第2脈沖寬度Wd在轉子30轉速的極大值附近，通過增大選擇該第2脈沖寬度Wd的期間t-w在一定期間t中的比率，從而可高效地驅動轉子30。
(2)另外，驅動控制裝置50中，僅通過使選擇各設定脈沖寬度的期間t-n、t-w的比率可變，不直接控制驅動脈沖信號I的脈沖寬度的值和頻率的值，所以不難限定適合于驅動的脈沖寬度和頻率。即，通過切換期間t-n與期間t-w在一定期間t中的比率，可實現(xiàn)大致線性的驅動特性，可容易進行驅動控制。
另外，在本實施方式中，不象使用D級放大器的PWM驅動方式那樣需要頻率比為了使脈沖寬度可變而使用的驅動脈沖信號I高的基準信號。因此，可在實現(xiàn)低電流化的同時，使設計也變得容易，實現(xiàn)電路等的結構的簡化。
并且，在本發(fā)明中，由于不直接控制電壓，所以也不會降低電路效率。
(3)另外，通過使控制脈沖信號B的脈沖寬度可變，使一定期間t中選擇第1脈沖寬度Nr的期間t-n與選擇第2脈沖寬度Wd的期間t-w的比率可變，所以驅動控制裝置50的電路結構變簡單，另外，可實現(xiàn)低電流化。
(4)并且，由于驅動控制裝置50中，利用移相器62、相位比較器63等來實施相位差反饋控制，所以可將壓電致動器20的電流值、轉子30的驅動量控制為期望的值。
(5)通過使振動體20A的驅動頻率位于縱向振動的諧振頻率與彎曲振動的諧振頻率之間，可增大縱向振動與彎曲振動的振幅，使振動效率提高。
并且，在如此利用諧振的情況下，驅動頻率的范圍窄，難以控制驅動頻率，所以由本實施方式的驅動控制裝置50控制壓電致動器20，由此得到的效果顯著。
另外，驅動控制裝置50除了壓電致動器20以外，還可廣泛用作利用諧振的壓電致動器的驅動控制裝置。
(6)另外，通常電子鐘表1中的時針4、分針5、秒針6等的驅動單元為步進電機，但可將該步進電機置換為壓電致動器20，由此可實現(xiàn)電子鐘表1的進一步薄型化，同時，與步進電機相比，壓電致動器20不容易受到磁性的影響，所以也可實現(xiàn)電子鐘表1的高耐磁化。
下面，說明本發(fā)明的第2實施方式。
在以下的說明中，向與已說明的實施方式一樣的結構附加相同符號，省略或簡化說明。
圖9是表示本實施方式中的壓電致動器20的驅動控制裝置50A的結構的框圖。
在所述第1實施方式的驅動控制裝置50中，選擇第1脈沖寬度、第2脈沖寬度中的任一方作為驅動脈沖信號的脈沖寬度，但在本實施方式的驅動控制裝置50A中，將控制脈沖信號3值化，選擇第1脈沖寬度、第2脈沖寬度、第3脈沖寬度中的任一方作為驅動脈沖信號的脈沖寬度，這點與第1實施方式不同。
在脈沖控制電路52中，除了第1脈沖寬度、第2脈沖寬度之外，還設定了為這些第1脈沖寬度與第2脈沖寬度之間的大致中間值的第3脈沖寬度這3個設定脈沖寬度，以這些設定脈沖寬度中的任一方輸出基準脈沖信號。
具體而言，在本實施方式中，第1脈沖寬度和第3脈沖寬度與第1實施方式一樣，占空比為12.5％和95％，第3脈沖寬度的占空比為50％。
這里，第1脈沖寬度如圖26所示，為使轉子30低速旋轉的第1驅動狀態(tài)d1，第2脈沖寬度為使轉子30高速旋轉的第2驅動狀態(tài)d2，第3脈沖寬度為使轉子30以2100rpm附近的中高速旋轉的第3驅動狀態(tài)d3。
圖10是驅動控制裝置50A的驅動控制的時序圖。
在本實施方式中，PWM信號源66輸出的控制信號B具有除了Hi(電壓高)、Lo(電壓低)之外，高阻抗(Hiz)這3個狀態(tài)。當該控制信號B為Lo時，驅動脈沖信號I的脈沖寬度選擇第1脈沖寬度Nr(Narrow)，當控制信號B為Hiz時，選擇第3脈沖寬度Md(Medium)，當控制信號B為Hi時，選擇第2脈沖寬度Wd(Wide)。
另外，控制信號B可在Lo與Hiz、Hiz與Hi之間分別切換。
PWM信號源66具有針對控制信號B的信號狀態(tài)在Lo與Hiz之間切換的第1模式M1、在Hiz與Hi之間切換的第2模式M2這兩個模式，對應于外部輸入，適當選擇這些模式M1、M2。
說明本實施方式的驅動控制裝置50A的動作。
圖10中，首先PWM信號源66為第1模式M1，控制信號B在Lo與Hiz之間被切換。就控制信號B而言，若一定期間t(Lo+Hiz)中作為Hiz的期間的比率達到50％以上(圖10中，變化為30％、60％之后)，PWM信號源66轉移到第2模式M2，控制信號B在Hiz與Hi之間被切換。在第2模式M2下，圖示為30％的是在一定期間t(Hiz+Hi)中作為Hi的期間的比率。
