专利名称：压电致动器的驱动控制方法、驱动控制装置和电子设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及压电致动器的驱动控制方法、压电致动器的驱动控制装置和电子设备。
背景技术：
由于压电元件在将电能转换为机械能的效率和响应性等方面优良，因此近年来开发出了设置有具有压电元件的振动体并将该振动体的振动传递至转子等被驱动体来进行驱动的压电致动器(超声波电机)。压电致动器的利用今后必将扩大到照相机、打印机、电子表以及玩具等各种电子设备中。
这里，公知有一种利用压电振动体的谐振的谐振型压电致动器，在该压电致动器中，需要使供给压电元件的驱动信号和由压电振动体的振动状态所获得的检测信号的相位差以适合于驱动的值而基本保持恒定，以实现预定的振动状态。即，通过规定实现预定驱动状态的最佳相位差，并根据该最佳相位差进行压电致动器的驱动控制。
为了高效率地驱动该压电致动器，需要使供给压电元件的驱动信号的频率位于振动体的谐振点附近，但是由于振动体的谐振点因环境温度和负载等影响而改变，因此公知有通过改变驱动信号的频率(驱动频率)而使相位差为最佳相位差的相位差反馈控制(参照专利文献1和专利文献2)。即在压电致动器的驱动过程中，根据相位差相对于目标相位差的大小而使驱动频率变高或变低。
专利文献1日本特许第2506895号公报专利文献2日本特开昭64-8875号公报但是，实现预定驱动状态的最佳相位差，由于对压电致动器中的振动体的被驱动体所施加压力的个体差异而具有偏差，并且随着振动体和被驱动体之间的磨损等的经时变化而变动。最佳相位差是压电致动器的驱动控制的指标，通过改变该最佳相位差使转矩改变，从而难以实现所期望的驱动效率。即，适合于预定驱动状态的最佳相位差不一定保持恒定。该最佳相位差的变化是由谐振点的变化而引起的，因此尤其在利用谐振的压电致动器中，即使由于谐振点的微小偏移而引起最佳相位差与适当值的微小偏差，也会导致驱动效率的显著降低。
另外，在如上所述的相位差反馈控制中，使驱动频率追随相对于驱动信号和检测信号的相位差的目标相位差的相位差的大小，但是由于驱动状态而存在相位差大小的评价反转的情况，此时驱动频率向与适当的方向相反的方向改变，导致驱动控制不稳定。
即，如图38所示，假设能够通过最佳驱动状态G实现所期望的振动特性，在以预定宽度向预定方向扫描驱动频率时，具有再次达到最佳驱动状态G的目标相位差θ的反转点Pt。此时，驱动频率的追随方向根据在该反转点Pt的前后相对于目标相位差的相位差的大小而反转(对此，以下称为相位差的反转、反转现象等)，在与包含最佳驱动状态G并用于驱动的驱动范围A邻接的范围B中，相对于目标相位差θ的相位差变大(+)，因此，驱动频率向适当方向的反方向即向上升的方向变化，使相位差接近目标相位差θ。其结果导致驱动状态从范围B移动到范围C，在该范围C中，相对于目标相位差θ的相位差的倾斜度与驱动范围A相同，驱动频率向与驱动范围A相同的方向变化，因此驱动状态没有回到驱动范围A，压电致动器以较低的驱动效率在不稳定的状态下进行驱动。该范围C和范围B的驱动频率和相位差与实现所期望的振动特性的要求距离很远。
另外，驱动状态从驱动范围A移动到范围B，是由于在压电致动器的驱动过程中，连续进行通过相位差反馈的驱动频率的追随而导致的，如果固定驱动频率来进行驱动控制，则不太会受到相位差反转的影响，但是，在固定驱动频率的结构中，无法对应于因温度或负载变化而引起的谐振点的改变来调节驱动频率。对于在温度变化较大的环境中进行驱动的情况，以及由于产生较大功率或由于需要连续驱动而发热的情况，仍然需要通过相位差反馈等适当地上下调整驱动频率。
但是，通过相位差反馈对驱动频率进行的可变控制，从而能够对应于温度或负载的变化，但是如上所述，由于相位差评价的反转而导致驱动频率控制方向异常，使驱动状态不稳定，反而成为问题。
这里，作为在相位差中产生反转现象的重要原因之一，考虑到振动体的装配误差。即，考虑到如下原因作为振动体的结构，具有使多个压电元件夹持加强板而贴合的结构等，由于贴合误差而造成各压电元件的相位发生偏移，并且该相位偏移进行了积累。
另外，如专利文献2那样，存在不是将相位彼此不同的两个驱动信号提供给压电元件，而是以纵向振动的谐振点和弯曲振动的谐振点之间的频率生成一个驱动信号来驱动压电元件的情况，但该情况下，由于纵向振动的相位与弯曲振动的相位的合成也足以导致相位差反转。
发明内容
鉴于上述问题，本发明目的在于提供一种能够根据适合于预定驱动状态的驱动条件的变化而适当且稳定地进行驱动控制的压电致动器的驱动控制方法、压电致动器的驱动控制装置和电子设备。
本发明是一种压电致动器的驱动控制方法，该压电致动器具有通过向压电元件提供驱动信号而进行振动的振动体，并将该振动传递至被驱动体，同时能够检测所述振动体的振动状态，其特征在于，该方法包括初始设定过程，该过程具有对所述驱动信号和表示所述检测出的振动状态的检测信号的相位差实施所述驱动信号的频率扫描，以取得实现预定驱动状态的相位差即最佳相位差的最佳相位差取得过程；以及检测所述驱动信号和所述检测信号的相位差，同时在包含实现所述预定驱动状态的频率的预定范围内朝预定方向实施所述驱动信号的频率扫描，此时检测所述相位差再次达到所述最佳相位差时的相位差反转频率的相位差反转检测过程；以及驱动过程，该过程限制所述驱动信号的频率，以避免其达到在所述相位差反转频率的所述预定的驱动状态侧的值中设定的钳位频率，并且在检测所述驱动信号和所述检测信号的相位差的同时，根据所述相位差相对于所述最佳相位差的大小，使所述驱动信号的频率变高或变低，从而使所述驱动信号的频率追随所述相位差；通过以预定的频度进行所述初始设定过程，分别更新所述最佳相位差和所述相位差反转频率。
另外，本发明是一种压电致动器的驱动控制装置，该装置具有通过向压电元件提供驱动信号而进行振动的振动体，并将该振动传递至被驱动体，同时能够检测所述振动体的振动状态，其特征在于，该装置包括初始设定单元，其具有检测所述驱动信号和表示所述检测出的振动状态的检测信号的相位差的相位差检测单元；实施所述驱动信号的频率扫描，根据通过所述相位差检测单元进行的所述相位差的检测而取得实现预定驱动状态的相位差即最佳相位差的最佳相位差取得单元；以及检测所述驱动信号和所述检测信号的相位差，同时在包含实现所述预定驱动状态的频率的预定范围内朝预定方向实施所述驱动信号的频率扫描，此时检测所述相位差再次达到所述最佳相位差时的相位差反转频率的相位差反转检测单元；控制单元，其根据所述最佳相位差设定所述驱动信号的频率；以及频度控制单元，其通过以预定的频度进行所述初始设定单元的处理，分别更新所述最佳相位差和所述相位差反转频率；所述控制单元具有钳位单元，其限制所述驱动信号的频率，以避免其达到在所述相位差反转频率的所述预定的驱动状态侧的值中设定的钳位频率，所述控制单元实施通过所述钳位单元对所述驱动信号的频率的限制，并且在通过所述相位差检测单元检测所述相位差的同时，根据所述相位差相对于所述最佳相位差的大小，使所述驱动信号的频率变高或变低，从而使所述驱动信号的频率追随所述相位差。
根据这些发明，即使在实现预定驱动状态的最佳相位差，由于摩擦所引起的振动体和被驱动体的加压条件变化，或者压电致动器的连续驱动所引起的温度变化等原因而改变的情况下，也能够在初始设定中以预定频度进行最佳相位差的取得，更新最佳相位差并校正为合适的最佳相位差，因而能够根据该最佳相位差，实施适当的驱动控制，通过被驱动体的驱动所需的适当的驱动力(转矩)，实现所需的驱动效率。
另外，预定频度例如是每隔几分钟～几小时等的一定期间，或者根据压电致动器的起动次数、执行预定动作的次数等来规定。
此外，在初始设定中也实施相位差反转检测。即，对在初始设定中进行了初始化(更新)的最佳相位差，检测发生相位差反转时的频率，因而使相位差反转频率也随着最佳相位差的更新而更新。
具体而言，在相位差反转检测过程中，检测驱动信号和检测信号的相位差并进行驱动频率扫描，此时，在相位差再次达到最佳相位差的情况下，检测相位差反转频率，作为产生相位差反转的频率。另外，在初始设定后的驱动控制中，为了防止相位差相对于最佳相位差的大小的反转，限制驱动频率以避免驱动信号的频率达到根据相位差反转频率进行设定的钳位频率，同时进行使驱动信号的频率追随相位差的控制。从而能够防止由于相位差的评价所涉及的反转现象而引起的驱动频率反向变化的异常处理，能够稳定地实施驱动控制。另外，相位差反转频率和钳位频率可以相同。
如上所述，在由于磨损等经时变化或温度变化等原因而使谐振点和最佳相位差改变的情况，以及作为压电致动器的振动特性有时相位差在频率扫描时反转的情况下，能够很好地应对。因此，不论压电致动器的使用环境或压电致动器的驱动时间等如何，都能够进一步扩大压电致动器的使用范围(能够长时间连续驱动)，提高可靠性并降低成本。
这里，在这样的本发明中，对表示振动体的振动状态的检测信号的相位，和驱动信号的相位进行比较，由于进行以最佳相位差为目标的相位差反馈控制，所以能够将表示为压电致动器的电流值或被驱动体的驱动量(转速等)的驱动效率控制为所期望的值。从而能够控制被驱动体的速度。
在本发明的压电致动器的驱动控制方法中，优选的是，所述压电致动器被装入具有计时部和显示通过所述计时部计时的计时信息的计时信息显示部的计时装置中，以驱动所述计时信息显示部，所述最佳相位差取得过程具有移动量复原过程，该过程使在实施该最佳相位差取得过程期间移动的所述被驱动体的位置返回到该最佳相位差取得过程开始时的位置，在所述驱动过程中，按照实施所述初始设定过程期间的时间，根据从所述计时部发出的指令值，控制该被驱动体的移动量。
根据本发明，在手表等计时装置中，在组装有与指针等计时信息显示部联动的齿轮等作为被驱动体的压电致动器中，由于能够消除初始设定过程中的被驱动体的移动量，因而能够消除由于实施初始设定过程而引起的指针运转误差和手表故障。
在本发明的压电致动器的驱动控制方法中，优选的是，在所述相位差反转检测过程中，将从所述钳位频率到所述相位差反转频率的值存储于存储单元中。
另外，在本发明的压电致动器的驱动控制装置中，优选的是，所述控制单元具有预先存储从所述钳位频率到所述相位差反转频率的值的存储单元。
根据这些发明，通过存储从钳位频率到相位差反转频率的值，不需要根据相位差反转频率在每次相位差反馈时设定钳位频率，能够简化结构。
在本发明的压电致动器的驱动控制方法中，优选的是，所述被驱动体的驱动方向能够在正方向和反方向之间切换，所述初始设定过程在所述被驱动体的驱动方向被切换时进行。
另外，在本发明的压电致动器的驱动控制装置中，优选的是，所述被驱动体的驱动方向能够在正方向和反方向之间切换，所述初始设定单元在所述振动状态切换时使用。
根据这些发明，在被驱动体的驱动方向被切换时，再次实施初始设定，更新最佳相位差和相位差反转频率，因此即使在正方向和反方向驱动被驱动体时的振动件的振动状态特性不同(非对称)的情况下，也能够使驱动控制的适当性和稳定性不受到损害。
在本发明的压电致动器的驱动控制装置中，优选的是，所述振动体以多个振动模式振动，所述驱动信号为单相。
根据本发明，通过供给单相驱动信号，以多个振动模式驱动压电元件，因此与使用多相驱动信号的情况相比，能够简化结构。
在本发明的压电致动器的驱动控制装置中，优选的是，所述振动体形成为大致平面矩形状，所述多个振动模式为沿着所述振动体的长度方向伸缩的纵向振动和相对于所述长度方向弯曲的弯曲振动的混合模式。
根据本发明，通过向振动体供给纵向振动的谐振点和弯曲振动的谐振点之间的频率的驱动信号，能够实现振动体的一部分的椭圆运动，因而能够以简单的结构高效率地驱动转子等被驱动体。
这里，根据这样的供给单相驱动信号的纵向振动和弯曲振动的混合模式可知，由于纵向振动的相位和弯曲振动的相位的合成，而易于发生驱动信号和检测信号的相位差的反转，因此，通过进行如上所述的相位差反转频率的检测，以及根据基于该相位差反转频率或钳位频率的钳位处理等，实施稳定驱动的效果就更加明显。
