(57)【要約】【課題】構成が比較的単純で、小型化・軽量化を実現できるとともに、安定してロータを回転させることのできる駆動装置及びこれを備える時計を提供する。【解決手段】駆動装置１００において、回転自在に設けられたロータ１と、ロータ１の外周面に当接するように配置された作用部２１と電圧を印加することにより伸縮する圧電素子２３を有し作用部２１をロータ１の回転方向に沿って摺動させる動作部２２とを備える複数の振動部材２と、圧電素子２３に電圧を印加する駆動回路１０とを備え、複数の振動部材２を、各振動部材２の作用部２１によってロータ１を挟み込むように配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転自在に設けられたロータと、
前記ロータの外周面に当接するように配置された作用部と、電圧を印加することにより伸縮する伸縮駆動部を有し前記作用部を前記ロータの回転方向に沿って摺動させる動作部と、を備える複数の振動部材と、
前記伸縮駆動部に電圧を印加する駆動回路と、
を備え、
前記複数の振動部材を、各振動部材の前記作用部によって前記ロータを挟み込むように配置したことを特徴とする駆動装置。
【請求項２】
前記複数の振動部材として、前記作用部と前記動作部とが直交するＬ字状に形成された一対の振動部材を備え、
前記振動部材は、前記作用部同士及び前記動作部同士がそれぞれ互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
【請求項３】
前記駆動回路は、前記ロータの正転方向に前記作用部を摺動させる際よりも前記ロータの逆転方向に前記作用部を摺動させる際の方が摺動速度が速くなるように前記伸縮駆動部に電圧を印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
【請求項４】
前記駆動回路は、前記複数の振動部材ごとに異なる波形パターンで電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項５】
前記駆動回路は、前記複数の振動部材ごとにタイミングをずらして電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の駆動装置。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置と、
時計ケースと、
を備える時計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動装置及び時計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子や電歪素子のように電圧を印加することで伸縮する素子を利用した駆動装置（駆動装置）が知られている。
例えば、圧電素子の圧電効果を利用した駆動装置としては、複数の圧電素子を積層し、電圧を印加したときの伸縮を駆動源とする積層型の駆動装置や、２枚の板状の圧電素子を貼り合わせて、一方の圧電素子には伸長方向に電圧を印加し、他方の圧電素子には短縮方向に電圧を印可することにより圧電素子の延在方向に対して垂直方向（すなわち、圧電素子の貼り合せ面に対して垂直方向）の反りを生じさせるバイモルフ型の駆動装置や、金属板の一方の面に板状の圧電素子を貼り合せて、この圧電素子に電圧を印加して伸縮させることにより反りを生じさせるユニモルフ型の駆動装置等が提案されている。
こうした圧電素子を用いた駆動装置は、比較的小型・軽量であり、特に、腕時計等の小型の電子機器のように、組み込み先の収容スペースが小さいものに実装する場合に優れている。
【０００３】
しかし、積層型の駆動装置は力が強く高応答性があるが、駆動させるためには高電圧と高周波が必要であり、省電力化が難しい。ユニモルフ型やバイモルフ型等、圧電素子を積層せず単板として用いる単板型の駆動装置は、省電力化はしやすいが力が弱く、応答性に劣る。このため、駆動装置としては使用するためには確実性を高める工夫が必要である。
【０００４】
この点、例えば、特許文献１には、電圧を印加することで超音波振動する超音波振動子（圧電体振動子）を備える超音波モータが開示されている。特許文献１に記載の超音波モータでは、２つの超音波振動子（圧電体振動子）を直交配置した駆動子と、ロータと、駆動子をロータの外周面に押し付ける予圧手段と、２つの超音波振動子に位相の異なる交流信号を与える交流電源とを備え、超音波振動子に電圧を印加して駆動子を超音波振動させてその先端をロータの外周面に接触させることにより、ロータを回転させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１５２６７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の駆動装置は、２つの超音波振動子（圧電体振動子）を備える駆動子をロータの周りに複数配置するため、装置全体が複雑化・大型化してしまうという問題がある。
【０００７】
本発明は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、構成が比較的単純で、小型化・軽量化を実現できるとともに、安定してロータを回転させることのできる駆動装置及びこれを備える時計を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明に係る駆動装置は、
回転自在に設けられたロータと、
前記ロータの外周面に当接するように配置された作用部と、電圧を印加することにより伸縮する伸縮駆動部を有し前記作用部を前記ロータの回転方向に沿って摺動させる動作部と、を備える複数の振動部材と、