通過這種控制信號B的切換控制，當控制信號B的模式是第1模式M1時，分別選擇第1脈沖寬度Nr與第3脈沖寬度Md作為驅動脈沖信號I的脈沖寬度的期間t-n、t-m的比率可變。
另外，當控制信號B的模式是第2模式M2時，分別選擇第3脈沖寬度Md與第2脈沖寬度Wd作為驅動脈沖信號I的脈沖寬度的期間t-m、t-w的比率可變。
另外，上述圖8中示出本實施方式中的控制信號B的占空比(這里指模式M1、M2各模式中，在一定期間t中的Hiz期間的比率、和在一定期間t中的Hi期間的比率)、與轉子30的轉速、與流過壓電元件22的電流值的關系。轉子30的轉速和流過壓電致動器20的電流值相對于控制信號B的占空比成大致線性變化，在本實施方式中所述的基于第1～第3脈沖寬度的3值控制的情況，與第1實施方式那樣基于第1、第2脈沖寬度的2值控制的情況相比，可實現(xiàn)更近似于線性的驅動特性。
根據(jù)本實施方式，除了前述效果外，還實現(xiàn)如下效果。
(7)將驅動脈沖信號I的脈沖寬度3值化為第1、第2、第3脈沖寬度，利用控制信號B的切換，使第1脈沖寬度選擇期間t-n與第3脈沖寬度選擇期間t-m的比率、以及第3脈沖寬度選擇期間t-m與第2脈沖寬度選擇期間t-w的比率分別可變，所以可提高分辯率。由此，可使驅動特性進一步近似于線性，可執(zhí)行更適當?shù)尿寗涌刂啤?br> (8)另外，作為控制信號B的信號狀態(tài)，采用低電壓、高電壓、高阻抗狀態(tài)這3個狀態(tài)，所以可使一個信號輸出具有3個狀態(tài)。
下面，參照圖11來說明本發(fā)明的第3實施方式。
在第1實施方式和第2實施方式中，執(zhí)行以最大效率來驅動壓電致動器20的驅動控制，但本實施方式中可調整地驅動控制由壓電致動器20驅動的被驅動體的驅動量，這點與所述各實施方式不同。
圖11表示本實施方式的驅動控制裝置50B。
驅動控制裝置50B除了所述驅動控制裝置50(圖4)的結構之外，還具備檢測流過壓電致動器20部分的電流的電流檢測器71；輸出電流指令值的電流指令值源72；和電流控制器73，該電流控制器73根據(jù)電流檢測器71檢測出的電流值和從電流指令值源72輸出的電流指令值，向PWM信號源66輸出控制信號。
另外，根據(jù)來自電流控制器73的輸出信號，在PWM信號源66中確定控制脈沖信號的脈沖寬度。即，在本實施方式中，進行基于壓電致動器20的電流值的反饋控制。
在這種本實施方式中，除了上述效果外，還得到如下效果。(9)由于PWM信號源66輸出的控制脈沖信號的脈沖寬度可根據(jù)壓電致動器20的電流值來調整，所以可通過這些脈沖寬度的調整來控制壓電致動器20的振動狀態(tài)，由此可控制被驅動體的驅動量(在轉子的情況下為轉速)等。因此，還可將壓電致動器20用作需要速度調整(速度控制)或轉矩控制的被驅動體的驅動源。另外，通過這種壓電致動器20的速度(或轉矩)的控制，還可抑制當將驅動力傳遞到齒輪41、42時、齒輪彼此嚙合而產(chǎn)生的聲音，有助于靜音化。
另外，可利用這種電流值的反饋來穩(wěn)定地驅動控制壓電致動器20。
下面參照圖12來說明本發(fā)明的第4實施方式。
在本實施方式中，利用與第3實施方式不同的單元，與第3實施方式大致一樣地，可調整地來驅動控制作為壓電致動器20的被驅動體的轉子的轉速。
圖12表示本實施方式的驅動控制裝置50C。
驅動控制裝置50C除了所述的驅動控制裝置50(圖4)的結構之外，還具備檢測轉子的轉速的轉速檢測器81；輸出轉速指令值的轉速指令值源82；和轉速控制器83，該轉速控制器83根據(jù)由轉速檢測器81檢測出的轉速、和從轉速指令值源82輸出的轉速指令值，向PWM信號源66輸出控制信號。
轉速檢測器81例如構成為包括檢測第1實施方式中與轉子30一體的齒輪41(圖2)的轉速的旋轉傳感器15。
在這種本實施方式中，除了所述第1、第2實施方式得到的效果外，還得到如下效果。
(10)在所述第3實施方式中，根據(jù)流過壓電致動器20的電流值，PWM信號源66執(zhí)行控制，但由于壓電致動器20利用摩擦來對轉子30進行旋轉驅動，所以有可能產(chǎn)生滑動等，擔心僅通過電流值的控制會產(chǎn)生若干誤差。相反，根據(jù)本實施方式的結構，由于可直接檢測出轉子30或齒輪41的轉速，所以可進行更準確的驅動控制。
下面，參照圖13來說明本發(fā)明的第5實施方式。
本實施方式的驅動控制裝置50D組合了第3實施方式的基于電流值的驅動控制與第4實施方式的基于轉速的驅動控制。
即，驅動控制裝置50D具備電流檢測器71、電流控制器73、轉速檢測器81、轉速指令值源82、轉速控制器83。
