(57)【要約】【課題】圧電素子の振動によって被回転体を駆動させる際に、被回転体を低電力で駆動できる圧電駆動装置を提供すること。【解決手段】圧電素子２２および圧電素子２２で回転駆動されるロータリング３０を有する圧電アクチュエータ４と、圧電アクチュエータ４の駆動力を弾性エネルギとして蓄積可能な渦巻ばね５０と、この渦巻ばね５０に蓄積された弾性エネルギで回転される第２ロータ伝え歯車６０とを備える。圧電アクチュエータ４の起動の際、圧電アクチュエータ４の駆動力が渦巻ばね５０の弾性エネルギとして蓄積されてから、第２ロータ伝え歯車６０が回転を開始するので、第２ロータ伝え歯車６０、指針車３および指針２の各慣性モーメントによる負荷を圧電アクチュエータ４が受けず、起動時の負荷が軽減され、低電力で圧電アクチュエータ４を駆動できる。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子を有する振動子と、この振動子により回転されるロータとを有する圧電アクチュエータと、
前記ロータの回転エネルギを弾性エネルギとして蓄積可能な弾性装置と、
この弾性装置に蓄積された弾性エネルギで回転される被回転体とを備える
ことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電駆動装置において、
前記被回転体の回転角度を所定角度に規制する回転規制装置を備えている
ことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電駆動装置において、
前記ロータの回転エネルギが前記弾性装置を介さずに前記回転規制装置に伝達される第１の伝達経路と、
前記ロータの回転エネルギが前記弾性装置に伝達される第２の伝達経路とを備えることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の圧電駆動装置において、
前記回転規制装置は、前記被回転体と係合されていることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項５】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記被回転体はガンギ車であり、前記回転規制装置はアンクルである
ことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電駆動装置において、
前記アンクルと係合し前記圧電アクチュエータにより駆動されるカム部材を備え、
このカム部材が１回転した場合に、前記アンクルが１往復動作するように構成されていることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項７】
請求項２から請求項４のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記被回転体と前記回転規制装置とをゼネバ機構で構成した
ことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記弾性装置は、渦巻ばねであることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記ロータの回転が伝達されるロータ伝達車を備え、
このロータ伝達車および前記被回転体は、同じ回転軸上に配置され、
前記弾性装置は、一端が前記ロータ伝達車に係合され、他端が前記被回転体に係合されていることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項１０】
請求項１から請求項８のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記ロータおよび前記被回転体は、同じ回転軸上に配置され、
前記弾性装置は、一端が前記ロータに係合され、他端が前記被回転体に係合されていることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項１１】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記弾性装置は、初期たわみを有し、
前記ロータ伝達車および前記被回転体、または、前記ロータおよび前記被回転体には、前記初期たわみを維持する解放規制部が形成されている
ことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項１２】
請求項１１に記載の圧電駆動装置において、
前記解放規制部は、前記弾性装置のたわみを増加させる方向のみに、前記ロータ伝達車または前記ロータを回転可能な遊びを有し、
前記弾性装置の最大たわみ量が、前記解放規制部の遊び量によって設定されていることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の圧電駆動装置において、
前記圧電アクチュエータは、ステップ駆動するように構成され、
前記解放規制部の遊びは、少なくとも前記圧電アクチュエータの１ステップ分の駆動に対応する前記ロータ伝達車または前記ロータの回転量である
ことを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項１４】
請求項１または請求項２に記載の圧電駆動装置において、
前記被回転体によって、第１及び第２の方向に交互に揺動される揺動手段と、
この揺動手段が前記第１及び第２の方向に揺動する毎に、当該揺動手段によって一定方向に回転される第２の被回転体とを備え、
前記揺動手段は、前記第２の被回転体の回転角度を一定角度毎に規制する回転規制部を備えていることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項１５】