前記伸縮駆動部に電圧を印加する駆動回路と、
を備え、
前記複数の振動部材を、各振動部材の前記作用部によって前記ロータを挟み込むように配置したことを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、構成が比較的単純で、小型化・軽量化を実現できるとともに、安定してロータを回転させることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における駆動装置の斜視図である。
【図２】第１の実施形態における駆動装置の側面図である。
【図３】第１の実施形態における駆動装置の分解斜視図である。
【図４】第１の実施形態における駆動装置の上面図であり、（ａ）は、圧電素子に電圧を印加しない状態を示し、（ｂ）は、圧電素子に電圧を印加した状態を示している。
【図５】第１の実施形態における駆動装置の要部ブロック図である。
【図６】図５に示す駆動回路から圧電素子に印加される電圧波形の一例を示す図である。
【図７】第１の実施形態における駆動装置を時計に組み込んだ状態を示す平面図である。
【図８】第２の実施形態における駆動装置の斜視図である。
【図９】第２の実施形態における駆動装置の側面図である。
【図１０】第２の実施形態における駆動装置の分解斜視図である。
【図１１】第２の実施形態における駆動装置の上面図であり、（ａ）は、圧電素子に電圧を印加しない状態を示し、（ｂ）は、圧電素子に電圧を印加した状態を示している。
【図１２】駆動回路から圧電素子に印加される電圧波形の一変形例を示す図である。
【図１３】駆動装置の一変形例を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
［第１の実施形態］
以下、図１から図７を参照しつつ、本発明に係る駆動装置及びこれを備える時計の第１の実施形態について説明する。
本実施形態に係る駆動装置は、例えば腕時計の日付機構等を構成するディスク針（例えば図７に示すディスク針５１０）を回転駆動させたり指針を動作させる運針機構を動作させるために適用されるものであるが、本発明に係る駆動装置を適用可能な実施形態はこれに限定されるものではない。
【００１２】
図１は、本実施形態における駆動装置の斜視図であり、図２は、図１に示す駆動装置の側面図であり、図３は、図１に示す駆動装置の分解斜視図である。また、図４は、本実施形態における駆動装置の要部ブロック図である。
駆動装置１００は、回転自在に設けられたロータ（Rotor；回転子）１と、伸縮駆動部である圧電素子２３を有する複数の振動部材２（本実施形態では第１の振動部材２ａ，第２の振動部材２ｂ）と、圧電素子２３に電圧を印加する駆動回路１０とを備えている。
また、本実施形態の駆動装置１００は、図１から図３に示すように、ロータ１を保持する保持ブロック体３、及び駆動装置１００の蓋部として機能するカバー部材４を備えている。
【００１３】
ロータ１は、円筒状に形成された回転体１１と、回転体１１の径方向の中央部に設けられたロータ回転軸１２とを備えている。ロータ１は、保持ブロック体３に保持された状態でロータ回転軸１２の軸中心を回転中心として回転自在となっている。
【００１４】
ロータ１を保持する保持ブロック体３は、例えば樹脂等によりほぼ直方体形状に形成された部材である。なお、保持ブロック体３を構成する材料は樹脂に限定されない。
保持ブロック体３における長手方向のほぼ中央部は、長手方向の両端部よりも低くなるように切りかかれたロータ保持部３１となっている。
ロータ保持部３１のほぼ中央部には、ロータ回転軸１２を受容する軸受け孔３２が形成されている。
ロータ保持部３１は、軸受け孔３２にロータ１のロータ回転軸１２が挿入され、ロータ保持部３１内にロータ１の回転体１１が収容された状態において、回転体１１の上面と保持ブロック体３の上面とがほぼ面一となる深さとなっている。
また、保持ブロック体３における長手方向の両端部の上面には、後述するカバー部材４の係合孔４３に嵌め込まれる係合突起３３が設けられている。
【００１５】
振動部材２（本実施形態では第１の振動部材２ａ，第２の振動部材２ｂ。なお、単に「振動部材２」としたときは、第１の振動部材２ａ及び第２の振動部材２ｂを含むものとする。）は、ロータ１の外周面に当接するように配置された作用部２１と、電圧を印加することにより伸縮する伸縮駆動部である圧電素子２３を有し作用部２１をロータ１の回転方向に沿って摺動させる動作部２２と、を備えている。
【００１６】
図４（ａ）及び図４（ｂ）は、本実施形態における駆動装置１００を上側（図２、図３における上側）から見た平面図である。なお、図４（ａ）及び図４（ｂ）においては、内部構成を図示するため、後述するカバー部材４の天板４１の図示を省略している。
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように、本実施形態では、作用部２１と動作部２２とが直交するＬ字状に形成された一対の振動部材２（すなわち、第１の振動部材２ａ，第２の振動部材２ｂ）を備えている。
本実施形態の振動部材２において、動作部２２の基端側（作用部２１が設けられている側とは反対側）には、保持ブロック体３に固定される支持部２４が設けられている。なお、振動部材２は、例えば薄い金属板に折り曲げ加工等を施すことで一体的に形成されている。
【００１７】