本发明的电子设备的特征在于，具有压电致动器、由该压电致动器驱动的被驱动体以及所述压电致动器的驱动控制装置。
根据本发明，由于具有所述的压电致动器的驱动控制装置，从而能够享受如上所述的作用和效果。
即，能够根据磨损、负载变化等的经时变化和温度变化，实施适当的稳定的驱动控制，并且适用于在温度变化剧烈的室外等环境中使用的、或者在由于携带姿势而引起负载变化的、由于投入大功率或连续驱动而易于发热的各种电子设备。作为这样的电子设备，例如可以列举移动电话、便携信息终端、可动玩具、照相机、打印机等。
本发明的电子设备优选为具有计时部和表示由所述计时部计时的计时信息的计时信息显示部的手表。
根据本发明，通过所述压电致动器，能够准确地驱动构成计时部的齿轮和构成计时信息显示部的指示部件等，可提高可靠性。
并且，如果通过压电致动器驱动时、分、秒等的时刻显示机构，则能够实现准确的指针运转，并且即使在由于连续驱动而发热的情况下，也能够防止驱动控制不稳定。
另外，除了时刻显示机构以外，通过根据日历变化对压电致动器进行间歇驱动，也可用于日、月、星期等日历信息的计时部或者计时信息显示部。
此外，可实现压电致动器的优点，即不受磁性影响，能够利用微小的增量实现较高的响应性，有利于轻薄化小型化，能够实现高转矩等。
另外，所述的压电致动器的驱动控制装置，能够以硬件实现，也可以使用控制程序实现。
在该控制程序中，可以使装入所述驱动控制装置的计算机发挥控制单元和相位差检测单元等的功能。
如果这样构成，则能够获得与所述驱动控制装置同样的作用效果。
这里，该控制程序可以通过网络等装入计算机，也可以通过存储了该程序的计算机可读取的存储介质来进行装入。
如果将通过这样的存储介质或英特网等通信手段提供的控制程序等装入手表或便携设备中，则能够仅通过改变程序而获得如上所述的作用效果，并且也可以选择在出厂时或者使用者所期望的控制程序来进行装入。此时，由于能够仅通过改变程序而制造控制方式不同的各种手表或便携设备，因而能够实现零部件的通用化等，并且大幅度降低产品展开时的制造成本。
根据本发明，能够根据适合于预定驱动状态的相位差等驱动条件的变化，实施适当的驱动控制，并且每当使驱动频率追随相位差时，即使在温度或负载变化时，也能够稳定地实施驱动控制。
图1是本发明第一实施方式的手表的外观图。
图2是第一实施方式的压电致动器单元的立体图。
图3是第一实施方式的压电致动器单元的俯视图。
图4是表示第一实施方式的压电致动器的驱动控制装置的结构的框图。
图5(A)是针对第一实施方式的振动体，表示驱动频率和阻抗的关系的曲线图，(B)是针对第一实施方式的振动体，表示驱动频率和纵向振动以及弯曲振动的振幅的关系的曲线图。
图6是表示具有第一实施方式的压电致动器的驱动控制装置的控制器的主要结构的框图。
图7是表示第一实施方式的压电致动器的驱动控制装置的最佳相位差取得过程的流程图。
图8是表示第一实施方式的压电致动器的驱动控制装置的驱动过程的流程图。
图9是表示第一实施方式的压电致动器的驱动特性的变化的图。
图10是表示本发明第二实施方式的压电致动器的驱动控制装置的结构的框图。
图11是表示本发明第三实施方式的驱动控制装置的结构的框图。
图12是表示本发明第三实施方式的压电致动器的驱动控制装置的最佳相位差取得过程的流程图。
图13是表示本发明第四实施方式的驱动控制装置的结构的框图。
图14是表示本发明第五实施方式的压电致动器的驱动控制装置的结构的框图。
图15是表示具有第五实施方式的压电致动器的驱动控制装置的控制器的主要结构的框图。
图16是针对第五实施方式的振动体，表示驱动信号的频率扫描时的相位差、转子的转速和电流值的变化的曲线图。
图17是图16的曲线图的要部放大图。
图18是表示第五实施方式的存储单元所存储的表格信息的图。
图19是表示第五实施方式的压电致动器的初始化模式的驱动控制的流程图。
图20是表示第五实施方式的压电致动器的驱动模式的驱动控制的流程图。
图21是表示第五实施方式的压电致动器的驱动特性的曲线图。
图22是与图21进行比较的图，表示在第五实施方式的压电致动器中未实施驱动频率限制时的驱动特性。
图23是表示本发明第六实施方式的压电致动器的驱动控制装置的结构的框图。
图24是表示本发明第七实施方式的驱动控制装置的结构的框图。
图25是表示本发明第八实施方式的驱动控制装置的结构的框图。
图26是表示本发明第九实施方式的压电致动器的驱动控制装置的结构的框图。
图27是表示具有第九实施方式的压电致动器的驱动控制装置的控制器的主要结构的框图。
图28是表示第九实施方式的压电致动器的驱动控制装置的最佳相位差取得过程和相位差反转检测过程的流程图。
图29是表示第九实施方式的压电致动器的驱动控制装置的驱动过程的流程图。
图30是表示第九实施方式的变形例的最佳相位差取得过程和相位差反转检测过程的流程图。
图31是表示第九实施方式的另一变形例的最佳相位差取得过程和相位差反转检测过程的流程图。
图32是表示本发明第十实施方式的压电致动器的驱动控制装置的结构的框图。
图33是表示本发明第十一实施方式的驱动控制装置的结构的框图。
图34是表示第十一实施方式的压电致动器的驱动控制装置的最佳相位差取得过程的流程图。
图35是表示本发明第十二实施方式的驱动控制装置的结构的框图。
图36是表示本发明第一变形例的驱动过程的流程图。
图37是表示本发明第二变形例的驱动过程的流程图。
图38是表示驱动信号的频率扫描时的相位差、转子的转速(驱动量)和电流值的变化的曲线图。
具体实施例方式下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。
图1是表示本实施方式的电子表1的俯视图。电子表1是作为计时装置的手表(watch)，该电子表1具有作为计时部的机件2、用于显示通常时刻的作为计时信息显示部的表盘3、时针4、分针5、秒针6，此外还具有表示计时时间的秒计时针7A、分计时针7B。在电子表1的壳体上设有旋钮8，并且夹着旋钮8设有计时器的操作按钮9A、9B。
时针4、分针5和秒针6与通常的石英表相同，通过组装有石英振子的电路基板、具有线圈、定子和转子的步进电机、驱动轮系以及电池进行驱动。
驱动秒计时针7A的驱动机构包括压电致动器(超声波电机)20；通过该压电致动器20进行旋转驱动的作为被驱动体的转子30；以及使该转子30的旋转减速并进行传递的减速轮系40。
减速轮系40包括与转子30同轴配置并且与转子30一体旋转的齿轮41；以及与该齿轮41啮合并且固定于秒计时针7A的旋转轴上的齿轮42。
另外，压电致动器20、转子30和齿轮41，如图2、3所示，成为压电致动器单元10的一部分。
压电致动器单元10包括固定于电子表1的底板等上的支撑板11；固定于支撑板11上的压电致动器20；旋转自由地安装于支撑板11上的转子30和齿轮41。
另外，齿轮41的旋转能够通过配置于齿轮41上方的旋转传感器15进行检测。
支撑板11为了减轻重量而形成有孔12，并且通过螺丝等固定部件13固定于底板等上。另外，在支撑板11上固定有安装了压电致动器20的间隔部14。
压电致动器20如图2、3所示，具有由大致矩形板状的加强板21和粘接于加强板21的两面的压电元件22构成的振动体20A。
在加强板21的长度方向的大致中央形成有朝两侧突出的臂部23，这些各臂部23通过螺丝24固定于所述间隔部14上。另外，具有臂部23的加强板21由导电性金属构成，臂部23也可以用作向压电元件22施加驱动信号的电极。
在加强板21的长度方向一侧的端部，具体而言是在与转子30相对置的端部上，形成有沿着加强板21的长度方向突出的突起25，突起25与转子30的侧面抵接。该突起25在设定了与转子30的相对位置的状态下，被弹簧等任意的施力单元施力，使其以预定力与转子30的外周面抵接，通过在突起25和转子30的侧面之间作用适当的摩擦力，能够使振动体20A的振动高效地传递至转子30。
另外，在本实施方式中，在转子30的外周面上形成有槽31(图2)，在该槽31的局部设置突起25。在如电子表1掉落时那样对压电致动器20产生冲击的情况下，能够通过该槽31进行引导，以避免突起25与转子30的抵接面分离。
压电元件22形成为大致矩形板状，并且与加强板21两面的大致矩形状部分粘接。在压电元件22的两面上通过电镀、溅镀、蒸镀等形成电极。
另外，在压电元件22的加强板21侧的面上，在其整个面上形成一个电极，通过与该电极接触的加强板21和臂部23，与驱动控制装置50(图4)电连接(参照图4中N)。
另外，在压电元件22表面侧的面上，如图3所示形成有分割为五部分的电极。即，压电元件22表面侧的电极在压电元件22的宽度方向上大致三等分，由其中央的电极形成驱动电极221。另外，驱动电极221两侧的电极在压电元件22的长度方向上大致二等分，在压电元件的对角线上形成彼此成对的驱动电极222和驱动电极223。
这些驱动电极221、222、223分别通过导线等与驱动控制装置50连接(参照图4中P1～P3)，并在其与加强板21(参照图4中N)之间施加电压。另外，驱动控制装置50的电源设置有三个，分别用于在驱动电极221和加强板21之间、驱动电极222和加强板21之间、驱动电极223和加强板21之间施加电压。
在这样的电子表1中，通过驱动控制装置50(图4)向压电致动器20供给单相驱动信号，使转子30旋转驱动。
这里，根据使秒计时针7A向预定的正方向旋转或者向反方向旋转，选择性地使用设置于压电元件22上的驱动电极222、223，根据此时的振动体20A的振动状态，使转子30向两方向旋转驱动。
即，在振动体20A由于正方向状态而向正方向驱动时，将驱动电极221和驱动电极222作为施加电压的对象，根据通过压电元件22的伸缩使振动体20A产生的纵向振动和弯曲振动的混合模式的相位差，使振动体20A的突起25描画相对于压电元件22的长度方向的中心线倾斜的大致椭圆轨迹E(图3)。在该轨迹E的一部分上，突起25推压转子30，从而使转子30正方向旋转(图3中箭头方向)。
另一方面，在振动体20A由于反方向状态而向反方向驱动时，代替驱动电极222而以驱动电极223作为施加电压的对象，驱动电极222和驱动电极223具有以压电元件22的长度方向的中心线为轴的线对称位置关系，因此，在相对于纵向振动的交叉方向产生与对驱动电极222施加电压的情况大致线对称的弯曲振动。从而使振动体20A的突起25的轨迹成为与对驱动电极222施加电压的情况大致线对称地倾斜的大致椭圆轨迹，使转子30反方向旋转驱动。
通过这样的转子30的旋转，使与转子30一体的齿轮41也旋转，齿轮42随着齿轮41的旋转而旋转，向正方向或反方向驱动秒计时针7A。
另外，表示振动体20A的振动状态的检测信号(振动信号)，在转子30正转时通过未施加驱动信号的驱动电极223进行检测，在转子30反转时通过未施加驱动信号的驱动电极222进行检测。
下面参照图4对压电致动器20的驱动控制装置50的结构进行说明。
图4中，驱动控制装置50包括电压控制振荡器(VCO)51；脉冲控制电路52；栅极驱动器53；电源54；开关电路55；带通滤波器(BPF)56；信号放大器(AMP)57；相位差检测单元60；以及作为控制单元的控制器65。
电压控制振荡器51是能够根据所施加的电压而改变输出的信号的频率的振荡器，生成压电致动器20的驱动信号。
另外，考虑振动体20A的纵向振动的谐振点和弯曲振动的谐振点等，决定驱动信号的频率(驱动频率)。
图5(A)表示振动体20A的驱动频率和阻抗的关系，图5(B)表示振动体20A的驱动频率和纵向振动的振幅以及弯曲振动的振幅的关系。
如图5(A)所示，出现两个阻抗相对于驱动频率极小而振幅最大的谐振点，其中频率较低的一方为纵向振动的谐振点，而较高的一方为弯曲振动的谐振点。