轉速控制器83根據(jù)來自轉速指令值源82的轉速指令值和由轉速檢測器81檢測出的轉速，向電流控制器73輸出電流指令值。
電流控制器73根據(jù)來自轉速控制器83的電流指令值和由電流檢測器71檢測出的電流值，向PWM信號源66輸出控制信號。
因此，在本實施方式的反饋控制中，將基于轉子轉速的控制環(huán)路設為主環(huán)路，將基于電流值的控制環(huán)路設為次環(huán)路。
在這種本實施方式中，除了所述第1～4各實施方式得到的效果外，還得到如下效果。
(11)由于根據(jù)由壓電致動器20進行旋轉驅動的轉子30的轉速和流過壓電致動器20的電流值這兩個參數(shù)，來控制壓電致動器20中的振動狀態(tài)，所以可更準確地控制轉子的轉速(旋轉速度)。
下面，說明本發(fā)明的第6實施方式。
圖14表示本實施方式的驅動控制裝置50E。
驅動控制裝置50E不具備所述的移相器、相位比較器、低通濾波器等，其它結構與第1實施方式的驅動控制裝置50相同地構成。
在本實施方式中，不執(zhí)行所述各實施方式的相位控制，通過經(jīng)控制器65將來自PWM信號源66的控制脈沖信號B輸入到脈沖控制電路52，使選擇各設定脈沖寬度的期間t-n、t-w等的比率可變，可將壓電致動器的電流值和轉子的驅動狀態(tài)設為任意狀態(tài)，這與所述各實施方式不同。
根據(jù)本實施方式，得到與第1、第2實施方式所述的效果一樣的效果。
另外，可進一步簡化驅動控制裝置的電路結構。
下面，說明本發(fā)明的第7實施方式。在前述各實施方式中，說明了組裝在鐘表中的壓電致動器的驅動控制，但在本實施方式中，說明組裝在打印機中的壓電致動器的驅動控制。
圖15是本實施方式的打印機8的概略圖。打印機8具備收納打印紙的拉出式紙托盤8A；接收打印后的紙PP的輸出托盤8B；和設置在殼體8C內部、構成送紙單元的輥子80。
輥子80將紙托盤8A內的紙送到未圖示的打印驅動部。
驅動輥子80的驅動機構具有第1實施方式所示的壓電致動器單元10(圖2、圖3)，將壓電致動器20的驅動力傳遞到固定在輥子80的旋轉軸上的齒輪80A。在本實施方式中，由壓電致動器單元10內的齒輪41與齒輪80A構成減速齒輪組40’。
與前述各實施方式一樣，通過選擇性地使用設置在壓電元件22中的驅動電極221、222、223，雙向驅動轉子30，可向正向與逆向兩個方向送紙。
圖16所示的本實施方式的驅動控制裝置50F除了第5實施方式的驅動控制裝置50D(圖13)執(zhí)行的基于電流值和轉速的驅動控制之外，還實施轉子30的位置控制。
驅動控制裝置50F作為與位置控制相關的結構，具備檢測轉子的位置的位置檢測器91；輸出位置指令值的位置指令值源92；和根據(jù)由位置檢測器91檢測出的轉子的位置和從位置指令值源92輸入的位置指令值，向轉速控制器83輸出控制信號的位置控制器93。
位置檢測器91包括與例如與轉子30一體的齒輪41(圖2)對置地配置、檢測齒輪41和轉子30的位置的回轉式編碼器等，通過檢測出的轉速來檢測轉子30的位置。
經(jīng)未圖示的打印驅動控制部向位置指令值源92提供從打印機8外部輸入的打印指示信息中的送紙量，位置指令值源92將該送紙量作為指令值，輸出到位置控制器93。在未圖示的打印驅動控制部中，將打印指示信息中的送紙量轉換為位置檢測器91的輸出值(Count)。
在本實施方式中，將來自位置指令值源92的指令值與由位置檢測器91檢測出的轉子30的位置輸入到位置控制器93，位置控制器93將對應于這些輸入的位置控制量輸出到轉速控制器83。之后，轉速控制器83將與位置控制器93的位置控制量和由電流控制器73檢測出的電流對應的轉速控制量輸出到電流控制器73，電流控制器73將與轉速控制量和由電流檢測器71檢測出的電流對應的電流控制量輸出到PWM信號源66。PWM信號源66根據(jù)電流控制器73的電流控制量，將控制脈沖信號B輸入到控制器65。
圖17示出從位置控制器93輸出到控制器65的操作信號的輸出(圖17中虛線)，作為本實施方式的打印機8的送紙控制的例子。圖17中，橫軸是控制開始起的響應時間，縱軸是轉子30的位置。如該曲線圖所示，當輸入了送紙量指令值(這里為60Count，圖17的點劃線)時，位置控制器93的輸出(Duty％)大致最大，隨著轉子30從控制開始位置X0接近目標位置X2，位置控制器93的輸出減小，使轉子30停止在目標位置X2。