一対の振動部材２（第１の振動部材２ａ，第２の振動部材２ｂ）は、支持部２４が保持ブロック体３に固定された状態において、作用部２１同士及び動作部２２同士がそれぞれ互いに対向するよう配置されている。この状態において、各作用部２１は、保持ブロック体３のロータ保持部３１内にロータ１を挟み込むように配置される。作用部２１は、ロータ１側に押し当てられており、回転体１１の外周面に当接した状態を維持できるようになっている。
【００１８】
動作部２２は、弾性を有する薄板状の部であり、動作部２２の表面（本実施形態では外側の面）には、伸縮駆動部としての圧電素子２３が貼着されている。動作部２２は、その基端側が固定された状態において、圧電素子２３の伸縮に伴って撓み、動作部２２の自由端側（作用部２１が設けられている側）が、保持ブロック体３に近接する位置と保持ブロック体３から離間する位置との間で揺動するようになっている。
ここで、第１の振動部材２ａの動作部２２に貼着されている圧電素子２３を第１の圧電素子２３ａとし、第２の振動部材２ｂの動作部２２に貼着されている圧電素子２３を第２の圧電素子２３ｂとする。なお、単に「圧電素子２３」としたときは、第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂを含むものとする。
【００１９】
図５に示すように、各圧電素子２３（第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂ）には、駆動回路１０が接続されており、駆動回路１０から第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂに所定の波形パターンで電圧が印加されるようになっている。
【００２０】
本実施形態において、圧電素子２３は、電圧が印加されていない状態では伸長状態となる。これにより、圧電素子２３に電圧が印加されていない状態では、図４（ａ）に示すように、一対の振動部材２の動作部２２が互いに保持ブロック体３の長手方向に沿ってほぼ平行に対峙している。
これに対して、電圧が印加されると圧電素子２３は収縮状態となる。これにより、圧電素子２３に電圧が印加された状態では、図４（ｂ）に示すように、一対の振動部材２の各動作部２２の自由端側が保持ブロック体３から遠ざかる方向に撓む（反る）。これに伴って、図４（ｂ）に矢印で示すように、作用部２１が、ロータ１の回転体１１の外周面に当接したままロータ保持部３１の外側方向に摺動する。これにより、ロータ１が、図４（ｂ）に回転矢印で示すように、正転方向（本実施形態では、反時計回り）に回転するようになっている。
圧電素子２３に対する電圧の印加が停止されると圧電素子２３は元の伸長状態に戻り、各動作部２２も互いに平行して対峙する元の状態まで復帰する。
【００２１】
図６は、本実施形態において駆動回路１０から第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂに印加される電圧の波形パターンを示したものである。図６では、第１の圧電素子２３ａに印加される電圧の波形パターンを実線で示し、第２の圧電素子２３ｂに印加される電圧の波形パターンを破線で示している。
本実施形態では、駆動回路１０は、ロータ１の正転方向に作用部２１を摺動させる際よりもロータ１の逆転方向に作用部２１を摺動させる際の方が摺動速度が速くなるように圧電素子２３に電圧を印加する。
また、駆動回路１０は、複数の振動部材２（本実施形態では第１の振動部材２ａ，第２の振動部材２ｂ）ごとに異なる波形パターンで電圧を印加するようになっている。
【００２２】
すなわち、本実施形態において、駆動回路１０は、図６に示すように、第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂに対して同じタイミングで低い電圧から徐々に高い電圧となるように電圧を印加していく（図６に示す正転区間における電圧印加）。そして、第１の圧電素子２３ａに対しては、印加される電圧が最大となったタイミングで電圧の印加を停止させる。これにより第１の圧電素子２３ａに対する印加電圧は０となる。これに対して、第２の圧電素子２３ｂに対しては、印加される電圧が最大となった後、所定時間が経過してから電圧の印加を停止させる（すなわち、第２の圧電素子２３ｂに対する印加電圧を０とする）ようになっており、電圧の印加を停止させるタイミングを第１の圧電素子２３ａと第２の圧電素子２３ｂとでずらしている。
【００２３】
図６に示すように、駆動回路１０から第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂに対して、それぞれ異なる波形パターンで電圧を印加することにより、各作用部２１は、ほぼ同じタイミングでロータ１を正転方向（反時計回り）に回転させる方向（すなわち保持ブロック体３の外側に向かう方向）にゆっくりと摺動し、その後、第１の振動部材２ａの作用部２１のみが、ロータ１を逆回り（すなわち、時計回り）に回転させる方向（すなわち保持ブロック体３の内側に向かう方向）に急速に摺動する。そして、その所定時間後に第２の振動部材２ｂ作用部２１が、ロータ１を逆回り（すなわち、時計回り）に回転させる方向（すなわち保持ブロック体３の内側に向かう方向）に急速に摺動する。
第１の圧電素子２３ａに対して電圧の印加を停止させてから第２の圧電素子２３ｂに対する電圧の印加を停止させるまでの「所定時間」は、例えば、正転区間５に対して１程度である。なお、この「所定時間」（すなわち、時間のずれ）をどの程度とするかは、駆動装置１００の大きさ、ロータ１の大きさや重量、ロータ１のロータ回転軸１２に接続される回転対象（例えば、図７に示す歯車５１２等）の大きさや重量等を考慮して適宜設定される。