請求項１から請求項１４のいずれかに記載の圧電駆動装置において、
前記振動子は、板状に形成されるとともに、前記ロータの外周面に接触する当接部を有して構成され、
前記振動子および前記ロータのいずれか一方を、前記振動子および前記ロータのいずれか他方に対して押圧する押圧手段を備えていることを特徴とする圧電駆動装置。
【請求項１６】
請求項１から請求項１５のいずれかに記載の圧電駆動装置と、前記圧電駆動装置により駆動される被駆動部とを備えることを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１６に記載の電子機器において、
前記被駆動部は、計時部で計時された計時情報を表示する計時情報表示部であることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電アクチュエータを備える圧電駆動装置および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁界の影響を受けにくい圧電素子を用いた超音波駆動装置が知られ、時計の時刻針等を駆動する駆動装置として利用されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の超音波駆動装置は、圧電素子が接合された振動体と、この振動体の振動に伴って周方向に回転するロータ体と、これら振動体とロータ体とを圧設させる押圧力を付与する押えばねとを備えて構成され、ロータ体の回転によって時刻針が回転されるようになっている。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２９０５７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記特許文献１に記載の超音波駆動装置において、超音波駆動装置を停止状態から起動させる際、振動体に高周波電圧（駆動信号）が印加されるとロータ体が回転を始めるが、ロータ体が所定の回転数に達するまでには、ある程度の時間（加速期間）が必要となる。この加速期間は、時刻針等の慣性モーメントが大きいほど長くなる。例えば、ロータ体と時刻針との間に、ロータ体の回転数を減速するための減速輪列が配置されている場合、ロータ体の慣性モーメントに対して、輪列や時刻針の慣性モーメントが比較的大きくなり、例えばロータ体と減速輪列と時刻針とを合わせた慣性モーメントが、ロータ体のみの慣性モーメントの数十倍から百倍以上になる場合がある。
また、ロータと指針との間に増速輪列を設け、ロータの回転角が小さくても指針を所定角度動かすことができるように構成する場合がある。例えば秒針１秒分の角度６度をロータ２度の回転で動かそうとした場合である。増速輪列の場合は、減速輪列の場合に比べてもより大きな慣性モーメントになり、加速時間もより長くなる。
このように、慣性モーメントは、例えば、輪列や指針の構成および形態によって決まるものである。そして、慣性モーメントが大きい場合には、ロータ体の加速期間が長くなり、振動体（振動子）に駆動信号が印加される時間が長くなるので、超音波駆動装置の消費電力が増大するという問題がある。
【０００５】
本発明の目的は、振動子の振動によって被回転体を駆動させる際に、被回転体を低電力で駆動させることができる圧電駆動装置、時計および電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の圧電駆動装置は、圧電素子を有する振動子と、この振動子により回転されるロータを有する圧電アクチュエータと、前記ロータの回転エネルギを弾性エネルギとして蓄積可能な弾性装置と、この弾性装置に蓄積された弾性エネルギで回転される被回転体とを備えることを特徴とする。
ここで、振動子は、少なくとも駆動信号が圧電素子に与えられることで振動し、その振動によってロータを回転させるように構成されていればよい。例えば、振動子は、圧電素子自体を振動させてロータを回転させるように構成してもよいし、板状の圧電素子と補強板とを積層させたものを振動させてロータを回転させるように構成してもよい。また、被回転体としては、ロータの回転が弾性装置を介して伝達され、さらに回転対象物に回転を伝達するものであればよく、例えば、ロータから指針等の回転対象物までの回転の伝達経路中に配置されるロータ伝え歯車、ガンギ車、従動車等でもよく、ロータと共通の回転軸を有して配置されるロータ伝え歯車、ロータ歯車等でもよい。
なお、前記回転エネルギは回転力などを含むものであり、弾性エネルギは弾性力などを含むものである。
【０００７】
ここで、本発明で使用する圧電アクチュエータの特性について、図１〜５のグラフに基づいて説明する。
図１のグラフでは、圧電アクチュエータおよび一般的な電磁モータが発生するトルク（負荷）と回転数、および、トルクと電力の関係をそれぞれ示す。図１のグラフ中の実線にて示すように、圧電アクチュエータが発生するトルクＴと回転数Ｎとの間には、一般的な電磁モータと同様に、トルクＴが小さいほど回転数Ｎが高くなり、トルクＴが大きいほど回転数Ｎが小さくなるという関係がある。また、電磁モータでは、図１中の点線にて示すように、駆動に必要な電力ＷがトルクＴとともに高くなることが一般的であるのに対し、圧電アクチュエータでは、図１中の一点鎖線にて示すように、駆動に必要な電力ＷはトルクＴの影響をあまり受けずに略一定である。以上のような特性は、模式的に説明した場合を示すものであり、実際には変動を伴うものである。