即，如果在纵向振动的纵向谐振频率fr1和弯曲振动的弯曲谐振频率fr2之间驱动振动体20A，则能够确保纵向振动和弯曲振动两者的振幅，可高效率地驱动压电致动器20。另外，通过使纵向谐振频率fr1和弯曲谐振频率fr2彼此接近，能够设定使纵向振动和弯曲振动的振幅更大的驱动频率。
返回图4，脉冲控制电路52控制由电压控制振荡器51生成的驱动信号，其构成为包括生成用于控制后述的开关电路55的切换定时并抑制贯通电流的空载时间的空载时间生成电路521；切换转子30的旋转方向并且输出该指令的正反旋转电路522和电流控制电路523；以及在驱动信号的周期中插入空载时间来规定驱动信号的占空比的电流控制电路524。
正反旋转电路522根据控制信号，将切换转子30的旋转方向的指令值向第二栅极驱动器53B输出。具体而言，在转子30的正旋转时将分别对应于驱动电极221、222的指令值向第二栅极驱动器53B输出，在转子30的反旋转时选择分别对应于驱动电极221、223的信号向第二栅极驱动器53B输出。
栅极驱动器53是根据从脉冲控制电路52输出的驱动信号对开关电路55的导通截止进行控制的驱动电路，在本实施方式中具有两个，即第一栅极驱动器53A和第二栅极驱动器53B。
并且，从脉冲控制电路52输入到第二栅极驱动器53B的驱动信号经由反相器(NOT电路)IV，成为与输入到第一栅极驱动器53A的驱动信号反转的信号。
电源54在本实施方式中，由用于转子30的正反旋转时的第一电源541、仅用于转子30的正旋转时的第二电源542以及仅用于转子30的反旋转时的第三电源543构成，通过这些第一、第二、第三电源541、542、543，对压电致动器20施加电源VDD和VSS之间的电位差的电压，或者电源VDD和GND之间的电位差的电源电压。
开关电路55包括由P沟道MOS-FET构成的开关551、552、555、557；和由N沟道MOS-FET构成的开关553、554、556、558。这些各开关551～558通过控制由第一栅极驱动器53A和第二栅极驱动器53B施加给栅极的电压来进行导通截止控制。
另外，第二栅极驱动器53B与正反旋转电路522连接，在转子30的正旋转时，仅驱动开关552、553(图4中P1)和开关555、556(P2)。
即，在转子30的正旋转时，驱动开关551、554的第一栅极驱动器53A，与驱动开关552、553(P1)和开关555、556(P2)的第二栅极驱动器53B，以相互反转的驱动信号工作，因此，相同的P沟道MOS-FET的开关551、552在一个开关551导通的情况下，另一个开关552截止。另外，相同的P沟道MOS-FET构成的开关551、555也同样。
并且，同样地，N沟道MOS-FET的开关553、554在一个开关553导通的情况下，另一个开关554截止(N沟道MOS-FET的开关556、554也同样)。
并且，串联连接的开关551、554在一方导通的情况下，另一方截止。同样地，串联连接的开关552、553，或者，开关555、556也在一方导通的情况下，另一方截止。
这些开关551～554(或者开关551、555、556、554)通过第一栅极驱动器53A和第二栅极驱动器53B与压电元件22桥接，由位于桥的对角上的一对开关551、553(或者开关551、556)构成的开关电路，和由另一对开关552、554(或者开关555、554)构成的开关电路，交替进行导通截止控制。由此，由电源54施加的预定的电源电压变换为交变的矩形波电压，施加子压电致动器20。即通过第一电源541和第二电源542，在驱动电极221、222和加强板21(图2)之间对压电元件22施加交流电压，使转子30正方向旋转。
另一方面，在转子30的反旋转时，第二栅极驱动器53B代替开关555、556(P2)而驱动开关557、558(P3)，开关551、552、553、554(或者开关551、557、558、554)与压电元件22桥接，由开关551、553(和开关551、558)构成的开关电路，和由开关554、552(或者开关554、557)构成的开关电路，交替进行导通截止控制。即通过第一电源541和第三电源543，在驱动电极221、223和加强板21(图2)之间对压电元件22施加交流电压，使转子30反方向旋转。
另外，在进行各开关551～558的导通截止切换时，如果串联连接的开关551、554和开关552、553(或者开关555、556和开关557、558)同时导通，则会流过贯通电流。由于该贯通电流不能够用于压电致动器20的驱动工作，因此导致消耗功率的浪费，并且成为导致开关元件烧坏等的原因。因此，在脉冲控制电路52中，一个开关截止后，在经过预定时间(空载时间)之后，使另一个开关导通，从而防止贯通电流。
带通滤波器(单峰滤波器)56是根据压电致动器20的振动状态，仅使所检测出的检测信号中包含在预定的频率范围的频率的检测信号通过，而使其他频率的信号衰减的滤波器。
另外，检测信号根据转子30的正转或反转，通过驱动电极222、223中未供给驱动信号的一方(参照图4中P2、P3)进行检测。这里，检测信号以臂部23(图5中N)的电位作为基准信号，通过相对于该基准信号的驱动电极222的电位的差，或者相对于基准信号的驱动电极223的电位的差，即，相对于臂部23的驱动电极222、223的差动信号来进行检测。
通过带通滤波器56的检测信号由信号放大器57进行放大。
相位差检测单元60包括相位控制器61；移相器62；相位比较器63；以及低通滤波器(LPF)64。
相位控制器61每两个信号周期向移相器62输出控制信号，相应地，移相器62移动预先设定的最佳相位差、检测信号的相位。
相位比较器63对从移相器62输出的检测信号的相位，和从电压控制振荡器51输出的驱动信号的相位进行比较，输出其相位差。这里，如上所述，移相器62仅以最佳相位差移动检测信号的相位，相位比较器63的输出越接近零，则检测信号的相位越接近最佳相位差。
低通滤波器64是仅使预定频率以下的频率的信号通过，而使预定频率以上的频率的信号衰减的滤波器，发挥积分电路的功能。
根据上述的相位差检测单元60，通过移相器62移动的检测信号的相位和驱动信号的相位的差，即与最佳相位差的偏差(大小)通过低通滤波器64向控制器65输出。
控制器65向电压控制振荡器51输出电压信号，以消除与所输入的最佳相位差的偏差。
图6是控制器65的结构概略图，控制器65包括通过相位差检测单元60使驱动信号的频率追随反馈的相位差的频率控制单元651；获得实现预定驱动状态的最佳相位差的最佳相位差取得单元652；使最佳相位差取得的频度规律化的频度控制单元653；以及存储单元654等各个结构。
这里，最佳相位差取得单元652的最佳相位差的取得，通过频度控制单元653以预定频度进行，该频度由通过操作按钮9A(图1)的操作使压电致动器20启动时起的连续驱动时间规定。本实施方式中的频度为连续驱动时间是一小时，该时间存储于存储单元654中。
下面参照图7和图8所示的流程图对通过驱动控制装置50的压电致动器20的作用进行说明。
驱动控制装置50的控制器65分别执行图7所示的最佳相位差取得过程P1和图8所示的驱动过程P2。
控制器65通过频度控制单元653的定时器功能，如图7所示确认从压电致动器20起动开始的经过时间T，即连续驱动时间(步骤S11)，以预定频度实施最佳相位差取得过程P1。即，在连续驱动时间的确认(步骤S11)中，在从压电致动器20起动时起的经过时间T达到存储于控制器65的存储单元654中的连续驱动时间N时(是)，实施最佳相位差取得过程P1，而在未达到时(否)，转入图8所示的驱动过程P2。
另外，经过时间T在压电致动器20起动时初始化为“0”。
在最佳相位差取得过程P1中，通过控制器65的最佳相位差取得单元652驱动控制转子30，调整压电致动器20所期望的驱动状态(本实施方式中驱动效率(转子30的转速)大致最大的状态)。
具体而言，首先将由电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率设定为低频(本实施方式中为230kHz)(步骤S21)，同时成为电流限制为零的状态，根据从旋转传感器15(图2)输入的转速，检测转子30的旋转速度(步骤S22)。在该旋转速度的检测中，使用两个保持转速的变量(Z0、Z1)，在每次检测旋转速度时将该转速代入Z0，并且比较Z0和Z1，当Z0比Z1大时将Z0代入Z1。由此，在扫描驱动频率的过程中，逐次将暂时的最大旋转速度相关的转速代入Z1使其更新。
然后，比较Z0和Z1(步骤S23)，当Z0(本次检测时的转速)与Z1(作为暂时的最大旋转速度相关的转速而保持的值)相同或者比Z1小时(否)，由于还不能够检测到旋转速度的峰值，因而使驱动频率以预定幅度提高(步骤S24)，并继续进行扫描(sweep)。本实施方式中，扫描时的驱动频率的提高幅度为0.5kHz，驱动频率从230kHz到280kHz单向扫描。另外，当进行上述和下述的驱动频率扫描时，也可以从高频降到低频。
另一方面，在步骤S23中，当Z0比Z1小时(是)，由于判断为旋转速度超过峰值，因而将根据到上次检测时为止的数据而暂时保持的Z1确定为表示最大旋转速度(最大驱动效率)的转速，并转入下一步骤S25。
在步骤S25中，固定为转速为Z1的频率fd，在该状态下，通过相位比较器63测定相位差(步骤S26)。将这里测定的相位差规定为最佳相位差，存储于控制器65的存储单元654(步骤S27)。另外，在利用谐振的压电致动器20中，需要使驱动频率和检测信号的相位差以适于驱动的值大致保持恒定，来实现预定的振动特性，因此保持于存储单元654中的最佳相位差被用作驱动控制装置50的驱动控制指标。在同样规格的压电致动器20中，由于形状和装配误差等，实现预定驱动状态的最佳相位差也不同，因此通过实施最佳相位差取得过程P1，能够消除由于个体差异而引起的振动特性的偏差。
最后使经过时间T复位成“0”(步骤S28)。
如上所述完成最佳相位差取得过程P1，转入驱动过程P2。
在图8所示的驱动过程P2中，通过频率控制单元651，首先将在所述最佳相位差取得过程P1中存储于控制器65的最佳相位差设置于移相器62(图4)中(步骤S31)。并且，从230KHz开始扫描驱动频率(S32)，通过相位差检测单元60(图4)和频率控制单元651(图6)实施相位差反馈控制。具体而言，在使从相位比较器63输出的相位差为“0”，即，使相位差与设定于移相器62中的最佳相位差一致之前(步骤S33)，以与所述同样的上升幅度扫描驱动频率(步骤S34)。
这样，使相位差与最佳相位差一致(在步骤S33中为“是”)，之后通过相位差检测单元60同样地进行相位差反馈控制，实施使驱动信号的频率追随检测信号和驱动信号的相位差的相位差反馈过程S35。即通过频率控制单元651，控制输入电压控制振荡器51的电压信号，使相位比较器63的输出为零，即，使相位差成为最佳相位差。
另外，在相位差反馈过程S35中，按照每个预定的时钟信号，使表示控制器65的经过时间T的驱动时间计时变量增加一个计数(步骤S351)。
继续进行相位差反馈过程S35，直到表示驱动结束的信号输入控制器65为止(步骤S36)。
这里，当进行压电致动器20的驱动控制时，以驱动信号和检测信号的相位差作为指标(最佳相位差)，进行相位差反馈控制，但是由于压电致动器20的连续驱动，从起动时开始经过预定时间，在突起25和转子30之间产生磨损，或者由于突起25对转子30施力的加压条件等改变而可能使谐振点改变。因此，通过以最初使压电致动器20的驱动效率为最大的相位差，即实现所期望的驱动状态的最佳相位差为目标进行相位差反馈控制，虽然能够适当地驱动控制压电致动器20，但由于振动特性随时间经过而改变，在驱动控制装置50中应当成为指标的能够使驱动效率最大的最佳相位差本身发生变化，而可能导致无法获得适当的转矩。
这样的压电致动器20的驱动特性的经时变化，如图9的曲线图所示。