【００２４】
ロータ１の外周面に摺接している作用部２１がゆっくりと動く場合には、ロータ１は、摩擦のために作用部２１の動きに伴って作用部２１の移動する方向と同じ方向に回転する。これに対して、作用部２１が急速に動く場合には、ロータ１は、慣性のために作用部２１と接している摩擦部分が滑り、作用部２１の動きに追従せず、既に回転している場合には当該回転方向に回転し続ける。
また、ロータ１を挟んでいる２つの作用部２１がほぼ同時に動く場合には、ロータ１は、その動きに伴って作用部２１の移動する方向と同じ方向に回転する。これに対して、２つの作用部２１の動くタイミングがずれている場合には、動いていない方の作用部２１との接触が摩擦抵抗となり、ロータ１は、回転しにくくなる。
【００２５】
上記のように、ロータ１は、作用部２１の移動速度に差を設けるだけでも一方向に回転し、また、２つの作用部２１を同じタイミングで移動させた後、元の状態に復帰させるタイミングをずらすだけでも一方向に回転する。
本実施形態では、この２つの原理を組み合わせ、２つの作用部２１を、ロータ１を正転方向（本実施形態では反時計回り）に回転させる方向（すなわち保持ブロック体３の外側に向かう方向）にゆっくりと摺動させた後、２つの作用部２１をタイミングをずらして逆方向に素早く摺動させる。これにより、一層確実にロータ１を反時計回りに回転させることができる。
【００２６】
カバー部材４は、矩形の天板４１と、天板４１の長手方向において対向する２辺の端部であって点対称位置に垂設された一対の端子板４４と、この各端子板４４と対向する位置に垂設された支持部４５とを備えている。
カバー部材４は、例えば薄い金属板に折り曲げ加工等を施すことで一体的に形成されている。なお、カバー部材４の形状、構成等は、図示例に限定されない。
【００２７】
天板４１は、駆動装置１００の上部を覆う蓋部として機能するものである。
天板４１のほぼ中央には、ロータ回転軸１２が挿通される軸挿通孔４２が形成されている。
また、天板４１における軸挿通孔４２の両側であって、保持ブロック体３の係合突起３３に対応する位置には、組み立て状態において係合突起３３が嵌め込まれる係合孔４３が設けられている。
カバー部材４は、保持ブロック体３の係合突起３３が係合孔４３に嵌め込まれることにより保持ブロック体３に固定される。
【００２８】
各端子板４４は、動作部２２の基端側において圧電素子２３と電気的に接続されている。端子板４４は、駆動回路１０と接続されており、圧電素子２３は、端子板４４を介して駆動回路１０と電気的に接続される。
【００２９】
支持部４５は、例えば駆動装置１００を時計ケース５０１（図７参照）の内部等に実装する場合に、図示しない地板や基板上等に固定される部分である。
支持部４５の自由端側はＬ字状に屈曲しており、駆動装置１００を地板や基板上等に実装する場合には、支持部４５を地板や基板にビス止め等により固定する。
なお、支持部４５の設けられる位置や形状等は図示例に限定されない。
【００３０】
図７は、駆動装置１００を指針５０２等を備えた時計５００（例えば腕時計）の時計ケース５０１の内部等に実装した状態を示す図である。
図７では、日付窓５０３から数字を露出させることで日付表示を行うディスク針５１０を本実施形態の駆動装置１００によって回転駆動させる場合を例示している。
図７に示すように、駆動装置１００のロータ１のロータ回転軸１２には、第１の歯車５１２が取り付けられており、この第１の歯車５１２は、ディスク針５１０の回転軸５１１に設けられている図示しないかな（小歯車）と噛み合っている。
ディスク針５１０には、その周縁に沿って日付を表す数字（１から３１までの数字）が順に書かれている。駆動装置１００のロータ１が回転することにより、第１の歯車５１２を介してディスク針５１０が回転軸５１１を軸中心として回転すると、日付窓５０３から露出される数字が切り替えられ、これによって、適宜日付が表示できるようになっている。
なお、駆動装置１００によってディスク針５１０を回転させる構成は、ここに例示したものに限定されない。駆動装置１００とディスク針５１０との間にさらに多くの歯車を介してもよいし、駆動装置１００のロータ１のロータ回転軸１２に直接ディスク針５１０を取り付けてもよい。
また、駆動装置１００によって回転駆動させる対象はディスク針５１０に限定されない。例えば指針５０２を回転駆動させるための駆動源として本実施形態の駆動装置１００を用いてもよい。
【００３１】
次に、本実施形態における駆動装置１００及びこれを備える時計５００の作用について説明する。
【００３２】
本実施形態において、駆動装置１００を組み立てる際には、図３に示すように、保持ブロック体３のロータ保持部３１にロータ１を配置する。
さらに、保持ブロック体３の両側に、一対の振動部材２を互いの作用部２１同士、動作部２２同士が対向するように配置する。このとき、振動部材２ａ，２ｂの作用部２１は、ともに保持ブロック体３のロータ保持部３１内に位置して、ロータ１の回転体１１を２つの作用部２１で挟み込むようにする。
最後に上部からカバー部材４を配置して、ロータ回転軸１２の上端部を軸挿通孔４２に挿通させるとともに、保持ブロック体３の係合突起３３を係合孔４３に嵌め込む。この状態において、カバー部材４の端子板４４は、それぞれ振動部材２ａ，２ｂの動作部２２に設けられた圧電素子２３（第１の圧電素子２３ａ，第２の圧電素子２３ｂ）の基端側に接触する。これにより、駆動装置１００の組み立てが完了する。
駆動装置１００を時計５００に組み込む際には、カバー部材４の支持部４５をビス等により時計ケース５０１内の地板や基板上等に固定する。そして、ロータ回転軸１２に回転対象である歯車等を取り付ける。