這里，通過利用轉子30的位置反饋，對應于模式M1、M2來切換圖10所示的選擇第1脈沖寬度Nr、第2脈沖寬度Md、第3脈沖寬度Wd的各個期間t-n、t-m、t-w在一定期間t中的比率，從而可變地控制位置控制器93的輸出。
以圖17的示例來具體觀察該位置控制器93的輸出，當從控制開始前的占空比為0％的狀態(tài)開始輸入指令值時，即將占空比設定為大致100％，高速啟動壓電致動器20。之后，緩慢將占空比降低至0％附近，將轉子30的旋轉速度變?yōu)榈退伲谀繕宋恢肵2的附近位置X1減小轉子30的慣性力，防止振蕩，在此基礎上使轉子30從該附近位置X1以例如占空比為10％左右送出移動位置，停止在目標位置X2。通過實施這種速度控制，可抑制壓電致動器單元10的齒輪41或送紙輥子80的齒輪80A等的齒彼此嚙合的聲音的產(chǎn)生。
根據(jù)本實施方式，除了上述第1～第5實施方式所述的效果外，還可實現(xiàn)如下效果。
(12)由于根據(jù)被壓電致動器20驅動而旋轉的轉子30的轉速、轉子30的位置、和流過壓電致動器20的電流值這三個參數(shù)，來控制壓電致動器20的振動狀態(tài)，所以可進一步準確地實施轉子30的速度控制。
(13)由于驅動控制裝置50F實現(xiàn)了速度控制，所以可適用于要求定位精度的打印機8的送紙機構。另外，由于壓電致動器單元10薄型化、小型化，電路結構簡單，所以實現(xiàn)了打印機的小型化和低成本化。
(14)并且，利用基于第1～第3脈沖寬度的3值的驅動控制，驅動特性進一步近似于線性，可更準確地執(zhí)行速度控制，所以在提高送紙的響應性和定位精度的同時，還可改善靜音性。
另外，本發(fā)明不限于上述實施方式，在可實現(xiàn)本發(fā)明目的的范圍內的變形、改良等均包含于本發(fā)明中。
在上述各實施方式中，將壓電致動器20構成為壓電致動器單元10，通過組裝在單元10內的轉子30、齒輪41的旋轉，來驅動計時碼表秒針7A或送紙輥子80，但也可由壓電致動器20來直接驅動它們。
圖18示出將壓電致動器20組裝在打印機8中、使壓電致動器20的突起25直接抵接輥子80的旋轉軸80B的側面的例子。利用壓電致動器的高轉矩的特性，也可不經(jīng)過上述那樣的轉子30或減速齒輪組40等而進行直接驅動。另外，前述的壓電致動器20是在加強板21的表背兩面各粘貼一個壓電元件22的3層結構，但不限于此，也可在加強板21的單面上僅粘貼一個壓電元件22。另外，通過使用具有在加強板21的表背兩面分別粘貼2個～10個左右或10個以上的壓電元件22的多層結構的振動體的壓電致動器，可實現(xiàn)更高的轉矩化，利用這種直接驅動，變得更加適用。在這種直接驅動的情況下，由于不經(jīng)過齒輪等，靜音性提高。
以上示例了具有平面矩形狀振動體的壓電致動器，而壓電致動器的結構不限于此，本發(fā)明的驅動控制裝置和驅動控制方法也適用于具有例如大致圓環(huán)狀振動體的壓電致動器。在這種使用圓環(huán)狀壓電元件的壓電致動器中，由于壓電元件的機電耦合系數(shù)比將壓電元件形成為矩形等具有長度方向的形狀的情況下大，所以得到與尺寸相比大的輸出。
圖19示出將大致圓環(huán)狀的壓電致動器120組裝在打印機8中的例子，圖20、圖21是壓電致動器120的立體圖、俯視圖。壓電致動器120為中央具有孔120C的圓環(huán)狀，具備在加強板123的表背兩面層疊了壓電元件121、122的振動體120A。
對于壓電致動器120，作為分別被提供具有規(guī)定相位差的驅動信號的區(qū)域，以沿直徑的二分線L1(圖21)為界，將第1振動區(qū)域R1與第2振動區(qū)域R2分別設置成大致半圓形。
在壓電元件121、122的表面，在第1振動區(qū)域R1中，設置被提供驅動信號的圓弧狀驅動電極251、和比驅動電極251更靠內周側、檢測振動體120A的振動狀態(tài)的檢測電極261。另一方面，在第2振動區(qū)域R2中，也夾著二分線L1與驅動電極251和檢測電極261線對稱地，設置有驅動電極252和檢測電極262。
圖20中，背面?zhèn)鹊膲弘娫?22也與表面?zhèn)鹊膲弘娫?21一樣，設置了第1、第2振動區(qū)域R1、R2，在第1振動區(qū)域R1中設置驅動電極251和檢測電極261，在第2振動區(qū)域R2中設置驅動電極252和檢測電極262。另外，壓電元件22側的電極與壓電元件22側的電極利用導線等彼此導通。例如，在驅動電極251的背面?zhèn)?，配置驅動電極251，使它們彼此導通，均根據(jù)相同驅動信號同時伸縮。