图9的曲线图中实线所示的转子30的转速、压电致动器20的电流和相位差分别为在压电致动器20起动时的初始状态下扫描驱动频率(曲线图横轴)时的值，图9中，在从该初始状态起一小时后、三小时后扫描驱动频率时的转速、电流和相位差分别由种类不同的虚线表示。
如该曲线图所示，扫描驱动频率时的转速、电流和相位差并非恒定，而是从初始状态起随时间的经过而变化。本实施方式中，压电致动器20的振动体20A的谐振点(图9中转速为2500rpm附近时的驱动频率)初始时为R0，一小时后为R1，三小时后为R3，如此逐渐提高，因此，扫描驱动频率时的转速、电流和相位差也随之漂移。作为它们漂移的重要原因，考虑到例如转子30和振动体20A的突起25之间的磨损，或者突起25对转子30抵接的施加力等的加压条件的改变等。
对应于这样的压电致动器20的驱动特性的经时变化，当驱动过程P2的相位差反馈控制经过预定时间时，控制器65的频度控制单元653判断经过时间T达到连续驱动时间N(图8中步骤S37)，再次实施图7所示的最佳相位差取得过程P1。即，最佳相位差取得过程P1按照每个存储于控制器65中的连续驱动时间(一小时)而重复实施，更新规定为最佳相位差的值。在图9所示的例子中，规定为最佳相位差的值在初始状态下为θ0(约100度)，相比之下，一小时后，实施了最佳相位差取得过程P1后为θ1(约103度)。两小时后、三小时后也定期实施最佳相位差取得过程P1，并且将从起动开始三小时后，实施了最佳相位差取得过程P1后的θ3(约102度)规定为最佳相位差。对于四小时以后的情况也同样地每经一小时即更新最佳相位差。
这样，对应于因经时变化而引起的谐振点的偏移，对作为最佳相位差而保持的值进行校正，因此能够以该最佳相位差为前提适当地进行驱动控制装置50的驱动控制。
根据本实施方式，能够获得如下效果。
(1)驱动秒计时针7A的压电致动器20的驱动控制装置50具有控制器65，并通过该控制器65具有的频度控制单元653以预定频度实施最佳相位差取得过程P1。从而，即使在为了实现预定驱动状态所必需的最佳相位差(本实施方式中为使驱动效率最大所必须的最佳相位差)因经时变化等而改变的情况下，也能够通过每次实施最佳相位差取得过程P1，再次规定最佳相位差而校正为适当的最佳相位差。即，由于能够确保最佳相位差的适当性，因而能够根据该最佳相位差在驱动过程P2中实施适当的驱动控制，从而能够通过转子30驱动所必需的转矩实现所期望的驱动效率。
(2)在驱动控制装置50的驱动过程P2中，不使驱动频率固定，以实现最大效率的最佳相位差为目标值，利用相位差反馈进行驱动频率的追随控制，因此能够最大限度地发挥压电致动器20的驱动性能，使驱动效率最大。
(3)将驱动控制装置50装入作为手表的电子表1中，从而能够与负载等的变动无关地进行适当的驱动控制，能够增大上述效果。
本实施方式的驱动控制装置50适用于能够在温度变化剧烈的室外等环境中使用的、或者根据携带姿势而引起负载变化的手表，特别适用于投入大功率或者因连续驱动而使转子30和振动体20A的突起25磨损或易于发热的秒针驱动。由此，能够实现准确而稳定的指针运转。
(4)供给压电致动器20的压电元件22的驱动信号的频率位于纵向振动的谐振频率fr1和弯曲振动的谐振频率fr2之间，因此能够使纵向振动和弯曲振动两者的振幅增大，提高压电致动器20的驱动效率，并且，由于通过一个驱动信号驱动压电致动器20，所以能够简化结构。
此外，像这样在利用谐振的情况下，驱动频率的范围狭窄，驱动频率的控制困难，由于经时变化和个体差异引起谐振点偏差而容易导致驱动状态不稳定，因此通过驱动控制装置50确保驱动控制的适当性和稳定性的效果非常显著。
另外，驱动控制装置50除了压电致动器20以外，还可以作为利用谐振的压电致动器的驱动控制装置而通用。
(5)另外，电子表1的时针4、分针5和秒针6等的驱动单元通常采用步进电机，但可以将该步进电机替换为压电致动器20，从而使电子表1进一步实现薄型化，并且由于压电致动器20与步进电机相比很难受磁性影响，因此能够提高电子表1的高抗磁化性能。
下面对本发明的第二实施方式进行说明。
另外，在以下的说明中对于和已经说明的实施方式相同的结构标以相同的符号并省略或简略说明。
在第一实施方式中，进行用于以最大效率驱动压电致动器20的驱动控制，但是在第二实施方式中，与第一实施方式的不同之处在于，使由压电致动器20驱动的被驱动体的驱动量能够调整地进行驱动控制。
图10是表示第二实施方式的压电致动器20的驱动控制装置50A的结构的框图。
驱动控制装置50A除了前述的驱动控制装置50(图4)的结构以外，还具有检测流过压电致动器20部分的电流的电流检测器71；输出电流指令值的电流指令值源72；以及根据由电流检测器71检测的电流值和从电流指令值源72输出的电流指令值，对控制器65输出控制信号的电流控制器73。
另外，在控制器65中，根据电流控制器73的输出信号，向电压控制振荡器51输出电压信号。即在本实施方式中进行基于压电致动器20的电流值的反馈控制。
在这样的本实施方式中，除了前述效果以外，还具有如下效果。(6)控制器65向电压控制振荡器51输出的电压信号能够根据压电致动器20的电流值进行调整，因此能够对压电致动器20的振动状态进行控制，由此能够对转子30的转速等进行控制。从而能够将压电致动器20也用作需要进行速度调整(速度控制)的以转子30为代表的被驱动体的驱动源。并且，能够通过这样的电流值的反馈，对压电致动器20进行适当且稳定的驱动控制。
下面对本发明的第三实施方式进行说明。
在第三实施方式中，通过与第二实施方式不同的方法，与第二实施方式基本一样地，使作为压电致动器20的被驱动体的转子的转速能够调整地进行驱动控制。
图11表示第三实施方式的驱动控制装置50B。
驱动控制装置50B除了前述驱动控制装置50(图4)的结构以外，还具有检测转子的转速的转速检测器81；输出转速指令值的转速指令值源82；以及根据由转速检测器81检测的转速和从转速指令值源82输出的转速指令值，对控制器65输出控制信号的转速控制器83。
转速检测器81包含例如在第一实施方式中检测与转子30一体的齿轮41(图2)的转速的旋转传感器15。
图12是表示第三实施方式的最佳相位差取得过程P1’的流程图。
在最佳相位差取得过程P1’中，首先将转速检测器81置零(步骤S20)。此后，与前述的最佳相位差取得过程P1(图7)同样地实施步骤S21～步骤S28。其间，通过转速检测器81持续进行转子30的转速检测。
并且，最后通过转速检测器81、转速指令值源82和转速控制器83，使从步骤S20时刻开始旋转的转子30反转至转速为“0”(移动量复原过程；步骤S29)。此后，当转入驱动过程P2(图8)时，添加了最佳相位差取得过程P1’的所需时间的指令值，通过电路基板的计时部组件输入转速指令值源82，因此能够通过转速控制器83调整转子30的转速。
另外，在驱动过程P2中也通过转速检测器81持续实施转子30的转速检测。
在这样的本实施方式中，除了在第一实施方式中取得的效果以外，还取得了如下效果。
(7)在所述第二实施方式中，控制器65根据流过压电致动器20的电流值进行控制，但是由于压电致动器20通过摩擦使驱动转子30旋转，所以可能发生滑动等，具有仅通过电流值的控制会多少产生误差的问题。对此，根据本实施方式的结构，由于直接对转子30或齿轮41的转速进行检测，因而能够更加精确地进行驱动控制。
(8)在最佳相位差取得过程P1’中，实施步骤S20和步骤S29，在取消最佳相位差取得过程P1’的转子30的旋转以后，在驱动过程P2中根据最佳相位差取得过程P1’的所需时间，调整转子30的转速，因而能够通过最佳相位差取得过程Pl’的实施，消除秒计时针7A的指针运转的误差。
下面对本发明的第四实施方式进行说明。
图13所示的本实施方式的驱动控制装置50C组合了第二实施方式的基于电流值的驱动控制和第三实施方式的基于转速的驱动控制。
即，驱动控制装置50C具有电流检测器71；电流控制器73；转速检测器81；转速指令值源82；以及转速控制器83。
转速控制器83根据来自转速指令值源82的转速指令值和由转速检测器81检测的转速，向电流控制器73输出电流指令值。
电流控制器73根据来自转速控制器83的电流指令值和由电流检测器71检测的电流值，向控制器65输出控制信号。
因此，在本实施方式的反馈控制中，以基于转子转速的控制循环为主循环，而以基于电流值的控制循环为副循环。
在这样的本实施方式中，除了在前述第一～三的各实施方式中取得的效果以外，还取得了如下效果。
(9)根据由压电致动器20旋转驱动的转子30的转速，和流过压电致动器20的电流值这两个参数，控制压电致动器20的振动状态，因而能够更加精确地控制转子的转速(旋转速度)。
下面对本发明的第五实施方式进行说明。在前述的第一～第四实施方式中，以预定频度反复取得最佳相位差是共同特征，而从该第五实施方式到第八实施方式的共同特征在于，取得在驱动频率扫描时发生相位差反转的频率，根据该频率对相位差反馈的驱动频率进行钳位。
在本实施方式中说明的压电致动器的驱动控制装置和驱动控制方法，与前述第一实施方式同样地，能够适用于驱动时针1的秒计时针7A的压电致动器20。因此，除了参照第一实施方式所示的图1～图3和图5以外，还参照表示本实施方式的特征的图14～图22。
图14表示本实施方式的压电致动器的驱动控制装置50D的结构。
在驱动控制装置50D具有的移相器62’中预先设定了成为压电致动器20的驱动控制的指标的目标相位差。由此，驱动控制装置50D具有的控制器265向电压控制振荡器51输出电压信号，以消除通过低通滤波器64输入的相位差相对于目标相位差的偏差。
图15是作为控制单元的控制器265的结构概略图，控制器265包括以下各个结构通过相位差检测单元60使驱动信号的频率追随反馈的相位差的频率控制单元651；在驱动频率的扫描时检测驱动信号的相位和检测信号的相位的相位差是否取得多次目标相位差的值的相位差反转检测单元655；限制驱动频率的钳位单元656；以及存储有驱动频率的表格信息TBL(图18)的存储单元657。
控制器265内的频率控制单元651发挥使驱动信号的频率追随通过相位差检测单元60反馈的相位差的装置的功能，向电压控制振荡器51输出电压信号，以消除与所输入的目标相位差的偏差。
这里，控制器265具有在压电致动器20的驱动开始时实施的作为第一过程(相位差反转检测过程)的初始化模式M1(图19)；和在初始化模式M1之后工作的作为第二过程的驱动模式M2(图20)。
在存储于存储单元657内的表格信息TBL(图18)中，存储有在预先对供给振动体20A的驱动信号的频率进行扫描时再次达到目标相位差的情况下涉及该相位差的反转的钳位频率。
图16是表示扫描驱动信号的频率时的振动体20A的相位差、转子30的转速、以及流过压电致动器20的电流值的曲线图，图17是图16的要部放大图。另外，该曲线图存在因振动体20A的个体差异而使数值或者增减倾斜度不同的情况。
驱动信号和检测信号的相位差是振动体20A的振动特性指标，在本实施方式中，以转子30的转速大致最大的最佳驱动状态(预定驱动状态)G的相位差作为目标相位差θ(本实施方式中约100度)。当相位差为该目标相位差θ时，通过振动体20A的纵向振动和弯曲振动的谐振，能够以最大效率驱动压电致动器20。
在驱动控制装置50D中，每当进行相位差的反馈控制时，使驱动频率扫描时的相位差的增减倾斜度朝一个方向并包含最佳驱动状态G，设定振动特性稳定的驱动范围A。在该驱动范围A中，在使驱动频率朝上升方向变化时，相位差具有减小的趋势，基于相对于目标相位差θ的相位差的大小的驱动频率的追随方向不反转。
这里，在振动体20A上由于压电元件22和加强板21的贴合误差以及向振动体20A供给一个驱动信号进行驱动而产生的纵向振动的相位和弯曲振动的相位重叠等原因，如图16所示，当从低频率侧沿上升方向扫描驱动频率时，在驱动范围A中，具有在相位差从目标相位差θ减少后，增加而再次达到目标相位差θ的情况(反转点Pt1)。在该反转点Pt1上，相位差增加，与最佳驱动状态G的相位差的倾斜度(减少)相反，从该反转点Pt1到再一次达到目标相位差θ并恢复为反转前的增减倾斜度的复原点Pt2的范围，视为相位差反馈控制不稳定的相位差反转范围Z。