【００３３】
駆動装置１００を動作させる際には、駆動回路１０から、第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂにそれぞれ波形パターンの異なる電圧を印加する。
すなわち、図６に示すように、第１の圧電素子２３ａに対しては、徐々に電圧をかけていき、最大電圧となったところで電圧の印加を停止させる（すなわち、印加電圧を０にする）。第２の圧電素子２３ｂに対しては、第１の圧電素子２３ａと同じタイミングで徐々に電圧をかけていき、最大電圧となったところで所定時間当該電圧を維持し、第１の圧電素子２３ａに対する電圧の印加が停止されてから所定時間経過後に電圧の印加を停止させる（すなわち、印加電圧を０にする）。
【００３４】
第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂにこのような波形パターンの電圧を印加することにより、まず、電圧の印加に伴って一対の振動部材２の各圧電素子２３がほぼ同時に徐々に収縮して、図４（ｂ）に示すように、動作部２２が外側に向かって撓み、一対の作用部２１がロータ１の回転体１１の外周面に摺接しながら、それぞれゆっくりと外側（図４（ｂ）において矢印で示す方向）に摺動する。ロータ１は、作用部２１の動きに伴って、正転方向（図４（ｂ）において回転矢印で示す反時計回りの方向）に回転する。
その後、印加電圧が最大となると、駆動回路１０が、まず、一方の振動部材２ａの第１の圧電素子２３ａに対する電圧の印加を停止させる。このように印加電圧を一気に下げることにより、第１の圧電素子２３ａが急速に元の状態まで伸長し、振動部材２ａの作用部２１は、直ちに元の位置（図４（ａ）に示す位置）に復帰する。このとき、振動部材２ａの作用部２１とロータ１の回転体１１との間には、正転方向とは逆方向の摩擦が加わるが、作用部２１の動きが速いため、摩擦部分は滑ってロータ１は慣性により正転方向（反時計回り）に回転し続ける。また、このとき、他方の振動部材２ｂの動作部２２は外側に撓んだ状態のまま作用部２１の姿勢を維持しているため、この振動部材２ｂの作用部２１との接触が摩擦抵抗となってロータ１の逆方向（すなわち、本実施形態では時計回り。図４（ｂ）において回転矢印で示すのと反対の方向）への回転は阻害される。さらに、駆動回路１０は、第１の圧電素子２３ａに対する電圧の印加を停止させてから所定時間経過後に、他方の振動部材２ｂの第２の圧電素子２３ｂに対する電圧の印加を停止させる。この場合にも印加電圧を一気に下げることにより、第２の圧電素子２３ｂが急速に元の状態まで伸長し、振動部材２ｂの作用部２１は、直ちに元の位置（図４（ａ）に示す位置）に復帰する。そしてこの場合にも、振動部材２ｂの作用部２１とロータ１の回転体１１との間には、正転方向とは逆方向の摩擦が加わるが、作用部２１の動きが速いため、摩擦部分は滑ってロータ１は慣性により正転方向（反時計回り）に回転し続ける。また、このとき、他方の振動部材２ａの動作部２２は元の位置に戻ったまま作用部２１の姿勢を維持しているため、この振動部材２ａの作用部２１との接触が摩擦抵抗となってロータ１の逆方向（すなわち、本実施形態では時計回り。図４（ｂ）において回転矢印で示すのと反対の方向）への回転は阻害される。
このような波形パターンによる電圧の印加を繰り返すことによって、ロータ１は正転方向（図４（ｂ）において回転矢印で示す反時計回りの方向）に回転し続ける。
【００３５】
以上のように、本実施形態によれば、複数の振動部材２（本実施形態では一対の振動部材２ａ，２ｂ）を、各振動部材２の作用部２１によってロータ１を挟み込むように配置し、圧電素子２３に電圧を印加することで圧電素子２３を収縮させて動作部２２を撓ませ、動作部２２に連設されている作用部２１をロータ１の正転方向に沿って摺動させるようになっている。これにより、比較的単純な構成により、安定してロータ１を回転させることができ、駆動装置１００を組み込んだ時計５００等の小型化・軽量化を実現することができる。また、複数の作用部２１によってロータ１を挟み込むため、片持ち的にロータ１を支持する場合よりも回転軸のぶれ等を生じにくく、より安定してロータ１を回転させることができる。
また、本実施形態では、作用部２１と動作部２２とが直交するＬ字状に形成された振動部材２を一対設け、振動部材２を、作用部２１同士及び動作部２２同士がそれぞれ互いに対向するように配置している。このため、２つの作用部２１によって対向する位置からロータ１を挟み込むことができ、ロータ１に偏った応力がかからないため、ロータ１を安定的かつ確実に回転させることができる。
また、駆動回路１０は、ロータ１の正転方向（本実施形態では反時計回り）に作用部２１を摺動させる際よりもロータ１の逆転方向（本実施形態では時計回り）に作用部２１を摺動させる際の方が摺動速度が速くなるように圧電素子２３に電圧を印加する。これにより、作用部２１とロータ１との間にゆっくりと摩擦力を与えてロータ１に正転方向の回転力を与え、一旦ロータ１が正転方向に回転し始めた後は、既に生じている回転が慣性によって維持される。このため、作用部２１を元の位置に戻す際にも、ロータ１を正転方向に回転させ続けることができる。