這些驅動電極251、252和檢測電極261、262利用通過孔120C的導線280、281、282、283，連接于驅動控制裝置50G(圖22)上。
加強板123由不銹鋼、或其它導電性材料形成，一體地具有粘接了壓電元件121、122的圓環(huán)狀主體1231、和連設于主體1231上并可振動地支撐主體1231的一對支撐固定部1232。該加強板123作為壓電元件121、122的驅動電極251、252和檢測電極261、262的共同電極，與接地(GND)連接。
在主體1231的二分線L1兩端側，分別形成沿二分線L1突出的突起1231A、1231B，一個突起1231A抵接于送紙輥子80的旋轉軸80B的側面上。此時，突起1231A、1231B配置于對旋轉軸80B外周的法線上。
支撐固定部1232具有用螺釘固定于裝配在打印機8內部的基底上的固定部1232B；和可利用設置在主體1231外周部中與二分線L1大致正交的位置上的中間變細部1232E和缺口部285，自由振動的可振動部1232A。
圖22表示該變形例的驅動控制裝置50G的結構。驅動控制裝置50G構成為，生成分別提供給驅動電極251和驅動電極252的、彼此具有相位差的兩個驅動信號，并分別提供這兩個驅動信號，設置有連接于加強板123上的(端子22A)第1柵極驅動器53A、連接于驅動電極251上的(端子22B)第2柵極驅動器53B、連接于驅動電極252上的(端子22C)第3柵極驅動器53C。在這些第1、第2、第3柵極驅動器53A、53B、53C上分別設置有開關551、554、開關552、553、開關555、556。另外，設置有在送紙的正轉時和逆轉時使用的電源545、546。
這些開關551～554(或開關551、555、556、554)通過第1柵極驅動器53A、第2柵極驅動器53B和第3柵極驅動器53C，與壓電元件121、122橋接。對由位于這種電橋的對角上的一對開關551、553(或開關551、556)構成的開關電路、和由另一對開關552、554(或開關555、554)構成的開關電路交替地進行接通斷開控制。由此，將由電源54施加的規(guī)定電源電壓轉換為交替的矩形波電壓，施加于壓電致動器20上。即，利用電源545、546，在驅動電極251、252與加強板123之間，向壓電元件121、122施加交流電壓，驅動轉子30。
另外，驅動控制裝置50G具備對從脈沖控制電路52輸入到第3柵極驅動器53C的基準脈沖信號的相位進行移相的相位變換器522A；和當進行壓電致動器20的振動檢測時、選擇檢測電極261和檢測電極262中的一方的選擇器58。
驅動控制裝置50G的其它結構與第1實施方式的驅動控制裝置50大致一樣。
相位變換器522A進行移相，利用來自正逆旋轉電路522的控制信號的輸入，可切換移相的方向。
這里，將從脈沖控制電路52輸出的信號原樣輸入到第1柵極驅動器53A，將由反相器IV將電壓電平反轉后的信號輸入到第2柵極驅動器53B。另一方面，將來自脈沖控制電路52的信號經(jīng)相位變換器522A輸入到第3柵極驅動器53C，由相位變換器522A對從脈沖控制電路52輸出的信號的相位變更規(guī)定角度。
相位變換器522A的移相量在本實施方式中為90°，利用來自正逆旋轉電路522的控制信號，切換該移相量的正負。
若輸入了表示向正方向送紙的操作的指令值，則正逆旋轉電路522將使轉子30的旋轉方向為正方向的控制信號輸入到相位變換器522A和選擇器58，若輸入了表示向逆方向送紙的操作的指令值，則正逆旋轉電路522將使轉子30的旋轉方向為逆方向的控制信號輸入到相位變換器522A和選擇器58。
圖23(A)表示當轉子30的旋轉方向為正時、輸入到第1、第2柵極驅動器53A、53B的信號D1與輸入到第3柵極驅動器53C的信號D2(+)，當信號D1的相位為0°時，相位變換器522A的移相量為+90°。
另一方面，圖23(B)表示當轉子30的旋轉方向為負時、輸入到第1、第2柵極驅動器53A、53B的信號D1與輸入到第3柵極驅動器53C的信號D2(-)，當信號D1的相位為0°時，相位變換器522A的移相量為-90°。
即，在信號D1與信號D2(+或-)之間提供+90°或-90°的驅動相位差θ，被提供這些信號D1、D2的壓電致動器20的第1、第2振動區(qū)域R1、R2的振動運動也基于該驅動相位差θ。
當根據(jù)從正逆旋轉電路522輸入的控制信號，在第1、第2振動區(qū)域R1、R2之間，進行第1振動區(qū)域R1的相位差延遲的正轉時，選擇器58從檢測電極261將檢測信號S1輸出到帶通濾波器56，當進行第2振動區(qū)域R2的相位差延遲的逆轉時，選擇器58從檢測電極262將檢測信號S2輸出到帶通濾波器56。