在该相位差反转范围Z的两侧如图17所示设有距离反转点Pt1的相位差反转频率T1具有-0.5kHz的幅度的相位差可逆范围R1，以及距离相位复原点Pt2的复原频率T3具有+0.5kHz的幅度的相位差复原范围R2。即，相位差可逆范围R1的边界值为相位差反转频率T1和从该相位差反转频率T1减去0.5kHz的钳位频率T2，相位差复原范围R2的边界值为复原频率T3和从该复原频率T3增加0.5kHz的复原时钳位频率T4。
列举了包含这些相位差反转频率T1、钳位频率T2、复原频率T3和复原时钳位频率T4的相位差可逆范围R1和相位差复原范围R2的频率，并将它们存储于存储单元657中。
图18表示存储于存储单元657中的数据内容。存储单元657将相位差可逆范围R1和相位差复原范围R2的频率作为表格信息TBL进行存储。
下面参照图19和图20所示的流程图对通过驱动控制装置50D进行的压电致动器20的驱动过程进行说明。
驱动控制装置50D的控制器265在压电致动器20的驱动开始时执行作为第一过程的初始化模式M1(图19)，然后执行作为第二过程的驱动模式M2(图20)。
在图19所示的初始化模式M1中，使转子30旋转，调整压电致动器20的最佳驱动状态(本实施方式中转速大致最大的状态G(图16))，并且在扫描驱动频率时判断驱动频率是否再次达到目标相位差θ而发生相位差大小的评价反转的现象(S41、S42)。这里将目标相位差θ设定于移相器62中。
在这些过程S41、S42中，具体而言，通过控制器265的相位反转检测单元655，从230kHz到280kHz对电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率进行单向扫描(sweep)，同时通过相位差检测单元60进行相位差反馈处理。
并且如图16所示，在发生相位差反转现象的情况下，该相位差反转的判断结果为“是”，生成表格信息TBL(图18)(S43)，将该表格信息TBL存储于存储单元657中(S44)。
另一方面，在未发生相位差反转现象的情况下，该相位差反转的判断结果为“否”，在本实施方式中，将存储单元657中的表格信息TBL的数据删除。
如上所述结束初始化模式M1，转入驱动模式M2。
在图20所示的驱动模式M2中，通过控制器265，从230kHz开始对由电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率进行扫描(S51)，并开始进行使驱动信号的频率追随检测信号和驱动信号的相位差的反馈处理(S52)。
在反馈处理S52中，对控制器265输出的电压信号进行控制(S521)，使相位比较器63的输出为零，即，使相位差成为目标相位差θ，每当生成该电压信号并向电压控制振荡器51输出时，通过钳位单元656判断所要生成的电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL(图18)的频率是否一致(S522)。
当所要生成的电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL的频率不一致时(否)，生成该电压信号并向电压控制振荡器51输出，其结果，改变电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率。
即，当驱动状态为Q1时，存在相位差相对于目标相位差θ较大的正偏差D1，此时，驱动频率向上升的方向变化，使相位差减小。另外，当驱动状态为Q2时，存在相位差相对于目标相位差θ较小的负偏差D2，此时，驱动频率向下降的方向变化，使相位差增大。
只要应当由控制器265生成的电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL的频率不一致，就反复执行这些过程S521和S522。
由此，能够很好地应对由于连续驱动而使振动体20A发热的情况或者因环境温度变化或电子表1的姿态变化而引起的负载变化等导致振动体20A的谐振点变化和振动特性改变的情况。
另外，在此前实施的初始化模式M1中，当不产生相位差反转时，在本实施方式中，不进行电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL内的频率是否一致的判断(S522)，而是在每次输入检测信号时，对控制器265生成的电压信号进行控制(S521)。
但是，在本实施方式中，当未发生相位差反转时，存储单元657的表格信息TBL为空，因此不论是否产生相位差反转，即使对电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL进行对比、判断(S522)，在过程S522中也始终判断为“否”，能够正常地进行驱动控制。
另一方面，当应当由控制器265生成的电压信号与表格信息TBL(图18)的频率一致时(是)，对该电压信号的生成、输出处理进行钳位(S523)。
相应地，维持电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率，限制驱动频率对相位差的追随，因而能够防止驱动频率经过钳位频率T2达到相位差反转频率T1，并防止基于相位差的驱动频率的追随方向反转。
这里，假设在未限制驱动频率对相位差的追随的情况下，存在压电致动器20的驱动状态经过相位差可逆范围R1的驱动状态Q3，移动至驱动状态Q4的可能性。在该驱动状态Q4下，尽管需要降低驱动频率使其接近最佳驱动状态G，但由于相位差相对于目标相位差θ为大(+)，所以导致驱动频率向上升方向变化，使相位差减小。
即在反转点Pt1的前后，基于相位差相对于目标相位差θ的大小的驱动频率的追随方向反转，因此驱动频率朝与适当的方向相反的方向变化，使驱动状态从驱动状态Q4向驱动状态Q5移动，即驱动状态向离开最佳驱动状态G的方向移动。在该驱动状态Q4和Q5之间，相位差的增减倾斜度变化，之后，在目标相位差θ和相位差级别相同的复原点Pt2的前后，通过相位差反馈改变驱动频率，压电致动器20的驱动状态为即使远离最佳驱动状态G，也基本上无法回到最佳驱动状态G的附近的状态。
为了避免该不良情况，如前所述限制驱动频率对相位差的追随。
这里，由于对相位差的追随或温度变化，而以比驱动频率的振动幅度大的幅度(0.5kHz)设定远离相位差反转频率T1的钳位频率T2，如前所述，通过对驱动频率进行限制以避免其达到钳位频率T2，从而能够可靠防止在相位差的评价反转的状态下进行反馈控制。
另外，在钳位后(S523)，返回过程S521，继续进行对应于后面的检测信号的处理，在过程S522中为“否”的情况下，使驱动信号的频率追随相位差。
如上所述，不固定驱动频率而使其追随相位差，能够应对由于温度变化等引起的振动体20A的振动特性的改变，并且即使在相位差发生反转现象的情况下，也能够稳定地驱动控制压电致动器20，而避免在错位的方向上控制驱动频率。
这里，在存储单元657的表格信息TBL(图18)中，除了相位差可逆范围R1之外，也存储有相位差复原范围R2的频率数据，该相位差复原范围R2的值用于下述情况。
例如，优选在参照钳位频率T2对控制器265的电压信号的输出进行钳位时，需要漂移到比复原点Pt2更靠近高频侧的驱动范围J(图16)来进行驱动的情况等，参照该相位差复原范围R2的频率，并限制驱动频率，避免使驱动状态不稳定。即在使驱动频率追随相位差的处理中，在变更驱动频率前，判断所要变更的驱动频率和相位差复原范围R2内的值是否一致，在一致的情况下对处理进行钳位，以维持驱动频率。
如果进行这样的驱动控制，则能够在除去使驱动控制不稳定的相位差反转范围Z的状态下，稳定地进行驱动控制。
另外，在最佳驱动状态位于比复原点Pt2更靠近高频侧，而需要在驱动范围J内驱动压电致动器20的情况下，也可以同样地参照该相位差复原范围R2来进行限制驱动频率的处理。
另外，也可以考虑驱动频率扫描时的相位差如图16所示，反复进行增加、减少，而使相位差增减倾斜度并非恒定的情况，以及相位差相对于所设定的目标相位差(例如图16中的θ’)的评价的反转现象在多个位置发生的情况。
在这种情况下，研究出这些反转位置的相位差可逆范围和相位差复原范围的驱动频率也可以追加到表格信息TBL(图18)中，用于驱动控制。
据此，在除了相位差反转的范围以外的对驱动频率进行扫描的230kHz～280kHz的整个范围内，能够通过驱动控制装置50D驱动控制压电致动器20。
图21是表示压电致动器20的驱动特性的曲线图，图22是表示为了与图21进行比较，在该压电致动器20中，未进行驱动频率限制时的驱动特性的曲线图。在这些图21、图22中，取压电致动器20的连续驱动时间为横轴。
如果实施驱动频率限制，则尽管是在由于连续驱动而使振动体20A易于发热的环境中，也能够如图21所示抑制驱动频率的上下振幅，使转子30的转速稳定。与此相对，在图22中可知，由于伴随着振动体20A发热的温度变化等原因，导致驱动频率上下起伏，不能够在该上下变化的部分使转子30的转速提高，驱动状态非常不稳定。
即，可以确认由于通过所述驱动控制装置50D进行的驱动频率限制，能够不管温度变化等，而稳定地进行压电致动器20的驱动控制。
根据本实施方式，能够获得如下效果。
(10)在压电致动器20的驱动控制装置50D具有的控制器265中，每当使驱动信号的频率追随由相位差检测单元60检测的相位差时，在初始化模式M1中参照存储于存储单元657中的表格信息TBL，实施驱动频率的限制，使得对在追随相位差时驱动频率达到钳位频率T2情况下的驱动频率对相位差的追随进行钳位。因此，在对驱动频率进行扫描时，即使在相对于目标相位差θ的相位差大小的评价发生反转的情况下，也能够防止驱动频率反向变更的异常处理，而实施稳定的驱动控制。
(11)在通过控制器265进行的驱动频率扫描时，将从相位差反转频率T1离开0.5kHz的钳位频率T2设定于最佳驱动状态G侧，能够控制驱动频率对相位差的追随，以避免达到该钳位频率T2的值，因此即使由于驱动频率的变化而使驱动状态接近反转点Pt1，也能够可靠地防止由于相位差的评价的反转现象而使驱动频率向不适当的方向追随。
另外，钳位频率T2优选在振动体20A的短边约为1.98mm、长边约为7mm、目标相位差约为100度、驱动频率约为250kHz的情况下，从相位差反转频率T1离开0.3kHz～0.7kHz的范围。
即在钳位频率T2离开相位差反转频率T1大约超出0.7kHz时，即使环境温度或负载发生很小的变化，也会停止驱动频率对相位差的追随，以后无法进行对应于温度或负载的驱动频率的控制，因此是不理想的。即由于温度或负载的变化有可能造成驱动状态不稳定，并导致驱动控制性能降低。
另一方面，当钳位频率T2从相位差反转频率T1离开的量不足0.3kHz时，由于根据相位差对频率实施可变控制，并且不能够防止驱动频率变为相位反转的频率范围，导致驱动控制不稳定。
(12)控制器265具有在驱动开始时执行的初始化模式M1，在初始化模式M1时，将列举了相位差可逆范围R1的频率的表格信息TBL存储于存储单元657中，因此在压电致动器20每次起动时，能够更新存储单元657的相位差可逆范围R1的信息，并根据压电致动器20的最新状态，实施驱动控制。
这里，也可以研究为以例如每几个小时等预定间隔执行初始化模式M1。
另外，预先将相位差可逆范围R1的频率作为表格信息TBL存储于存储单元657中，因此在控制器265中不需要每次相位差反馈都进行钳位频率T2、复原时钳位频率T4等的设定，从而能够简化结构。
(13)通过在作为手表的电子表1中安装驱动控制装置50D，能够不管温度或负载的变化，而进行稳定的驱动控制，使所述效果更加显著。