また、駆動回路１０は、複数の振動部材２の圧電素子（第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂ）ごとに異なる波形パターンで電圧を印加する。すなわち、本実施形態では、第１の圧電素子２３ａに対する電圧の印加を停止させた後、所定時間後に第２の圧電素子２３ｂに対する電圧の印加を停止させる。このように、印加電圧を停止させる（又は電圧を下げる）タイミングをずらすことにより、一方の振動部材２の作用部２１を元の位置に戻す際には、他方の振動部材２の作用部２１が摩擦抵抗となり、ロータ１が逆転方向（本実施形態では時計回り）に回転する（又は逆回転しようとすることでロータ１の回転が停止する）のを防止することができる。
また、本実施形態の駆動装置１００は、振動部材２の振動により、極僅かずつロータ１を回転させるものである。このため、例えばステッピングモータを用いる場合等と比較して、モータの回転速度を減速させるための歯車（ギア）を設ける数が少なくて済み、回転対象の回転数によっては、歯車を介在させずに駆動装置１００によって直接回転対象を回転させることができる。このため、部品点数を少なくし、時計５００等の装置全体の小型化・軽量化を図ることができる。
【００３６】
［第２の実施形態］
次に、図８から図１１（ａ）及び図１１（ｂ）を参照しつつ、本発明に係る駆動装置及びこれを備える時計の第２の実施形態について説明する。なお、本実施形態は、天板及び端子板の構成のみが第１の実施形態と異なるものであるため、以下においては、特に第１の実施形態と異なる点について説明する。
【００３７】
図８、本実施形態における駆動装置の斜視図であり、図９は、図８に示す駆動装置の側面図であり、図１０は、図８に示す駆動装置の分解斜視図である。
図８から図１０に示すように、駆動装置２００は、第１の実施形態と同様のロータ１、一対の振動部材２を備えている。
本実施形態において、ロータ１を保持する保持ブロック体５は、第１の実施形態と同様に長手方向のほぼ中央部にロータ保持部５１を有しており、このロータ保持部５１のほぼ中央部には、ロータ回転軸１２を受ける軸受け孔５２が形成されている。
【００３８】
また、駆動装置２００は底板部材６を備えている。底板部材６は、駆動装置２００の底板となる矩形の底面板６１と、底面板６１の長手方向において対向する２辺の端部であって点対称位置に立設された一対の端子板６３とを備えている。
底面板６１のほぼ中央部であって保持ブロック体５の軸受け孔５２に対応する位置には、ロータ回転軸１２を受ける孔部６２が形成されている。
底板部材６は、例えば薄い金属板に折り曲げ加工等を施すことで一体的に形成されている。なお、底板部材６の形状、構成等は、図示例に限定されない。
【００３９】
また、駆動装置２００は、駆動装置２００の上部を被覆する蓋部として機能する矩形の天板７を備えている。天板７のほぼ中央部には、ロータ回転軸１２の上端部が挿通される軸挿通孔７１が形成されている。
【００４０】
なお、その他の構成は、第１の実施形態で説明したものと同様であることから、同一部材には同一の符号を付して、その説明を省略する。
【００４１】
次に、本実施形態における駆動装置２００及びこれを備える時計５００の作用について説明する。
【００４２】
本実施形態において、駆動装置２００を組み立てる際には、図１０に示すように、底板部材６の底面板６１上に保持ブロック体５を配置し、保持ブロック体５のロータ保持部５１にロータ１を配置する。このとき、ロータ回転軸１２を保持ブロック体５の軸受け孔５２及び底板部材６の孔部６２に挿通させる。
次に、保持ブロック体５の両側に、一対の振動部材２を互いの作用部２１同士、動作部２２同士が対向するように配置する。このとき、振動部材２ａ，２ｂの作用部２１は、ともに保持ブロック体５のロータ保持部５１内に位置して、ロータ１の回転体１１を２つの作用部２１で挟み込むようにする。この状態において、底板部材６の端子板６３は、それぞれ振動部材２ａ，２ｂの動作部２２に設けられた圧電素子２３（第１の圧電素子２３ａ，第２の圧電素子２３ｂ）の基端側に接触する。
最後に上部から天板７を載置し、天板７の軸挿通孔７１にロータ回転軸１２の上端部を挿通させる。これにより、駆動装置２００の組み立てが完了する。
なお、時計５００の組み立て手順等は第１の実施形態で説明したものと同様であることから、その説明を省略する。
【００４３】
また、駆動装置１００を動作させる場合には、第１の実施形態と同様に、駆動回路１０は、圧電素子２３に電圧を印加することにより動作部２２を動作させ、ロータ１の正転方向（本実施形態では反時計回り）に作用部２１を摺動させる。これにより、図１１（ａ）及び図１１（ｂ）に示すように、ロータ１が正転方向（本実施形態では反時計回り）に回転する。また、駆動回路１０は、圧電素子２３に電圧を印加する際には徐々に電圧を上げていくのに対して、印加電圧が最大に達した際には、電圧の印加を停止させる（すなわち、印加電圧を０とする。）。このように、ロータ１の正転方向（本実施形態では反時計回り）に作用部２１を摺動させる際よりもロータ１の逆転方向（本実施形態では時計回り）に作用部２１を摺動させる際の方が摺動速度が速くなるように圧電素子２３に電圧を印加することにより、作用部２１とロータ１との間にゆっくりと摩擦力を与えてロータ１に正転方向の回転力を与えた後は、作用部２１を元の位置に戻す際にも慣性によってロータ１に既に生じている回転が維持され、ロータ１を正転方向に回転させ続けることができる。
また、駆動回路１０は、複数の振動部材２の圧電素子（第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂ）ごとに異なる波形パターンで電圧を印加する。すなわち、本実施形態では、第１の圧電素子２３ａに対する電圧の印加を停止させた後、所定時間後に第２の圧電素子２３ｂに対する電圧の印加を停止させる。このように、印加電圧を停止させる（又は電圧を下げる）タイミングをずらすことにより、一方の振動部材２の作用部２１を元の位置に戻す際には、他方の振動部材２の作用部２１が摩擦抵抗となり、ロータ１が逆転方向（本実施形態では時計回り）に回転する（又は逆回転しようとすることでロータ１の回転が停止する）のを防止することができる。