下面，參照圖24來說明壓電致動器20的動作。壓電致動器20在送紙指令時啟動，通過驅動控制裝置50G，向第1、第2振動區(qū)域R1、R2分別提供具有正相位差的驅動信號D1、D2(+)或具有負相位差的D1、D2(-)(參照圖23)。由此，在各壓電元件121、122的厚度方向上產(chǎn)生電場，壓電元件121、122與作為彈性體的加強板123一起，激勵起沿與電場方向正交的方向、即壓電元件121、122的徑向伸縮的所謂呼吸振動。該呼吸振動的腹是沿振動體120A的周向的外周部整體。
這里，由于驅動信號D1、D2(+或-)存在相位差，從而如圖9中點劃線、雙點劃線分別所示，第1振動區(qū)域R1中的振動運動與第2振動區(qū)域R2中的振動運動變得非對稱。
利用這種第1、第2振動區(qū)域R1、R2間的呼吸振動的相位差，第1、第2振動區(qū)域R1、R2相對壓電致動器20的圓心O偏心。即，利用向與二分線L1大致正交的方向的彎曲移位，如圖24所示，壓電致動器20中央的孔120C的位置在通過圓心O的二分線L1兩側往復。
這樣，壓電致動器20在呼吸振動與彎曲振動的混合模式下激勵，以接近諧振狀態(tài)的狀態(tài)振動。
這里，當向第1、第2振動區(qū)域R1、R2提供正的相位差的驅動信號D1、D2(+)時，即，當向第1振動區(qū)域R1內提供相位超前的驅動信號D1、向第2振動區(qū)域R2內提供相位滯后的驅動信號D2(+)時，突起1231A的振動軌跡變?yōu)閳D24中+所示的、相對二分線L1傾斜的大致橢圓狀的軌跡。沿與該振動軌跡的切線方向間歇驅動轉子30，突起1231A以規(guī)定的驅動頻率連續(xù)進行橢圓運動，從而送紙輥子80的旋轉軸80B沿正向以規(guī)定速度旋轉。
相反，當向第1、第2振動區(qū)域R1、R2提供負的相位差的驅動信號D1、D2(-)時，即，當向第1振動區(qū)域R1內提供相位滯后的驅動信號、向第2振動區(qū)域R2內提供相位超前的驅動信號時，突起1231A的振動軌跡如圖24中-所示，變?yōu)榕c相對二分線L1傾斜的方向為與+的軌跡不同的大致橢圓狀的軌跡。該-所示的軌跡與所述+所示的軌跡相對二分線L1大致線對稱，并且彼此為反向旋轉。由此，旋轉軸80B沿逆向旋轉。
本實施方式也得到與上述各實施方式一樣的效果。
另外，在本實施方式中，直接驅動旋轉軸80B，但不限于此，也可如第7實施方式的壓電致動器單元10那樣，將壓電致動器120與轉子30、減速齒輪組40等單元化，將驅動力傳遞到設置于送紙輥子80中的齒輪。另外，本實施方式中所示的壓電致動器120也可用于第1實施方式所示的電子鐘表1中的指針的驅動。
以上就本發(fā)明的壓電致動器的驅動控制示出各種適用于壓電致動器和電子設備的例子，但在確定選擇作為驅動脈沖信號的脈沖寬度的設定脈沖寬度時所參照的被驅動體的驅動量、規(guī)定壓電致動器的振動狀態(tài)的電流值等不限于所述各實施方式所示情況。由此，第1脈沖寬度、第2脈沖寬度、第3脈沖寬度的具體數(shù)值也不限于所述各實施方式。
另外，在所述各實施方式中，通過使一定期間t中的、選擇驅動脈沖信號的各設定脈沖寬度的期間t-n、t-w等的比率可變，從而自由調整轉子30的轉速(速度控制)，但即便利用這種驅動脈沖信號的各設定脈沖寬度選擇期間t-n、t-w等的比率，使得溫度或負荷等驅動條件變化，使得適合于驅動的頻率變動時等，也可將壓電致動器保持在規(guī)定的振動狀態(tài)，另外，將被驅動體保持在規(guī)定的驅動狀態(tài)。
并且，就設定脈沖寬度的數(shù)量而言，在所述各實施方式中，為2值或3值，但也可研究通過將從控制信號源輸出的控制信號的電壓電平進行多值化，將設定脈沖寬度設為4值、5值等。
另外，在所述各實施方式中，除壓電致動器20的具體構成、或驅動控制裝置50中構成本發(fā)明主要部分的構成外，例如可在實施時適當確定電壓控制振蕩器51或各開關551～558等的構成。
另外，在所述各實施方式中，脈沖寬度選擇單元生成死區(qū)，但脈沖寬度選擇單元和生成死區(qū)的單元也可由分別獨立的電路或軟件等來構成。
另外，本發(fā)明不限于應用于所述實施方式的電子鐘表，可應用于各種電子設備，尤其適用于要求小型化的便攜用電子設備。
這里，作為各種電子設備，可示例具備鐘表功能的電話、便攜電話、非接觸IC卡、電腦、便攜信息終端(PDA)、照相機等。