本实施方式的驱动控制装置50D适用于在温度变化剧烈的室外等环境中使用的、或者根据携带姿势而引起负载变化的手表，特别适用于投入大功率或者因连续驱动而易于发热的秒针驱动。由此，能够实现准确而稳定的指针运转。
(14)供给压电致动器20的压电元件22的驱动信号的频率位于纵向振动的谐振频率fr1和弯曲振动谐振频率fr2之间，因此能够使纵向振动和弯曲振动两者的振幅增大，提高压电致动器20的驱动效率，并且，由于通过一个驱动信号驱动压电致动器20，所以能够简化结构。
此外，像这样，在利用谐振的情况下，驱动频率的范围狭窄，驱动频率的控制困难，由于温度变化等引起谐振点偏差而容易导致驱动状态不稳定，因此通过驱动控制装置50D确保驱动控制的稳定性的效果非常显著。
另外，驱动控制装置50D除了压电致动器20以外，还可以作为利用谐振的压电致动器的驱动控制装置而通用。
(15)另外，电子表1的时针4、分针5和秒针6等的驱动单元通常采用步进电机，但由于能够将该步进电机替换为压电致动器20，从而使电子表1进一步薄型化，并且由于压电致动器20与步进电机相比很难受磁性影响，因此也能够提高电子表1的高抗磁化性能。
下面对本发明的第六实施方式进行说明。
在第五实施方式中，进行了用于以最大效率驱动压电致动器20的驱动控制，但是在第六实施方式中，与第五实施方式的不同之处在于，使由压电致动器20驱动的被驱动体的驱动量能够调整地进行驱动控制。
图23是表示第六实施方式的压电致动器20的驱动控制装置50E的结构的框图。
驱动控制装置50E除了前述驱动控制装置50D(图14)的结构以外，还具有检测流过压电致动器20部分的电流的电流检测器71；输出电流指令值的电流指令值源72；以及根据由电流检测器71检测的电流值和从电流指令值源72输出的电流指令值，对控制器265输出控制信号的电流控制器73。
另外，在控制器265中，根据电流控制器73的输出信号，对电压控制振荡器51输出电压信号。即在本实施方式中进行基于压电致动器20的电流值的反馈控制。
在这样的本实施方式中，除了前述效果以外，还得到了如下效果。
(16)控制器265向电压控制振荡器51输出的电压信号能够根据压电致动器20的电流值进行调整，因而能够对压电致动器20的振动状态进行控制，由此对转子30的转速等进行控制。因此能够将压电致动器20用作需要进行速度调整(速度控制)的以转子30为代表的被驱动体的驱动源。并且，能够通过这样的电流值的反馈，对压电致动器20进行稳定的驱动控制。
下面对本发明的第七实施方式进行说明。
在第七实施方式中，通过与第六实施方式不同的方法，与第六实施方式基本一样地，使作为压电致动器20的被驱动体的转子的转速能够调整地进行驱动控制。
图24表示第七实施方式的驱动控制装置50F。
驱动控制装置50F除了前述驱动控制装置50D(图14)的结构以外，还具有检测转子的转速的转速检测器81；输出转速指令值的转速指令值源82；以及根据由转速检测器81检测的转速和从转速指令值源82输出的转速指令值，对控制器265输出控制信号的转速控制器83。
转速检测器81具有例如在第一实施方式中对与转子30一体的齿轮41(图2)的转速进行检测的旋转传感器15。
在这样的本实施方式中，除了在第五实施方式中得到的效果以外，还得到了如下效果。
(17)在所述第六实施方式中，控制器265根据流过压电致动器20的电流值进行控制，但是由于压电致动器20通过摩擦使驱动转子30旋转，因此可能发生滑动等，具有仅通过电流值的控制多少会产生误差的问题。对此，根据本实施方式的结构，由于直接对转子30或齿轮41的转速进行检测，因而能够更加精确地进行驱动控制。
下面对本发明的第八实施方式进行说明。
图25所示的本实施方式的驱动控制装置50G组合了第六实施方式的基于电流值的驱动控制和第七实施方式的基于转速的驱动控制。
即，驱动控制装置50G具有电流检测器71；电流控制器73；转速检测器81；转速指令值源82；以及转速控制器83。
转速控制器83根据来自转速指令值源82的转速指令值和由转速检测器81检测的转速，向电流控制器73输出电流指令值。
电流控制器73根据来自转速控制器83的电流指令值和由电流检测器71检测的电流值，向控制器265输出控制信号。
因此，在本实施方式的反馈控制中，以基于转子转速的控制循环为主循环，而以基于电流值的控制循环为副循环。
在这样的本实施方式中，除了在前述第五～七的各实施方式中得到的效果以外，还得到了如下效果。
(18)根据由压电致动器20旋转驱动的转子30的转速，和流过压电致动器20的电流值这两个参数，控制压电致动器20的振动状态，因而能够更加精确地控制转子的转速(旋转速度)。
下面对本发明的第九实施方式进行说明。本实施方式兼具有第一实施方式的特征和第五实施方式的特征。在本实施方式中说明的压电致动器的驱动控制装置和驱动控制方法，与前述第一实施方式同样地，也能适用于驱动时针1的秒计时针7A的压电致动器20。因此，除了参照第一实施方式所示的图1～图3和图5以外，还参照图26～图29。
图26表示第九实施方式的压电致动器的驱动控制装置50H的结构。
图27是作为控制单元的控制器365的结构概略图，控制器365包括如下各结构频率控制单元651；最佳相位差取得单元652；频度控制单元653；相位差反转检测单元655；钳位单元656；以及存储单元658。这里，通过配备最佳相位差取得单元652和相位差反转检测单元655构成初始设定单元。
在存储单元658中存储有与前述存储单元654(图6)的内容和存储单元657(图15)的内容基本相同的内容，即从压电致动器20起动时开始的连续驱动时间(例如一小时)和驱动频率的表格信息。
这里，存储于存储单元658内的表格信息中，存储有在扫描供给振动体20A的驱动信号的频率时再次达到最佳相位差的情况下，如前述图18所示那样涉及相位差反转的钳位频率。即如前述图16和图17所示，在本实施方式中，将转子30转速大致最大的最佳驱动状态(预定驱动状态)G的相位差作为最佳相位差(参照图16、图17中θ)，可以列举出包含前述相位差反转频率T1、钳位频率T2、复原频率T3和复原时钳位频率T4的相位差可逆范围R1和相位差复原范围R2的频率，并将它们存储到存储单元658中。
下面参照图28和图29所示的流程图说明驱动控制装置50H对压电致动器20的作用。
驱动控制装置50H的控制器365分别执行图28所示的最佳相位差取得过程P1、相位差反转检测过程P4以及图29所示的驱动过程P5。
另外，通过配备最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4构成初始设定过程。
控制器365通过频度控制单元653的定时器功能，如图28所示，确认从压电致动器20起动时开始的经过时间T，即连续驱动时间(步骤S11)，以预定频度实施最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4。即，在连续驱动时间的确认(步骤S11)中，在从压电致动器20起动时开始的经过时间T达到存储于控制器65的存储单元658中的连续驱动时间N时(是)，实施最佳相位差取得过程P1，而在未达到时(否)，转入图8所示的驱动过程P2。
另外，经过时间T在压电致动器20起动时被初始化为零。
在最佳相位差取得过程P1中，通过控制器365的最佳相位差取得单元652驱动控制转子30，以调整压电致动器20所期望的驱动状态(本实施方式中驱动效率(转子30的转速)大致最大的状态)。
具体而言，首先将由电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率设定为低频(本实施方式中为230kHz)(步骤S21)，同时成为电流限制为0的状态，根据从旋转传感器15(图2)输入的转速，检测转子30的旋转速度(步骤S22)。在该旋转速度的检测中，使用两个保持转速的变量(Z0、Z1)，在每次检测旋转速度时将该转速代入Z0，并且比较Z0和Z1，当Z0比Z1大时将Z0代入Z1。由此，在扫描驱动频率的过程中，逐次将暂时的最大旋转速度相关的转速代入Z1，使其更新。
然后，比较Z0和Z1(步骤S23)，当Z0(本次检测时的转速)与Z1(作为暂时的最大旋转速度相关的转速而保持的值)相同或者比Z1小时(否)，由于还不能够检测到旋转速度的峰值，因而使驱动频率以预定幅度提高(步骤S24)，并继续进行扫描(sweep)。在本实施方式中，扫描时的驱动频率的提高幅度为0.5kHz，驱动频率从230kHz到280kHz单向扫描。另外，当进行该驱动频率扫描时，也可以从高频降到低频。
另一方面，在步骤S23中当Z0比Z1小时(是)，由于判断为旋转速度超过峰值，因而将根据到上次检测时为止的数据而暂时保持的Z1确定为表示最大旋转速度(最大驱动效率)的转速，转入下一步骤S25。
在步骤S25中，固定为转速为Z1的频率fd，在该状态下，通过相位比较器63测定相位差(步骤S26)。将这里测定的相位差规定为最佳相位差，存储于控制器65的存储单元654中(步骤S27)。根据这里存储的最佳相位差进行下面的相位差反转检测过程P4。
在相位差反转检测过程P4中，在扫描驱动频率时判断驱动频率是否再次达到最佳相位差(参照图16、图17中θ)而发生相位差大小的评价反转的现象(S41、S42)。这里将最佳相位差(θ)设定在移相器62中。
在这些过程S41、S42中，具体而言，通过控制器365的相位反转检测单元655，从230kHz到280kHz对电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率进行单向扫描(sweep)，同时通过相位差检测单元60实施相位差反馈处理。并且如图16所示，在发生相位差反转现象的情况下，该相位差反转的通过钳位单元656的判断结果为“是”，生成表格信息TBL(图18)(S43)，将该表格信息TBL存储于存储单元657中(S44)。
另一方面，在未发生相位差反转现象的情况下，相位差反转的判断结果为“否”，在本实施方式中，将存储单元658中的表格信息TBL的数据删除。
结束以上的最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4之后，将经过时间T复位成“0”(步骤S28)，转入驱动过程P5。
在图29所示的驱动过程P5中，通过控制器365，首先将在前述最佳相位差取得过程P1中存储于存储单元658中的最佳相位差设置于移相器62中(图26)(步骤S31)。并且，从230KHz开始扫描驱动频率(S32)，通过相位差检测单元60和频率控制单元651(图26)实施相位差反馈控制。具体而言，在使从相位比较器63输出的相位差为“0”，即，使相位差与设定于移相器62中的最佳相位差一致之前(步骤S33)，以与上述同样的上升幅度扫描驱动频率(步骤S34)。
这样，使相位差与最佳相位差一致(在步骤S33中为“是”)，之后通过相位差检测单元60同样地进行相位差反馈控制，进行使驱动信号的频率追随检测信号和驱动信号的相位差的相位差反馈过程S35。即通过频率控制单元651，控制输入到电压控制振荡器51的电压信号，使相位比较器63的输出为零，即，使相位差成为最佳相位差。这里，每当生成该电压信号并向电压控制振荡器51输出时，判断所要生成的电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL(图18)的频率是否一致(S522)。
当所要生成的电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL的频率不一致时(否)，生成该电压信号并向电压控制振荡器51输出，其结果，改变电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率。