なお、その他の点については第１の実施形態で説明したものと同様であることから、その説明を省略する。
【００４４】
以上のように、本実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得られる他、以下の効果を得ることができる。
すなわち、本実施形態では、駆動装置２００は、天板７と底板部材６とで保持ブロック体５等を上下から挟み込んで固定しているため、比較的簡易・軽量に駆動装置２００を構成することができる。
【００４５】
なお、以上本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形が可能であることは言うまでもない。
【００４６】
例えば、上記各実施形態では、第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂにそれぞれ異なる波形パターンで電圧を印加する場合を例示したが、第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂに印加する電圧の波形パターンはこれに限定されない。
例えば、図１２に示すように、同じ波形パターンの電圧を、印加するタイミングのみずらして第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂに印加してもよい。
この場合、第１の圧電素子２３ａに電圧が印加されている区間と第２の圧電素子２３ｂに電圧が印加されている区間とがずれている部分では、一方の振動部材２の作用部２１がロータ１の回転体１１に摺接してロータ１を回転させようとしても、他方の振動部材２の作用部２１の接触が摩擦抵抗となって、ロータ１の回転が阻害される。このため、第１の圧電素子２３ａに電圧が印加されている区間と第２の圧電素子２３ｂに電圧が印加されている区間とが一致している区間（図１２における「正転区間」）においてのみロータ１に正転方向の回転力が加えられる。そして、一旦ロータ１が回転し始めると、作用部２１が元の位置に戻る場合（すなわち、ロータ１の正転方向とは逆方向に摺動する場合）でも、ロータ１は慣性によって既に生じている回転の方向に回転し続ける。
なお、このように、同じ波形パターンの電圧を、印加するタイミングのみずらして第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂに印加する場合には、作用部２１が元の位置に戻るのに必要な時間分だけ電圧を印加するタイミングをずらすことが好ましい。例えば、１０分の９の時間徐々に印加電圧を上げていき、１０分の１の時間で一気に印加電圧を下げる場合であれば、第１の圧電素子２３ａ及び第２の圧電素子２３ｂに電圧を印加するタイミングを波長の周期の１０分の１だけずらすようにする。これにより、ロータ１を安定して回転させることのできる正転区間を最大限確保しつつ、作用部２１が元の位置に戻る際には他方の作用部２１による接触を摩擦抵抗として利用して、ロータ１が逆方向に回転するのを防止することができる。
このように電圧を印加するタイミングのみをずらす場合には、駆動回路１０から印加する電圧の波形パターンを複数用意する必要がないため、駆動回路１０の負担を軽減することができる。
【００４７】
また、上記各実施形態では、作用部２１を、ロータ１を正転方向（本実施形態では反時計回り）に回転させる方向（すなわち保持ブロック体３の外側に向かう方向）に摺動させる場合にはゆっくりと摺動させ、作用部２１を逆方向に摺動させる場合には素早く摺動させるというように、作用部２１の移動速度に差を設け、かつ、２つの作用部２１を、ロータ１の正転方向とは逆方向に摺動させる際には摺動させるタイミングをずらす例を示している。
しかし、ロータ１は、作用部２１の移動速度に差を設けるだけでも一方向に回転し、また、２つの作用部２１を同じタイミングで移動させた後、元の状態に復帰させるタイミングをずらすだけでも一方向に回転するため、上記の２つの手法のうちいずれか一方のみによってロータ１を回転させる構成としてもよい。
例えば、ロータ１の回転軸に取り付けられる回転対象がある程度重いものである場合には、作用部２１を、ロータ１を正転方向（本実施形態では反時計回り）に回転させる方向（すなわち保持ブロック体３の外側に向かう方向）に摺動させる場合にはゆっくりと摺動させ、作用部２１を逆方向に摺動させる場合には素早く摺動させるという手法だけでも、慣性によってロータ１を正転方向に回転させ続けることが可能である。
【００４８】
また、上記各実施形態では、伸縮駆動部が圧電素子２３である場合を例示したが、伸縮駆動部は、電圧を印加することで伸縮するものであればよく、圧電素子に限定されない。
例えば、複数の電極層の間に電解質層を挟み込み、薄い板状とした導電性高分子アクチュエータ等でもよい。導電性高分子アクチュエータは、電圧を印加することにより、電解質層内でイオンの移動が生じ、電極付近の分子が膨らむことで物理的に変形し、板状部に反りを生ずるため、これを動作部２２に貼着することで、電圧の印加に伴い動作部２２を撓ませることができる。
【００４９】