また、図２のグラフでは、ある軸を中心として回転する一般的な剛体において、力のモーメントＮが作用した場合の時間ｔと角速度Ｖとの関係を示す。ここで、剛体に働く力のモーメントＮと、これによって生じる角加速度βと、剛体の慣性モーメントＩとの関係は、一般的にＮ＝Ｉ・βの関係が成り立つ。つまり、力のモーメントＮが同じ場合、慣性モーメントＩが大きいほど角加速度βが小さくなる。言い換えると、慣性モーメントＩが大きい程、所定の角速度Ｖ０に達するまでの時間が長くなる。例えば、慣性モーメントＩの異なる剛体Ａ，Ｂがあって、それぞれの慣性モーメントＩＡ，ＩＢが、ＩＡ：ＩＢ＝１：２の関係である場合には、剛体Ａ，Ｂの角加速度βＡ，βＢが、βＡ：βＢ＝２：１の関係となる。図２のグラフ中の実線にて示すように、慣性モーメントＩの小さい剛体Ａの傾きが急となり（角速度Ｖの変化率が大きくなり）、所定の角速度Ｖ０に達するまでの時間ｔを比較すると、剛体Ａでの所要時間ｔＡに対して剛体Ｂでの所要時間ｔＢは、２倍となる。このことは、所定距離（所定回転角）を移動するのに要する時間が、剛体Ｂでは剛体Ａの２倍必要であることを示している。
【０００８】
本発明では、このような慣性モーメントＩの影響を受ける剛体の特性を基本とした効果を狙ったものであり、以下にその効果を説明する。
本発明における圧電アクチュエータの基本性能は、図３に示すように、発生させるトルク（負荷トルク）Ｔ１を想定し、そのときの回転数Ｎ１と、消費電力Ｗ１とから導き出される。また、図４には、圧電アクチュエータが停止状態から起動する際の時間ｔと回転数Ｎとの関係を示す。圧電アクチュエータの圧電素子に駆動信号が供給される状態（信号ＯＮ）になってから回転数Ｎが増加し始め、所定の回転数Ｎ１に達した後、駆動信号の供給が停止する（信号ＯＦＦ）。回転数Ｎ１に達するまでに必要な時間（加速期間）ｔ１は、慣性モーメントＩによって変化する。例えば、時計においてロータと指針との間に、ロータの回転数Ｎを減速するための減速輪列が配置されている場合、ロータの慣性モーメントに対して、減速輪列や指針の慣性モーメントが比較的大きくなり、ロータと減速輪列と指針とを合わせた慣性モーメントが、ロータのみの慣性モーメントの数十倍から百倍以上になる場合がある。ロータと減速輪列と指針とを合わせた慣性モーメントは、例えば、減速輪列や指針の構成および形態によって決まり、慣性モーメントが大きい程、ロータの加速期間ｔ１が長くなり、それによって、振動子に駆動信号が供給される時間が長くなるので、圧電駆動装置の消費電力が増大する
【０００９】
これに対して、本発明によれば、圧電アクチュエータを停止状態から起動させる際、ロータから被回転体側に弾性装置が設けられているので、比較的慣性モーメントの大きい被回転体や指針等の回転対象物は、圧電アクチュエータにより直接回転されず、圧電アクチュエータで直接回転させる部分の慣性モーメントが被回転体や回転対象物の分だけ小さくなる。すなわち、ロータの回転と同時に弾性装置が弾性変形を開始し、ロータの回転エネルギが弾性装置の弾性エネルギとして蓄積される。そして、蓄積された弾性エネルギが所定の大きさに達し、所定のタイミングに至った時点で、被回転体および回転対象物が回転を開始する。従って、ロータが所定の回転数に達し、所定のタイミングに至るまで、被回転体および回転対象物の慣性モーメントの影響がロータに加わらないようにすることができる。このように、圧電アクチュエータに作用する慣性モーメントＩを小さくすることができるので、図４に示すように、ロータの加速期間ｔ１を短縮でき、起動の際に、ロータの回転数Ｎを短時間で所定の回転数Ｎ１に到達させることができる。従って、回転対象物を所定角度だけ回転させる場合に、圧電アクチュエータの駆動時間を短くすることができるので、駆動信号を供給する時間も短くなって、始動性が向上されるとともに、低電力で駆動することができる。
また、回転対象物を所定角度だけ回転させる場合に、ロータを所定角度だけ回転させれば、蓄積された弾性エネルギによって、ロータの回転時間よりも長い時間をかけて被回転体および回転対象物を回転させることができるので、ロータを所定角度だけ回転させた時点で圧電アクチュエータを停止させても、被回転体を所定角度まで回転させることができる。
【００１０】
なお、本発明においては、前述の通り、弾性装置を設けることで、ロータに対して弾性装置以降の被回転体や回転対象物の慣性モーメントの影響を排除し、始動性を向上できる。一方で、弾性装置の弾性エネルギは、静止したロータにも加わるため、弾性装置から加わる力がロータの始動性に対する新たな負荷として影響する。しかし、以下に説明するように、弾性装置の弾性エネルギによって加わる力はロータの回転始動性に対する影響は小さい。
すなわち、圧電アクチュエータにかかる負荷として、動的負荷と静的負荷がある。そこで、どちらの負荷が、上記「圧電アクチュエータの駆動時間と駆動信号供給時間を短くでき、始動性が向上し、さらに低消費電力で駆動することができる」という作用効果をもたらすのかという観点から検討する。
動的負荷は、外乱等の加速度が働く環境下において駆動対象の慣性モーメントに基づいて生じるものであり、静的負荷は、駆動対象の摩擦、空気抵抗、本発明のような弾性装置の反力等により生じるものである。
圧電アクチュエータにおいては、上記動的負荷の影響は、静的負荷の影響より大きい。とくに、圧電アクチュエータが短時間で勢いよく駆動対象を駆動する場合（例えば指針を１ステップ分、瞬時に駆動する場合）には、上記慣性モーメントの影響が大きく、上記弾性装置等による静的負荷の影響度は小さい。このことは、本発明者が行った実験でも確認済みである。
従って、本発明では、弾性装置によってそれより後段の慣性モーメントの影響が圧電アクチュエータに及ばないようにすることにより、本発明の弾性装置を用いない場合に比べて上記の作用効果を現出させることができる。
【００１１】