另外，也可適用于不具備鐘表功能的照相機、數(shù)碼相機、攝像機、帶照相機功能的便攜電話等電子設備。在應用于這些具備照相機功能的電子設備的情況下，可在鏡頭的對焦機構、或變焦機構、光圈調整機構等的驅動中使用本發(fā)明的驅動單元。
并且，也可將本發(fā)明的驅動單元用于計測設備的儀表指針的驅動機構、或可動玩具的驅動機構、汽車等的儀表盤(instrumental panel)的儀表指針的驅動機構、壓電蜂鳴器、打印機的噴墨頭、打印機的送紙機構、乘坐玩具或洋娃娃等玩具類的驅動機構、超聲波電機等。
另外，在所述各實施方式中，將壓電致動器用于電子鐘表1的時刻顯示針(指針)的驅動中，但不限于此，也可用于電子鐘表1的日期顯示機構的驅動中。
另外，鐘表的種類不限于手表，也可將本發(fā)明應用于懷表、掛表、座鐘等。就這些各種鐘表而言，也可用作例如驅動布谷鳥鐘等的機構。
在以上的記載中公開了用于實施本發(fā)明的最佳結構、方法等，但本發(fā)明不限于此。即，本發(fā)明主要就特定的實施方式進行了特別圖示，并進行了說明，但在不脫離本發(fā)明的技術思想和目的的范圍內，本領域技術人員可對以上所述的實施方式就形狀、材質、數(shù)量及其它詳細結構進行各種變形。
因此，上述公開的限定形狀、材質等的記載為了易于理解本發(fā)明的示例記載，但不用于限定本發(fā)明，所以在這些形狀、材質等的限定的一部分或全部限定以外的部件名稱的記載包含于本發(fā)明中。
權利要求
1.一種壓電致動器的驅動控制裝置，該壓電致動器具備振動體，該振動體具有壓電元件，通過向該壓電元件提供驅動脈沖信號來進行振動，所述振動體的振動被傳遞到被驅動體，其特征在于，該壓電致動器的驅動控制裝置具備脈沖寬度選擇單元，該脈沖寬度選擇單元從預先設定的多個設定脈沖寬度中，選擇使所述驅動脈沖信號為大致恒定的頻率時的脈沖寬度，進行切換，在所述多個設定脈沖寬度中，包含使所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方為第1驅動狀態(tài)的第1脈沖寬度、和使所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方為與所述第1驅動狀態(tài)不同的第2驅動狀態(tài)的第2脈沖寬度，利用所述脈沖寬度選擇單元，使一定期間中選擇所述第1脈沖寬度的第1脈沖寬度選擇期間與選擇所述第2脈沖寬度的第2脈沖寬度選擇期間的比率可變。
2.根據(jù)權利要求1所述的壓電致動器的驅動控制裝置，其特征在于，在所述多個設定脈沖寬度中包含第3脈沖寬度，該第3脈沖寬度使所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方為與所述第1驅動狀態(tài)和所述第2驅動狀態(tài)不同的第3驅動狀態(tài)，利用所述脈沖寬度選擇單元，在一定期間內切換所述第1脈沖寬度與所述第3脈沖寬度，并且在一定期間內切換所述第2脈沖寬度與所述第3脈沖寬度，分別使一定期間中的所述第1脈沖寬度選擇期間與選擇所述第3脈沖寬度的第3脈沖寬度選擇期間的比率、以及一定期間中的所述第2脈沖寬度選擇期間與選擇所述第3脈沖寬度的第3脈沖寬度選擇期間的比率可變。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的壓電致動器的驅動控制裝置，其特征在于，該驅動控制裝置具備控制信號源，其向所述脈沖寬度選擇單元輸入控制信號，所述控制信號利用多個電壓生成，所述設定脈沖寬度根據(jù)所述控制信號的電壓來選擇。
4.根據(jù)權利要求1～3中任一項所述的壓電致動器的驅動控制裝置，其特征在于，該驅動控制裝置具備連接于所述壓電元件的一個端子與高電壓部之間的第1開關單元；連接于所述壓電元件的另一個端子與高電壓部之間的第2開關單元；連接于所述壓電元件的另一個端子與低電壓部之間的第3開關單元；連接于所述壓電元件的一個端子與低電壓部之間的第4開關單元；以及控制所述第1～第4開關單元的柵極驅動器，所述柵極驅動器通過切換如下兩種狀態(tài)，向所述壓電元件施加交替驅動電壓，其中狀態(tài)之一為使第1和第4開關單元接通，使第2和第3開關單元斷開，向所述壓電元件施加第1方向的電荷，狀態(tài)之二為使第1和第4開關單元斷開，使第2和第3開關單元接通，向所述壓電元件施加與所述第1方向相反方向的第2方向的電荷，所述脈沖寬度設定單元為了抑制所述第1開關單元和第4開關單元同時向所述壓電元件的一個端子通電的貫通電流，和抑制所述第2開關單元和第3開關單元同時向所述壓電元件的另一個端子通電的貫通電流，生成插入所述驅動脈沖信號的周期中的死區(qū)，使該死區(qū)可變，以使所述驅動脈沖信號變?yōu)樗鲈O定脈沖寬度。