また、上記各実施形態では、反時計回りの回転方向をロータ１の正転方向としたが、ロータ１の正転方向は反時計回りに限定されず、時計回りであってもよい。この場合には、例えば、作用部２１を保持ブロック体３の内側に向かって移動させる際にゆっくりと摺動させ、作用部２１を保持ブロック体３の外側に向かって移動させる際には素早く摺動させることで、ロータ１を時計回りに回転させることができる。また、２つの作用部２１の移動タイミングをずらす場合には、作用部２１を元の状態（この場合には作用部２１が保持ブロック体３から離れた状態）に戻す際に、その移動タイミングをずらすようにする。
また、制御信号を切り替えることで正逆回転可能に構成してもよい。
【００５０】
また、上記各実施形態では、振動部材２を２つ備える場合を例示したが、振動部材２の数は２つに限定されない。
例えば、図１３に示すように、底板部材８の上に、３つの振動部材２（２ａ，２ｂ，２ｃ）を配置して、各振動部材２ａ，２ｂ，２ｃの作用部２１をほぼ等間隔でロータ１の回転体１１の外周面に当接させる。また、各振動部材２ａ，２ｂ，２ｃの動作部２２に設けられた圧電素子２３（２３ａ，２３ｂ，２３ｃ）にはそれぞれ端子板９を接続させて、駆動回路１０と電気的に接続する。
この場合、各圧電素子２３ａ，２３ｂ，２３ｃに対してそれぞれ異なる波形パターンの電圧を印加してもよいし、同じ波形パターンの電圧をタイミングをずらして印加するようにしてもよい。波形パターンの変え方や、電圧の印加タイミングのずらし方は、本実施形態で述べた振動部材２が２つである場合と同様である。
なお、振動部材２の数は３つに限定されず、さらに多く（例えば４つ以上）の振動部材２を設けてもよい。
このように、振動部材２の数を多くした場合には、ロータ１を回転させる回転力をより多く得ることができ、駆動装置の駆動力を高めることができる。
【００５１】
また、上記各実施形態では、駆動装置１００を時計５００に組み込む場合を例示したが、駆動装置１００を適用する対象は時計５００に限定されない。
例えば、歩数計や心拍数計、高度計、気圧計等の端末装置に駆動装置１００を適用してもよい。
【００５２】
以上本発明のいくつかの実施形態を説明したが、本発明の範囲は、上述の実施形態に限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲とその均等の範囲を含む。
以下に、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲に記載した発明を付記する。付記に記載した請求項の項番は、この出願の願書に最初に添付した特許請求の範囲の通りである。
〔付記〕
＜請求項１＞
回転自在に設けられたロータと、
前記ロータの外周面に当接するように配置された作用部と、電圧を印加することにより伸縮する伸縮駆動部を有し前記作用部を前記ロータの回転方向に沿って摺動させる動作部と、を備える複数の振動部材と、
前記伸縮駆動部に電圧を印加する駆動回路と、
を備え、
前記複数の振動部材を、各振動部材の前記作用部によって前記ロータを挟み込むように配置したことを特徴とする駆動装置。
＜請求項２＞
前記複数の振動部材として、前記作用部と前記動作部とが直交するＬ字状に形成された一対の振動部材を備え、
前記振動部材は、前記作用部同士及び前記動作部同士がそれぞれ互いに対向するように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の駆動装置。
＜請求項３＞
前記駆動回路は、前記ロータの正転方向に前記作用部を摺動させる際よりも前記ロータの逆転方向に前記作用部を摺動させる際の方が摺動速度が速くなるように前記伸縮駆動部に電圧を印加することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の駆動装置。
＜請求項４＞
前記駆動回路は、前記複数の振動部材ごとに異なる波形パターンで電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の駆動装置。
＜請求項５＞
前記駆動回路は、前記複数の振動部材ごとにタイミングをずらして電圧を印加することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の駆動装置。
＜請求項６＞
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の駆動装置と、
時計ケースと、
を備える時計。
【符号の説明】
【００５３】
１      ロータ
２      振動部材
３      保持ブロック体
４      カバー部材
１０    駆動回路
１１    回転体
１１    ロータ回転軸
２１    作用部
２２    動作部
２３    圧電素子
３１    ロータ保持部
４４    端子板
１００  駆動装置
５００  時計
５０１  時計ケース
５１０  ディスク針
【図１】
2015053789.tif 000003
【図２】
2015053789.tif 000004
【図３】
2015053789.tif 000005
【図４】
2015053789.tif 000006
【図５】
2015053789.tif 000007
【図６】
2015053789.tif 000008
【図７】
2015053789.tif 000009
【図８】
2015053789.tif 000010
【図９】
2015053789.tif 000011
【図１０】
2015053789.tif 000012
【図１１】
2015053789.tif 000013
【図１２】
2015053789.tif 000014
【図１３】
2015053789.tif 000015