また、弾性装置の負荷による圧電アクチュエータの特性への影響について図５に基づいて説明する。図５では、圧電アクチュエータに加わるトルクＴが増大した場合の、圧電アクチュエータにおける回転数Ｎの低下量を示す。圧電アクチュエータが弾性装置の負荷を受けた状態での負荷トルクＴ２は、負荷トルクＴ１を最低限上回る必要がある。上記負荷トルクＴ２は、弾性装置に蓄積された弾性エネルギで回転される被駆動体（例えば輪列や指針）を駆動できる必要トルクである。上記上回るトルクをα１とする。また負荷トルクＴ２のときの回転数をＮ２とし、回転数がＮ１からＮ２に変化した際の回転数Ｎの低下量をα２とする。このようにトルクの増加α１によって、回転数がα２だけ減少するため、圧電アクチュエータの基本特性が低下する。しかし、このようなトルクＴおよび回転数Ｎの関係は、圧電アクチュエータが安定して駆動している状態での関係を示すものである。これに対して、本発明では、停止している圧電アクチュエータを起動させる際、特に素早く起動動作させる場合におけるエネルギー損失を低減させることで、起動から停止までの全体の駆動における低電力化を図ったものであり、回転数の低下量α２による基本特性の低下と、起動動作におけるエネルギー損失の低減との両者を比較して判断する必要がある。
そこで、時計の指針の駆動を例にして、弾性装置を使用した場合の負荷トルクＴ２について説明する。負荷トルクＴ２は負荷トルクＴ１より大きく、かつ、負荷トルクの増加量α１は極力小さくなることが望ましい。しかし、本発明では、所定間隔毎に駆動（ステップ駆動）する圧電アクチュエータにおいて、１ステップ分の駆動に対する弾性装置のたわみに応じた負荷の増加量が重要となる。この負荷の増加量がほとんどゼロであれば、圧電アクチュエータに加わる弾性装置による負荷は極わずかとなる。
例えば、ロータの１ステップ分の回転角を２０度とし、弾性装置の初期たわみに対応する回転角を２０度とした場合には、弾性装置のたわみが増加して４０度分のたわみとなるので、弾性装置による負荷は初期状態の２倍となる。つまり、初期たわみを多くすることができれば負荷の増加量は小さくなる。弾性装置として「ひげぜんまい」のようなばねで初期たわみの巻数を３巻確保できると、ロータが２０度回転しても、その値は、２０度÷（３６０度×３巻）＝０．０１８となり、負荷の増加量は２％以下となる。従って、弾性装置による負荷の増加量は、極わずかな量に抑えることができ、圧電アクチュエータの特性に与える影響をほとんどなくすことができる。
【００１２】
また、弾性装置を使用しない場合、必要となる圧電アクチュエータの性能は、回転対象物の形状、外部からの衝撃、温度環境の影響等を考慮して設定する必要がある。
図５に示すように、圧電アクチュエータにとって、負荷トルクＴ２は通常駆動の場合に負荷を駆動するために設定されているものであるのに対し、最大トルクＴ３は、突発的に発生する負荷に対する余裕分として設定される。例えば、アンバランスな形状の回転対象物（時計の指針のような片持ちで支持される部材等）が駆動経路に含まれている場合に、その回転対象物の姿勢の向きによって、圧電アクチュエータに与える慣性モーメントの影響が一時的に大きくなることがある。また、圧電駆動装置を腕等に装着させて使用する場合、腕の動きや軽衝撃による加速度Ｇが回転対象物に作用することがあり、特に、回転対象物がアンバランスな形状の場合には、静的な状態での負荷の何倍かの加速度Ｇが発生し、例えば拍手をした場合には、数十倍から百倍の加速度Ｇが発生することがある。従来のように圧電アクチュエータが直接被回転体を回転させる場合には、前述のような一時的に大きくなる慣性モーメントや突発的な負荷下で回転対象物を回転させるために、これらの負荷に打ち勝つだけのトルクを発生できるように、圧電アクチュエータの最大発生トルクＴ３を設定する必要がある。
これに対して、本発明のように弾性装置を使用する場合には、弾性装置が弾性変形することにより、一時的に大きくなる慣性モーメントや突発的な加速度Ｇによる圧電アクチュエータへの影響を小さくすることができる。すなわち、突発的な加速度Ｇが被回転体の回転を遮る方向に加わることで、被回転体の回転が一時的に停止したとしても、その間にロータは回転を続けることが可能で、ロータの回転エネルギが弾性装置の弾性エネルギとして蓄積される。そして、突発的な加速度Ｇが無くなってから、蓄積された弾性エネルギにより、被回転体を回転させることができる。また、拍手等のように突発的な加速度Ｇが間欠的に発生する場合には、突発的な加速度Ｇが発生しない合間に、蓄積された弾性エネルギによって被回転体を回転させることもできる。
このように、弾性装置を備えることにより、圧電アクチュエータを静的な負荷Ｔ１に対応した特性に設定（Ｔ２に設定）することができ、従来のように、突発的な加速度Ｇに対応できる特性に設定しなくてもよく、圧電アクチュエータへの供給電力を小さくでき、消費電力Ｗ１を低減させることができる。
また、軸受部に用いる潤滑油の粘性の影響を考えると、低温になる程、潤滑油の粘性が増加し、粘性は、被回転体の速度に比例して増加するので、その分、圧電アクチュエータの性能を上げる必要がある。これに対して、弾性装置を使用する場合には、弾性エネルギによって被回転体を徐徐に回転させれば、被回転体の潤滑油の粘性の影響を小さくできる。
【００１３】
本発明の圧電駆動装置では、前記被回転体の回転角度を所定角度に規制する回転規制装置を備えていることが好ましい。
ここで、圧電アクチュエータを用いて時計等の指針を駆動させる際には、指針を一定間隔で動かすことが非常に重要であるので、圧電アクチュエータを用いた圧電駆動装置が、一定角度のステップ運動を実現できない場合には、指針の位置がずれて、大きな問題となる。