5.根據(jù)權利要求1～4中任一項所述的壓電致動器的驅動控制裝置，其特征在于，所述振動體激勵基于兩個振動模式的混合的橢圓振動，所述驅動信號為單相。
6.一種電子設備，其特征在于，該電子設備具備壓電致動器；由該壓電致動器驅動的被驅動體；以及權利要求1～5中任一項所述的壓電致動器的驅動控制裝置。
7.根據(jù)權利要求6所述的電子設備，其特征在于，該電子設備是鐘表，該鐘表具備計時部以及計時信息顯示部，其顯示由所述計時部計時的計時信息。
8.一種壓電致動器的驅動控制方法，所述壓電致動器具備振動體，該振動體具有壓電元件，通過向該壓電元件提供驅動脈沖信號來進行振動，所述振動體的振動被傳遞到被驅動體，其特征在于，從預先設定的多個設定脈沖寬度中，選擇使所述驅動脈沖信號為大致恒定的頻率時的脈沖寬度，進行切換，在所述多個設定脈沖寬度中，包含使所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方為第1驅動狀態(tài)的第1脈沖寬度、和使所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方為與所述第1驅動狀態(tài)不同的第2驅動狀態(tài)的第2脈沖寬度，使一定期間中選擇所述第1脈沖寬度的第1脈沖寬度選擇期間與選擇所述第2脈沖寬度的第2脈沖寬度選擇期間的比率可變。
9.根據(jù)權利要求8所述的壓電致動器的驅動控制方法，其特征在于，在所述多個設定脈沖寬度中包含第3脈沖寬度，該第3脈沖寬度使所述被驅動體和所述壓電致動器中的任一方為與所述第1驅動狀態(tài)和所述第2驅動狀態(tài)不同的第3驅動狀態(tài)，在一定期間內切換所述第1脈沖寬度與所述第3脈沖寬度，并且在一定期間內切換所述第2脈沖寬度與所述第3脈沖寬度，分別使一定期間中的所述第1脈沖寬度選擇期間與選擇所述第3脈沖寬度的第3脈沖寬度選擇期間的比率、以及一定期間中的所述第2脈沖寬度選擇期間與選擇所述第3脈沖寬度的第3脈沖寬度選擇期間的比率可變。
10.根據(jù)權利要求8或9所述的壓電致動器的驅動控制方法，其特征在于，根據(jù)利用多個電壓生成的控制信號的對應電壓，來選擇所述設定脈沖寬度。
11.根據(jù)權利要求8～10中任一項所述的壓電致動器的驅動控制方法，其特征在于，該驅動控制方法設置連接于所述壓電元件的一個端子與高電壓部之間的第1開關單元；連接于所述壓電元件的另一個端子與高電壓部之間的第2開關單元；連接于所述壓電元件的另一個端子與低電壓部之間的第3開關單元；連接于所述壓電元件的一個端子與低電壓部之間的第4開關單元；以及控制所述第1～第4開關單元的柵極驅動器，所述柵極驅動器通過切換如下兩種狀態(tài)，向所述壓電元件施加交替驅動電壓，其中狀態(tài)之一為使第1和第4開關單元接通，使第2和第3開關單元斷開，向所述壓電元件施加第1方向的電荷，狀態(tài)之二為使第1和第4開關單元斷開，使第2和第3開關單元接通，向所述壓電元件施加與所述第1方向相反方向的第2方向的電荷，為了抑制所述第1開關單元和第4開關單元同時向所述壓電元件的一個端子通電的貫通電流，和抑制所述第2開關單元和第3開關單元同時向所述壓電元件的另一個端子通電的貫通電流，在生成插入所述驅動脈沖信號的周期中的死區(qū)時，可變地生成該死區(qū)，以使所述驅動脈沖信號變?yōu)樗鲈O定脈沖寬度。
全文摘要
本發(fā)明提供壓電致動器的驅動控制裝置、電子設備和壓電致動器的驅動控制方法。本發(fā)明可在簡化控制電路等的結構的同時，容易地控制被驅動體的驅動量和壓電致動器的電流值。在驅動控制裝置中，PWM信號源通過脈沖寬度可變地輸出控制脈沖信號(B)，使選擇作為驅動脈沖信號(I)的脈沖寬度的各設定脈沖寬度(Nr、Wd)的期間(t－n、t－w)的比率可變，所以可自由控制轉子的轉速，另外，還可自由控制流過壓電致動器的電流值。根據(jù)這種結構，不會象控制驅動信號的脈沖寬度和頻率本身時那樣難以限定脈沖寬度和頻率，可容易地進行驅動控制。
文檔編號G04C3/12GK1921282SQ20061011597
公開日2007年2月28日 申請日期2006年8月22日 優(yōu)先權日2005年8月22日
發(fā)明者浦野治 申請人:精工愛普生株式會社