即，当驱动状态为Q1(图17)时，存在相位差相对于最佳相位差(参照图17中θ)较大的正偏差D1(图17)，此时，驱动频率朝上升方向变化，使相位差减小。另外，当驱动状态为Q2时，存在相位差相对于目标相位差(θ)较小的负偏差D2(图17)，此时，驱动频率朝下降方向变化，使相位差增大。
只要应当由控制器365生成的电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL的频率不一致，就反复执行这些过程S35和S522。
另外，在此前实施的相位差反转检测过程P4中，当不产生相位差反转时，在本实施方式中，不进行电压信号表示的驱动频率与表格信息TBL内的频率是否一致的判断(S522)，而是在每次输入检测信号时，对控制器365生成的电压信号进行控制(S35)。
另一方面，当应当由控制器365生成的电压信号与表格信息TBL(图18)的频率一致时(是)，对该电压信号的生成、输出处理进行钳位(S523)。
相应地，维持电压控制振荡器51产生的驱动信号的频率，限制驱动频率对相位差的追随，因而能够防止驱动频率经过钳位频率T2达到相位差反转频率T1，并防止基于相位差的驱动频率的追随方向反转。由此，能够可靠地防止在相位差的评价反转的状态下进行反馈控制。
另外，在钳位(S523)后，返回过程S35，继续进行对应于后面的检测信号的处理，在过程S522中为“否”的情况下，使驱动信号的频率追随相位差。
另外，在每次进行相位差反馈过程S35、S522、S523这一系列处理时，使表示控制器365的经过时间T的驱动时间计时变量增加一个计数(步骤S351)。
在表示驱动结束的信号输入到控制器365之前(步骤S36)，或者表示秒计时针7A的旋转方向的切换的信号输入到控制器365之前(步骤S38)，继续进行上述驱动过程P5。
这里，当进行压电致动器20的驱动控制时，以驱动信号和检测信号的相位差作为指标(最佳相位差)，进行相位差反馈控制，但是如前述的图9所示，由于压电致动器20的连续驱动引起的磨损或者发热等导致的经时变化，使压电致动器20的振动特性改变，在驱动控制装置50H的控制中成为指标的最佳相位差本身发生变化，可能导致无法获得适当的转矩。
另外，由于这样的经时变化，导致相位差反转频率T1、钳位频率T2等也改变，影响驱动控制。
对应于这样的压电致动器20的驱动特性的经时变化，当驱动过程P5的相位差反馈控制经过预定时间时，控制器65的频度控制单元653判断经过时间T达到了连续驱动时间N(图29中步骤S37)，再次实施图28所示的最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4。即，最佳相位差取得过程P1按照每个存储于控制器365中的连续驱动时间(一小时)而重复实施，更新被规定为最佳相位差的值。并且，相位差反转检测过程P4也按照每个存储于控制器365中的连续驱动时间(一小时)而重复实施，更新保持于存储单元658中的相位差反转频率T1、钳位频率T2等的值。
这样对应于因经时变化而引起的谐振点的偏移等，对作为最佳相位差而保持的值、相位差反转频率T1和钳位频率T2进行校正，因而能够以该最佳相位差为前提适当地实施驱动控制装置50H的驱动控制。
这里，如前所述向驱动电极221、222、223选择性地供给驱动信号，从而能够使压电致动器20向正方向和反方向驱动转子30，但是纵向振动和弯曲振动的相位差的合成在正向驱动和反向驱动时不对称，驱动特性不相同的情况较多。
因此，当用户对秒计时针7A进行正反旋转用户操作时，或者在经过预定时间而进行时间校正时等，通过正反转电路522(图26)将表示正转/反转的切换的信号输入到控制器365时(S38为“是”)，再次实施如图28所示的最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4(这些过程P1和P2构成初始设定过程)。
这样进行驱动控制的压电致动器20的驱动特性与上述的图21大致相同。
在本实施方式中，除了由前述第一实施方式和第五实施方式得到的效果以外，还能够获得如下效果。
(19)通过控制器365以预定频度进行最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4，从而能够有效应对由于磨损等经时变化和温度变化等而导致谐振点和最佳相位差改变的情况，以及作为压电致动器20的振动特性在频率扫描时相位差有时反转的情况。因此，在通过压电致动器20长时间连续驱动秒计时针7A时，也能够实现精确而稳定的驱动。另外，对装配有压电致动器20的表1的使用环境没有要求。即，能够进一步扩大压电致动器的使用范围，可提高可靠性和降低成本。
(20)另外，在进行秒计时针7A的正转/反转的切换时(S38)，与压电致动器20起动时开始经过的连续驱动时间(S37)无关，实施最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4，因而即使在对转子30进行正向驱动和反向驱动时的振动体20A的振动状态特性不同的情况下，也能够通过对最佳相位差、相位差反转频率和钳位频率等的更新，确保驱动控制装置50H对压电致动器20驱动控制的合适度和稳定性。
(21)另外，通过向振动体20A供给纵向振动的谐振点(图5中fr1)和弯曲振动的谐振点(图5中fr2)之间频率的单相驱动信号，考虑到纵向振动的相位和弯曲振动的相位的合成，容易导致相位差的反转现象，因此通过前述的相位差反转频率的检测和基于该检测的钳位处理，能够使实现稳定驱动的效果更加显著。
在上述第九实施方式中，最佳相位差取得过程P1(图28)具有实施驱动频率扫描(sweep)的步骤(S21和S24)，并且相位差反转检测过程P4也具有实施驱动频率扫描的步骤(S41)，在这些驱动频率扫描的处理中(S24和S24与S41)，所扫描的驱动频率的幅度都是230kHz～280kHz。
这里，参照图30、图31对本实施方式的变形例进行说明。
图30表示驱动频率扫描步骤(S21、S24和S41’)的扫描宽度不同的例子。即，最佳相位差取得过程P1中的步骤S21和S24中的扫描宽度与图28的情况不同，而在下面的相位差反转检测过程P4中的步骤S41’中，根据通过最佳相位差取得过程P1取得的最佳相位差、因经时变化导致谐振点改变而使驱动信号和检测信号的相位差改变的范围、以及在基于相位差反馈的频率可变驱动控制中能够改变驱动频率的范围，设定预定的频率扫描宽度(S40)，并以该扫描宽度(例如245kHz～260kHz)进行扫描(S41’)。另外，在步骤S40中，鉴于因例如图9等所示的经时变化而引起的谐振点的变化等，设定驱动频率的扫描幅度。S41’所示的扫描宽度只不过是一例。
另外，图31表示使驱动频率扫描步骤(S21、S24和S41’)合一(最佳相位差取得/相位差反转检测过程P6)的例子。此时，在S21’中开始扫描的频率例如是245kHz，一直扫描到检测到最大转速时的(S23中“是”)驱动频率fd时为止(S24)，在到取得最佳相位差(S27)为止的过程中，也检测相位差反转(S61)。此外，在取得最佳相位差后的步骤S41”中，从对应于最佳相位差的驱动频率fd开始进行扫描，直至例如260kHz，判断驱动频率是否再次达到最佳相位差而发生相位差大小的评价反转的现象(S42)。这里，从步骤S21’到S27的扫描宽度不与步骤S41”中的扫描宽度重复。在该图31的情况下，设定实现最佳相位差的驱动频率和产生相位差反转的驱动频率处于某恒定范围，以与因经时变化而改变的范围和因相位差反馈处理而改变的范围对应的驱动频率的幅度实施扫描。
如该图31的结构，特别是，以程序构成控制器365，并通过将该程序读入信息处理装置进行处理而易于实现。
根据这些图30、31所示的方法，由于不是以相同的驱动频率幅度重复进行驱动频率扫描，因此能够缩短最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4所需的时间。从而能够减小由于进行这些最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4而对秒计时针7A的指针运转所产生的影响。
下面对本发明的第十实施方式进行说明。
在第九实施方式中，进行了用于以最大效率驱动压电致动器20的驱动控制，但是在第十实施方式中，与前述各实施方式的不同之处在于，使由压电致动器20驱动的被驱动体的驱动量能够调整地进行驱动控制。
图32是表示第十实施方式的压电致动器20的驱动控制装置50I的结构的框图。
驱动控制装置50I除了前述驱动控制装置50H(图26)的结构以外，还具有检测流过压电致动器20部分的电流的电流检测器71；输出电流指令值的电流指令值源72；以及根据由电流检测器71检测的电流值和从电流指令值源72输出的电流指令值，对控制器365输出控制信号的电流控制器73。
根据这样的本实施方式，除了第九实施方式的效果以外，还能够获得与前述第二实施方式的驱动控制装置50A(图10)基本相同的效果。
下面对本发明的第十一实施方式进行说明。
在本实施方式中，通过与第十实施方式不同的方法，与第十实施方式基本一样地，使作为压电致动器20的被驱动体的转子的转速能够调整地进行驱动控制。
图33表示第十一实施方式的驱动控制装置50J。
驱动控制装置50J除了前述驱动控制装置50H(图26)的结构以外，还具有检测转子的转速的转速检测器81；输出转速指令值的转速指令值源82；以及根据由转速检测器81检测的转速和从转速指令值源82输出的转速指令值，对控制器365输出控制信号的转速控制器83。
转速检测器81例如具有对与转子30一体的齿轮41(图2)的转速进行检测的旋转传感器15。
图34是表示第十一实施方式的最佳相位差取得过程P1’的流程图。
在最佳相位差取得过程P1’中，首先将转速检测器81置零(步骤S20)。然后，与前述最佳相位差取得过程P1(图28)同样地实施步骤S21～步骤S27，在取得最佳相位差S27后(S27)，实施相位差反转检测过程P4，然后复位经过时间T(S28)。在该S21～S28的过程中，通过转速检测器81持续对转子30的转速进行检测。
并且，最后通过转速检测器81、转速指令值源82和转速控制器83，使从步骤S20时刻开始旋转的转子30反转至转速为“0”(移动量复原过程；步骤S29)。此后，当转入驱动过程P5(图29)时，添加了最佳相位差取得过程P1’和相位差反转检测过程P4的所需时间的指令值，通过电路基板的计时部组件输入转速指令值源82，因此能够通过转速控制器83调整转子30的转速。
另外，在驱动过程P5中也通过转速检测器81持续实施转子30的转速检测。
根据这样的本实施方式，除了第九实施方式的效果以外，还取得与前述第三实施方式的驱动控制装置50B(图11)大致相同的效果。
下面对本发明的第十二实施方式进行说明。
图35所示的本实施方式的驱动控制装置50K组合了第十实施方式的基于电流值的驱动控制和第十一实施方式的基于转速的驱动控制。
即，驱动控制装置50K具有电流检测器71；电流控制器73；转速检测器81；转速指令值源82；以及转速控制器83。
转速控制器83根据来自转速指令值源82的转速指令值和由转速检测器81检测的转速，向电流控制器73输出电流指令值。
电流控制器73根据来自转速控制器83的电流指令值和由电流检测器71检测的电流值，向控制器365输出控制信号。
因此，在本实施方式的反馈控制中，以基于转子转速的控制循环为主循环，而以基于电流值的控制循环为副循环。
根据这样的本实施方式，除了第九实施方式的效果以外，还取得与前述第四实施方式的驱动控制装置50C(图13)大致相同的效果。
本发明不限于上述各实施方式，容许进行各种变形和改进。
图36表示能够与第一实施方式中说明的驱动过程P2(图8)置换的驱动过程P2’(第一变形例)。在驱动过程P2’中，不进行驱动过程P2所具有的相位差反馈过程S35，而代之通过固定驱动频率来进行驱动控制(步骤S75)。