本発明によれば、ロータの駆動によって被回転体が回転されるとともに、回転規制装置によって被回転体が一定角度毎に回転を規制されるので、圧電アクチュエータの駆動量に対して被回転体の回転量が一義的に決まらなくても、被回転体が一定角度回転すれば、回転規制装置が被回転体の回転角度を一定角度に規制するので、被回転体の回転量は一定となる。これによって、圧電アクチュエータによって回転される被回転体のオーバーランを防止できるので、ロータの回転角度を厳密に制御する必要がなく、被回転体の回転角度の精度を向上させることができ、被回転体で回転される指針等の表示手段の表示精度を向上させることができる。
なお、回転規制装置は、被回転体の回転角度を一定角度毎に規制するものに限らず、からくり時計のように、規制する回転角度が変化するように構成された回転規制装置であってもよい。すなわち、回転規制装置は、被回転体の回転角度を設定された所定角度に規制するものであればよい。
【００１４】
本発明の圧電駆動装置では、前記ロータの回転エネルギが前記弾性装置を介さずに前記回転規制装置に伝達される第１の伝達経路と、前記ロータの回転エネルギが前記弾性装置に伝達される第２の伝達経路とを備えることが好ましい。
本発明によれば、圧電駆動装置は、ロータの回転エネルギが回転規制装置に伝達される第１の伝達経路と、ロータの回転エネルギが弾性装置に伝達される第２の伝達経路とを備え、被回転体の駆動源と、回転規制装置の駆動源を共通化することができるので、部品点数の低減および装置の小型化を図ることができる。
【００１５】
本発明の圧電駆動装置では、前記回転規制装置は、前記被回転体と係合されていることが好ましい。
本発明によれば、回転規制装置は、少なくとも被回転体の回転を規制可能に係わり合っていればよく、例えば、被回転体の回転角度を回転規制装置により直接規制するように回転規制装置および被回転体を配置してもよく、被回転体から駆動が伝達される別の回転体の回転角度を回転規制装置により規制するように回転規制装置および被回転体を配置してもよい。または、被回転体と同軸で構成された回転体の回転角度を回転規制装置により規制してもよい。従って、回転規制装置および被回転体の配置の自由度を高めることができる。
【００１６】
本発明の圧電駆動装置では、前記被回転体はガンギ車であり、前記回転規制装置はアンクルであることが好ましい。
本発明によれば、ガンギ車とアンクルとから脱進機を構成することができ、ガンギ車を圧電アクチュエータで駆動させた場合に、正確な駆動量でガンギ車を回転させることができる。
【００１７】
本発明の圧電駆動装置では、前記アンクルと係合し前記圧電アクチュエータにより駆動されるカム部材を備え、このカム部材が１回転した場合に、前記アンクルが１往復動作するように構成されていることが好ましい。
本発明によれば、圧電アクチュエータにより駆動されるカム部材によってアンクルの往復動作が実施されているので、カム部材を少なくとも１方向に１回転させれば、アンクルを１往復させることができる。従って、駆動源としてのアクチュエータを両方向回転とする必要がなく、一方向回転とすることができる。例えば、矩形板状振動子の圧電アクチュエータの場合、一方向回転式はロータとの接触位置を自由に選択できるので駆動力の伝達効率が向上され、低電力化や高トルク化を促進できる。
なお、両方向回転の場合は、矩形板状の圧電素子の短辺の略中央部に突起部があり、その突起部はロータ中心に向かって配置される。これに対して片回転ならば突起部をロータ中心に向かう方向からずらすことができるので、圧電素子の動きに対してロータへ大きなトルクを発生させることができる。つまり、いずれか一方向のみに駆動力を高効率で伝達させることができる。
【００１８】
本発明の圧電駆動装置では、前記被回転体と前記回転規制装置とをゼネバ機構で構成したことが好ましい。
本発明によれば、被回転体を間欠運転させる際に、ロータの回転角度のばらつきの影響を受けずに済むことができて、指針等を正確な１ステップ分の回転角度で駆動させることができる。
【００１９】
本発明の圧電駆動装置では、前記弾性装置は、渦巻ばねであることが好ましい。
ここで、渦巻ばねとして、時計等に使用されるひげぜんまいや、動力ぜんまいを使用できる。
本発明によれば、弾性装置として渦巻ばねを用いているので、大きな変位量を確保するために、渦巻ばねの巻き数を増加させても、Ｕ字ばねや片持ちばねを使用する場合と比べて、設置空間をそれほど広げることなく、渦巻ばねを配置できる。さらに、大きな変位量を確保すれば、弾性装置の変位量に関わらず略一定の弾性エネルギを生じさせることができる。従って、外部の衝撃の大小に関わらず、被回転体が弾性装置から略一定の弾性エネルギを受けるので、被回転体の動作を安定させることができる。
【００２０】
本発明の圧電駆動装置では、前記ロータの回転が伝達されるロータ伝達車を備え、このロータ伝達車および前記被回転体は、同じ回転軸上に配置され、前記弾性装置は、一端が前記ロータ伝達車に係合され、他端が前記被回転体に係合されていることが好ましい。
ここで、弾性装置としては、渦巻ばね、Ｕ字ばね、片持ちばね、コイルばねといったばね部材を例示できる。また、弾性装置としてはゴム製の部材でもよい。また、弾性装置は、少なくとも、ロータの駆動力によって弾性変形可能に取り付けられていればよい。
本発明によれば、同軸上に配置されたロータ伝達車および被回転体の間に、弾性装置を配置させることができるので、弾性装置をコンパクトに配置できる。
また、ロータと同軸に配置された歯車（ロータかな）と被回転体との間に弾性装置を配置した場合、ロータ、ロータかな、弾性装置、被回転体が軸方向に重なるため、厚さ寸法も大きくなる。これに対し、本発明では、ロータ伝達車は、ロータとは別の軸に配置できるため、ロータ伝達車、弾性装置、被回転体のみが積層され、ロータが積層されない分、薄型化できる。
【００２１】
本発明の圧電駆動装置では、前記ロータおよび前記被回転体は、同じ回転軸上に配置され、前記弾性装置は、一端が前記ロータに係合され、他端が前記被回転体に係合されていることが好ましい。
本発明によれば、ロータの回転軸と被回転体の回転軸とが同一の軸上に形成されているので、ロータと弾性装置との間に、ロータの駆動力を弾性装置に伝達する別の回転体を配置させて、その別の回転体を介して、被回転体に駆動力が伝達される場合と比べて、ロータに加わる負荷を別の回転体の慣性モーメント分だけ低減させることができる。従って、低減された慣性モーメントの分だけロータを高速で回転させることができ、ロータを所定量駆動させる場合の電力投入時間を短縮することができ、低電力化を推進できる。
【００２２】
本発明の圧電駆動装置では、前記弾性装置は、初期たわみを有し、前記ロータ伝達車および前記被回転体、または、前記ロータおよび前記被回転体には、前記初期たわみを維持する解放規制部が形成されていることが好ましい。
本発明によれば、解放規制部を備えるので、弾性装置は初期状態で弾性変形している状態（初期たわみを有した状態）に維持される。ロータおよび被回転体の挙動について説明すると、起動時には、ロータが先行して回転を始め、被回転体は、慣性モーメントの影響によって遅れて回転を始める。このような構成において、解放規制部を備えていれば、被回転体に前記初期たわみによる力が常時作用する。このため、外部の衝撃による被回転体の揺れ動きを抑制することができ、被回転体に連結された時計の指針等の指示位置が移動しないようにすることができる。なお、弾性装置の初期たわみによる力の大きさは、被回転体を回転し得る大きさ以上であることが好適である。
【００２３】
具体例として、被回転体に固定した係合部としてのピンと、被係合部として、ロータに形成されピンの相対移動方向に長い長孔とから解放規制部を構成した場合、被回転体は弾性装置の弾性エネルギによってピンが長孔の内側壁に当接するまで回転し、その状態が維持される。これによって、確実に、被回転体の揺れ動きを抑制することができる。例えば、弾性装置を備えず、ロータと被回転体とが歯車で形成され、互いに噛み合っている場合、歯車の歯同士の隙間分、被回転体のがたつきが生じる。このため、被回転体に時計の指針等を取り付けた場合に、指針の表示位置が不正確となってしまうという問題が生じる。これに対して、ロータと被回転体とが弾性装置を介して連結され、解放規制部によって弾性装置の初期弾性変形（初期たわみ）が維持されていれば、ロータと被回転体のがたつきがなくなり、時計の指針等を正確に表示することができる。
また、ロータと被回転体とが歯車で噛み合っている場合と比べて、弾性装置を介在させていれば、歯車の歯の間隔寸法の加工精度のばらつきで歯車の噛み合い部分の隙間が不均一になることがなくなり、ロータと被回転体とが部品の加工精度のばらつきの影響を受けずに済む。
また、弾性装置を備えていても、初期弾性変形がない場合、圧電アクチュエータの停止時にロータの回転が規制されていても、被回転体には弾性装置の弾性エネルギが加わっていないので、被回転体は外部の衝撃等で比較的揺動し易くなる。これに対して、初期弾性変形が維持されていれば、初期弾性変形による力が被回転体に加わって、外部の衝撃等で被回転体の揺動を防止することができる。また、仮に外部の衝撃の大きさが、弾性装置を弾性変形させる程度、大きな衝撃であっても、弾性装置が初期状態に戻ることによって、元の初期弾性変形による力が被回転体に作用する状態に戻れば問題ない。
【００２４】
本発明の圧電駆動装置では、前記解放規制部は、前記弾性装置のたわみを増加させる方向のみに、前記ロータ伝達車または前記ロータを回転可能な遊びを有し、前記弾性装置の最大たわみ量が、前記解放規制部の遊び量によって設定されていることが好ましい。
弾性装置のたわみ量が規制されていないと、弾性装置に蓄積される弾性エネルギが大きくなり過ぎた場合に、弾性エネルギによって回転される被回転体が所定の回転角度をオーバーランして回転する可能性がある。一方、本発明によれば、弾性装置の最大たわみ量が、解放規制手段の遊び量によって設定されているので、必要以上に弾性エネルギが蓄積されることを防ぎ、被回転体のオーバーランを抑止することができる。
また、遊び量をロータの所定の回転量に対応した量に設定すれば、少なくともロータが所定量だけ回転した時点で、被回転体の慣性モーメントの大きさに関わらず、被回転体の回転が開始されるので、被回転体の機動性が向上される。
【００２５】
本発明の圧電駆動装置では、前記圧電アクチュエータは、ステップ駆動するように構成され、前記解放規制部の遊びは、少なくとも前記圧電アクチュエータの１ステップ分の駆動に対応する前記ロータ伝達車または前記ロータの回転量であることが好ましい。
圧電アクチュエータでロータを駆動する場合、被回転体に直接回転対象物が取り付けられるなど、被回転体以降の回転系の慣性モーメントが比較的小さい場合には、ロータの回転に連動して被回転体も回転を開始するので大きな問題は生じない。しかし、被回転体以降の回転対象物が大きい場合や、被回転体以降の伝達経路が複数の被回転体で構成されている場合のように、被回転体以降の回転系の慣性モーメントが比較的大きい場合には、ロータの回転に対してすぐに被回転体が連動せず問題になる場合がある。
これに対して、本発明の構成によれば、圧電アクチュエータをステップ駆動、すなわち一定の間隔で駆動させた場合に、解放規制部の遊び部分の範囲が、少なくともロータの１周期分の回転量に対応する範囲となるように設定されているので、被回転体以降の慣性モーメントが比較的大きい場合であっても、ロータと被回転体とが干渉してロータに加わる負荷が増大することを避けることができる。