这样，在驱动过程中不一定必须使用相位差反馈控制，也可以固定驱动频率。
另外，图37表示能够与第九实施方式中说明的驱动过程P5(图29)置换的驱动过程P5’(第二变形例)。在驱动过程P5’中，不进行驱动过程P5所具有的相位差反馈过程S35，而代之通过固定驱动频率来进行驱动控制(步骤S75)。
这样，即使在进行相位差反转检测时，在驱动过程中也不一定必须使用相位差反馈控制，而可以固定驱动频率。
如上所述，每当以预定频度取得最佳相位差时，需要通过任意方法，对时间、起动次数以及进行预定动作的次数进行计数，但是，此时也可以将计数器中的值在压电致动器非驱动时也保持于非易失性存储器等中，从而当再次起动压电致动器时，能够使计数到途中的值增加计数。由此，不需要在压电致动器起动时无条件地实施最佳相位差取得过程，以较短的跨度反复进行压电致动器的驱动，在累计驱动时间和次数时，也能够以预定频度可靠地实施根据磨损状态等可变的最佳相位差的取得。
在前述各实施方式中，驱动控制装置50的控制器65通过包括频率控制单元、最佳相位差取得单元、频度控制单元、相位差反转检测单元、钳位单元以及存储单元的各个结构而构成为控制单元，但是，这些各个单元可以分别安装于控制器上，也可以任意构成。控制器65不仅可以使用硬件，也可以通过软件实现。
另外，被频度控制单元控制的、实施最佳相位差取得过程P1的频度，在前述各实施方式中为一小时，但是设定为频度的时间并不限于一小时。可以根据被驱动体的负载的大小等，在例如几分钟～几个小时的范围内适当确定。另外，也可以研究为从初始状态开始经过的时间越长则频度越高，即，使时间间隔较小来实施最佳相位差取得过程等，能够根据经过时间的长短来决定频度。
另外，实施最佳相位差取得过程的频度，也可以由时间以外的因素确定。即，可以根据压电致动器的起动次数等确定频度，例如使频度为255次起动，并存储于控制器的存储单元中。另外，也可以在压电致动器装配于电子设备时确定频度。该装配时也包括伴随着振动体与被驱动体的抵接部的磨损等的压电致动器的更换。
频度确定的方式，可以根据被驱动体的负载或者压电致动器的工作模式等而适当确定。也可以根据前述转子正转/反转的不同来确定频度。
另外，在第一实施方式等中，最佳相位差规定为使压电致动器的驱动效率最大，但是不限于此，在不需要以最大驱动效率进行驱动等情况下，可以确定最佳相位差，使其适合驱动效率不是最大的预定的驱动状态。
另外，前述各实施方式的相位差检测单元60具有移相器62和相位比较器63等，在移相器62中设定目标相位差θ，通过进行使相位比较器63的输出减小的控制，能够控制成目标相位差，但是不限于此，只要能够根据目标相位差、检测信号的相位和驱动信号的相位，检测出检测信号和驱动信号的相位差相对于目标相位差的偏差，相位差检测单元的结构是任意的。例如，在相位差检测单元60(图4等)不是硬件而是通过向计算机安装控制程序而构成的情况下，不设置移相器62而将目标相位差θ事先设定于相位比较器63中，并通过相位比较器63直接计算相位差，将该相位差与目标相位差θ进行比较，检测相位差相对于目标相位差θ的偏差。
在第五实施方式中，以图16为例对振动体20A的振动特性进行了说明，但是并不限于该图16所示的情况，也存在最佳驱动状态的相位差的倾斜度是增大方向的情况，该情况下，当从低频侧沿上升方向扫描驱动频率时，相位差从目标相位差增大后减小，再次使达到目标相位差的部分成为反转点。即，只要将钳位频率设定成该反转点的相位差反转频率的最佳驱动状态侧的值(包含相位差反转频率)即可。
另外，在第一过程中扫描驱动信号的频率的范围和方向不限于第五实施方式。在第五实施方式中，在初始化模式M1中从低频侧沿上升方向扫描驱动频率，但是也可以从高频侧沿下降方向扫描驱动频率，并将钳位频率设定于最佳驱动状态G的频率的低频侧。扫描频率的范围也不限于第五实施方式中的230～280kHz的范围，可以根据所期望的驱动状态适当设定。
另外，在第九实施方式中，说明了在转子30的正转/反转的切换的定时进行最佳相位差取得过程P1和相位差反转检测过程P4的情况(S38)，但是，这种情况对于第一实施方式和第五实施方式当然都适用，在如此进行振动体的振动状态的切换时，通过进行构成初始设定过程的最佳相位差取得过程和相位差反转检测过程，能够应对正方向和反方向驱动被驱动体时的驱动特性不同的情况。即，能够进行使正向驱动时的驱动量(用流过被驱动体的移动量或振动体的电流来表示)和反向驱动时的驱动量相同，或者设置预定的差等的控制。
本发明不限于在前述实施方式的电子表中的应用，也能够适用于各种电子设备，特别适用于要求小型化的便携式电子设备。
这里，作为各种电子设备可以列举出具有计时功能的电话、移动电话、非接触IC卡、个人电脑、便携信息终端(PDA)和照相机等。
另外，也适用于不具有计时功能的照相机、数码相机、摄像机、具有摄像功能的移动电话等的电子设备。在应用于这些具有摄像功能的电子设备时，可以将本发明的驱动单元用于驱动镜头的聚焦机构或变焦机构、光圈调整机构等。
另外，对于测量设备的仪表指针的驱动机构、或者汽车等的仪表板(instrumental panel)的仪表指针的驱动机构、压电蜂鸣器、打印机的喷墨头、打印机的送纸机构、交通工具和人偶等可动玩具类的驱动机构、以及姿态校正机构、超声波电机等都可以使用本发明的驱动控制装置。
另外，在前述各实施方式中，将压电致动器20用于驱动电子表1的表示时刻的指针，但是不限于此，也可以将本发明的压电致动器用于表示日月星期的机构的驱动。
另外，在前述各实施方式中，作为压电致动器的应用例，示例了手表，但是不限于此，本发明也适用于怀表、座钟、挂钟等。在这些各种钟表，也可以用作例如驱动布谷鸟钟等的机构。
另外，作为被驱动体，可以采用被旋转驱动的转子、直线驱动的线性驱动件等，不限定被驱动体的驱动方向。
用于实现本发明的最佳结构、方法等像上述那样进行了公开，但是本发明不限于此。即，本发明主要对特定的实施方式进行了图示和说明，但是在不脱离本发明的技术思想和目的的范围内，可以由本领域专业人员对上述实施方式中的形状、材质、数量和其他详细结构进行各种变形。
因此限定了上述公开的形状、材质等的记载是为了使本发明易于理解而进行的示例性的记载，并非对本发明的限定，因此用脱离了这些形状、材质等的限定的一部分或者全部限定的部件名称进行的记载也包含在本发明内。
权利要求
1.一种压电致动器的驱动控制方法，该压电致动器具有通过向压电元件提供驱动信号而进行振动的振动体，并将所述振动传递至被驱动体，同时能够检测所述振动体的振动状态，其特征在于，该方法包括初始设定过程，该过程具有对所述驱动信号和表示所述检测出的振动状态的检测信号的相位差实施所述驱动信号的频率扫描，以取得实现预定驱动状态的相位差即最佳相位差的最佳相位差取得过程；以及检测所述驱动信号和所述检测信号的相位差，同时在包含实现所述预定驱动状态的频率的预定范围内朝预定方向实施所述驱动信号的频率扫描，此时检测所述相位差再次达到所述最佳相位差时的相位差反转频率的相位差反转检测过程；以及驱动过程，该过程限制所述驱动信号的频率，以避免其达到在所述相位差反转频率的所述预定的驱动状态侧的值中设定的钳位频率，并且在检测所述驱动信号和所述检测信号的相位差的同时，根据所述相位差相对于所述最佳相位差的大小，使所述驱动信号的频率变高或变低，从而使所述驱动信号的频率追随所述相位差，通过以预定的频度进行所述初始设定过程，分别更新所述最佳相位差和所述相位差反转频率。
2.根据权利要求1所述的压电致动器的驱动控制方法，其特征在于，所述压电致动器被装入具有计时部和显示通过所述计时部计时的计时信息的计时信息显示部的计时装置中，以驱动所述计时信息显示部，所述最佳相位差取得过程具有移动量复原过程，该过程使在实施该最佳相位差取得过程期间移动的所述被驱动体的位置返回到该最佳相位差取得过程开始时的位置，在所述驱动过程中，按照实施所述初始设定过程期间的时间，根据从所述计时部发出的指令值，控制该被驱动体的移动量。
3.根据权利要求1或2所述的压电致动器的驱动控制方法，其特征在于，在所述相位差反转检测过程中，将从所述钳位频率到所述相位差反转频率的值存储于存储单元中。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的压电致动器的驱动控制方法，其特征在于，所述被驱动体的驱动方向能够在正方向和反方向之间切换，所述初始设定过程在所述被驱动体的驱动方向被切换时进行。
5.一种压电致动器的驱动控制装置，该装置具有通过向压电元件提供驱动信号而进行振动的振动体，并将所述振动传递至被驱动体，同时能够检测所述振动体的振动状态，其特征在于，该装置包括初始设定单元，其具有检测所述驱动信号和表示所述检测出的振动状态的检测信号的相位差的相位差检测单元；实施所述驱动信号的频率扫描，根据通过所述相位差检测单元进行的所述相位差的检测而取得实现预定驱动状态的相位差即最佳相位差的最佳相位差取得单元；以及检测所述驱动信号和所述检测信号的相位差，同时在包含实现所述预定驱动状态的频率的预定范围内朝预定方向实施所述驱动信号的频率扫描，此时检测所述相位差再次达到所述最佳相位差时的相位差反转频率的相位差反转检测单元；控制单元，其根据所述最佳相位差设定所述驱动信号的频率；以及频度控制单元，其通过以预定的频度进行所述初始设定单元的处理，分别更新所述最佳相位差和所述相位差反转频率，所述控制单元具有钳位单元，其限制所述驱动信号的频率，以避免其达到在所述相位差反转频率的所述预定的驱动状态侧的值中设定的钳位频率，所述控制单元实施通过所述钳位单元对所述驱动信号的频率的限制，并且在通过所述相位差检测单元检测所述相位差的同时，根据所述相位差相对于所述最佳相位差的大小，使所述驱动信号的频率变高或变低，从而使所述驱动信号的频率追随所述相位差。
6.根据权利要求5所述的压电致动器的驱动控制装置，其特征在于，所述控制单元具有预先存储从所述钳位频率到所述相位差反转频率的值的存储单元。
7.根据权利要求5或6所述的压电致动器的驱动控制装置，其特征在于，所述振动体以多个振动模式振动，所述驱动信号为单相。
8.根据权利要求7所述的压电致动器的驱动控制装置，其特征在于，所述振动体形成为大致平面矩形状，所述多个振动模式为沿着所述振动体的长度方向伸缩的纵向振动和相对于所述长度方向弯曲的弯曲振动的混合模式。
9.根据权利要求5至8任一项所述的压电致动器的驱动控制装置，其特征在于，所述被驱动体的驱动方向能够在正方向和反方向之间切换，所述初始设定单元在所述振动状态切换时使用。
10.一种电子设备，其特征在于，该电子设备具有压电致动器、由该压电致动器驱动的被驱动体和权利要求5至9任一项所述的压电致动器的驱动控制装置。
11.根据权利要求10所述的电子设备，其特征在于，所述电子设备是具有计时部和显示由所述计时部计时的计时信息的计时信息显示部的钟表。
全文摘要
本发明提供压电致动器的驱动控制方法、驱动控制装置和电子设备。该方法能够根据适于预定驱动状态的驱动条件的变化而适当且稳定地进行驱动控制。该驱动控制装置具有控制器，以预定频度实施具有最佳相位差取得过程(P1)和相位差反转检测过程(P4)的初始设定过程。从而即使因连续驱动而产生温度变化或磨损等，也能在每次实施最佳相位差取得过程(P1)时，再次规定最佳相位差。即使因压电致动器的振动特性偏差等而在驱动频率扫描时产生驱动信号和检测信号的相位差的反转，也能在每次实施相位差反转检测过程(P4)时，再次设定相位差反转频率和钳位频率，限制相位差反馈以避免控制异常。能确保最佳相位差的适当性和稳定性，因此能根据最佳相位差实施适当的驱动控制。
文档编号H02N2/02GK1929283SQ20061011505
公开日2007年3月14日 申请日期2006年8月23日 优先权日2005年8月23日
发明者浦野治 申请人:精工爱普生株式会社