すなわち、遊び部分の範囲が、１周期分の回転量に対応する範囲よりも小さく設定されていると、ロータを回転させて、被回転体がロータの回転に追従するまでに時間が掛かる。このため、ロータが１周期分の回転量に達しても、まだ、被回転体が回転を始めない場合には、ロータの１周期分の回転量に達する前に、弾性装置を弾性変形させることができなくなって、ロータに被回転体の慣性力が加わってしまう。一方、本発明のように、少なくとも圧電アクチュエータの１周期分の回転量に対応する遊び部分を設定することで、ロータに加わる負荷の増加を防止することができる。
なお、圧電アクチュエータの１周期とは、間欠駆動される圧電アクチュエータにおいて、駆動開始時から一旦駆動停止して次の駆動が開始されるまでを意味する。すなわち、圧電アクチュエータの１ステップ分の駆動は、圧電アクチュエータの１周期分の駆動になる。また、ロータの１周期分の回転量とは、ロータを回転駆動する圧電アクチュエータが１ステップ分つまり１周期分駆動した際に、ロータが回転する量を意味する。
【００２６】
本発明の圧電駆動装置では、前記被回転体によって、第１及び第２の方向に交互に揺動される揺動手段と、この揺動手段が前記第１及び第２の方向に揺動する毎に、当該揺動手段によって一定方向に回転される第２の被回転体とを備え、前記揺動手段は、前記第２の被回転体の回転角度を一定角度毎に規制する回転規制部を備えていることが好ましい。
ここで、揺動手段および第２の被回転体によって構成される機構は、いわゆる逆脱進機である。この逆脱進機は、圧電アクチュエータへの負荷が大きいという課題がある。すなわち、逆脱進機は、機械式時計の脱進機とは異なり、アンクルからガンギ車に駆動力を伝達しているため、歯車等の伝達と比べて駆動力の伝達効率が著しく低下してしまう。機構上の理由でアンクルの爪がガンギ車の歯に当接する際の力の方向と、ガンギ車の回転方向との交差角が大きいからである。このため、圧電アクチュエータへの負荷が大きくなり駆動速度が下がってしまい、所望のステップで送るのに時間が長くかかってしまう。
これに対して、本発明によれば、弾性装置を設けることで、圧電アクチュエータへの負荷が小さくなりロータの回転数を上げることができ、所望のステップで送るのに時間を短縮することができ、低電力化を図ることができる。
【００２７】
本発明の圧電駆動装置では、前記振動子は、板状に形成されるとともに、前記ロータの外周面に接触する当接部を有して構成され、前記振動子および前記ロータのいずれか一方を、前記振動子および前記ロータのいずれか他方に対して押圧する押圧手段を備えていることが好ましい。
ここで、振動子は少なくとも板状に形成されていればよく、例えば、菱形、台形、平行四辺形等に形成されてもよい。また、当接部は、少なくとも、ロータの外周面に接触するように設けられていればよく、例えば、板状振動子の端部から突出した形状とされてもよく、または、板状振動子の隅部で形成されてもよい。また、押圧手段によって、ロータが振動子に向かって押されてもよく、振動子がロータに向かって押されてもよい。押圧手段の押圧方向は、ロータの回転軸に対して略直交する方向であり、押圧方向と、振動子の振動方向とが同一平面上となることが好適である。
本発明によれば、振動子が板状に形成されているので、圧電駆動装置の薄型化を促進できる。また、押圧手段を備えているので、当接部とロータの外周面との摩擦力を増大でき、振動子の振動によってロータを回転させる際の駆動力を確実に伝達できる。
【００２８】
本発明の電子機器は、前述の圧電駆動装置と、この圧電駆動装置により駆動される被駆動部とを備えることを特徴とする。
本発明によれば、圧電駆動装置を駆動源とする各種電子機器を構成できる。この際、圧電駆動装置による被駆動部の駆動が磁界に影響されることを防止でき、かつ、駆動時の消費電力も低減できる。
【００２９】
本発明の電子機器において、前記被駆動部は、計時部で計時された計時情報を表示する計時情報表示部であることが好ましい。
本発明によれば、圧電駆動装置によって時計の指針などの計時情報表示部を駆動できるため、指針等の駆動が磁界に影響されることを防止でき、かつ、計時情報表示部の指針等を低電力で駆動させることができる。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、圧電素子の振動によって被回転体を駆動させる際に、被回転体を低電力で駆動させることができるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
なお、後述する第２実施形態以降において、以下に説明する第１実施形態での構成部材と同じ構成部材および同様な機能を有する構成部材には同一符号を付し、説明を簡単にあるいは省略する。
【００３２】
［全体構成］
図６および図７は、本実施形態に係る時計１における指針２の駆動機構を示す斜視図および平面図である。時計１は、図示しない外装ケースの内部に計時部と、この計時部で計時された計時情報を指針２によって表示する計時情報表示部と、指針２の駆動機構（複数個の指針を駆動する機構等を含み、図８の運針機構を含む）とが搭載されたものであり、指針２の駆動機構の動作に圧電駆動装置１０が利用されたものである。すなわち、圧電駆動装置１０によって、駆動対象物としての指針２が取り付けられた指針車３が回転可能に構成されている。
圧電駆動装置１０は、図６，７に示すように、圧電素子の振動を利用してロータリングを回転させる圧電アクチュエータ４と、この圧電アクチュエータ４の回転駆動を指針車３に減速しつつ伝達するロータ伝え車５（ロータ伝達車）とを備えている。
【００３３】
［圧電アクチュエータの構成］
次に、圧電アクチュエータ４の構成について説明する。圧電アクチュエータ４は、振動子２０およびロータリング３０を含んで構成されている。
振動子２０は、略矩形板状の薄板補強板２１と、この薄板補強板２１の両面に接着された略矩形板状の圧電素子２２とを含んで構成され、全体薄板状の積層構造を有している。
薄板補強板２１の長手方向略中央には、片側に突出する腕部２１１が形成されており、この腕部２１１がビス等によって図示しない地板等に固定されている。薄板補強板２１の対角線上両端には、薄板補強板２１の長手方向に沿って突出する略半円形の当接部２１２がそれぞれ形成されている。これらの当接部２１２のうちの一方は、ロータリング３０の側面に当接されている。
なお、薄板補強板２１やロータリング３０は、例えばステンレス（ＳＵＳ）などで構成される。特に、ステンレス、硬化処理されたベリリウム銅などの非磁性材料で薄板補強板２１やロータリング３０を構成すれば、圧電アクチュエータ４の耐磁性が向上し、磁界の影響を受けずに駆動できる。
【００３４】
圧電素子２２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、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から選択した任意の材料で形成されている。圧電素子２２の両面には、図示しないめっき層によって駆動電極２２１が形成されている。
このような振動子２０の駆動電極２２１に、所定周波数の電圧を印加すると、圧電素子２２が長手方向に沿って伸縮する縦一次振動モードの振動を励振する。このとき、振動子２０の対角線上両端には当接部２１２が設けられているので、振動子２０は全体として長手方向中心線に対して重量がアンバランスとなる。このアンバランスにより、振動子２０は長手方向に略直交する方向に屈曲する屈曲二次振動モードの振動を励振する。したがって、振動子２０は、これらの縦一次振動モードおよび屈曲二次振動モードを組み合わせた振動を励振し、当接部２１２は、略楕円軌道を描いて振動する。
【００３５】
ロータリング３０は、振動子２０によって回転駆動される。ロータリング３０のロータ回転軸３１には、回転駆動を第１ロータ伝え歯車４０に伝達するロータかな３２が固定されている。ロータ回転軸３１は、支持アーム３５の一端に回転自在に支持されている。支持アーム３５は、アーム回転軸３５１回りに地板等に対して回転自在に支持されている。支持アーム３５の他端は、押圧手段としての押圧ばね３６によって付勢されている。
【００３６】
押圧ばね３６は、ロータリング３０と振動子２０の当接部２１２とが互いに当接する方向に押圧するように構成されている。
具体的には、押圧ばね３６は、ねじりコイルばねから構成され、押圧ばね３６の一端は、支持部材３６１によって地板等に対して固定されている。押圧ばね３６の他端は、支持アーム３５の端部を付勢し、ロータリング３０が振動子２０側に付勢され、当接部２１２に対して押圧方向Ｆに押圧されている。押圧方向Ｆは、ロータリング３０の回転軸に対して略直交する方向であり、押圧方向Ｆと、振動子２０の振動方向とが同一平面上となっている。これにより、当接部２１２とロータリング３０側面との間に適切な摩擦力が発生し、振動子２０の駆動力の伝達効率が良好となる。
このような圧電アクチュエータ４では、振動子２０の当接部２１２が略楕円軌道を描いて振動すると、その振動軌道の一部でロータリング３０を押圧することによりロータリング３０およびロータかな３２を反時計回り（矢印Ａの方向）のみに回転駆動する。従って、本実施形態では、ロータリング３０とロータかな３２により本発明のロータが構成されている。
【００３７】
［ロータ伝え車の構成］
次に、ロータ伝え車５の構成について説明する。ロータ伝え車５は、ロータかな３２と噛合する第１ロータ伝え歯車４０と、第１ロータ伝え歯車４０に一端が係止された渦巻ばね５０と、渦巻ばね５０の他端と接続された第２ロータ伝え歯車６０と、伝え車回転軸７０とを備えて構成されている。
【００３８】
第１ロータ伝え歯車４０は、ロータかな３２よりも大径の円板状に形成され、伝え車回転軸７０により回転自在に支持されている。第１ロータ伝え歯車４０には、回転軸方向に貫通するばね用係止穴４１および位置決め穴４２が形成されている。なお、図示はしないが、第１ロータ伝え歯車４０の回転量を検出する光学式の検出手段が設けられ、この非接触による検出手段によって、圧電アクチュエータ４により第１ロータ伝え歯車４０が所定の回転量だけ駆動される毎に圧電アクチュエータ４を停止させ、所定時間後、圧電アクチュエータ４を起動させるようになっている。このように起動と停止を繰り返すことで、圧電アクチュエータ４を周期的に駆動させている。
圧電アクチュエータ４が停止すると、押圧ばね３６により圧電アクチュエータ４の当接部２１２がロータリング３０に弾圧されて摩擦係合しているので、ロータリング３０がその位置にて位置決めされることになる。よってロータリング３０が回転方向に移動することがない。したがって、位置決めされたロータリング３０により、第１ロータ伝え歯車４０も回転方向において位置決めされることになる。なお、第２ロータ伝え歯車６０および指針車３は、後述するように解放規制部である位置決め穴４２と位置決めピン６１によって回転方向の位置が定まるので、指針２の位置も所定位置に位置決めされることになる。
【００３９】
位置決め穴４２は、第１ロータ伝え歯車４０の外周に沿って形成された長孔である。位置決め穴４２の開口部における第１ロータ伝え歯車４０の外周に沿った方向の寸法は、第２ロータ伝え歯車６０を停止させた状態で、第１ロータ伝え歯車４０が圧電アクチュエータの１周期分の駆動量だけ正転方向（図７における時計回り方向）に回転可能な長さ寸法（遊び部分の寸法）に設定されている。
第２ロータ伝え歯車６０は、伝え車回転軸７０に固定され、第１ロータ伝え歯車４０と同じ回転軸を有し、指針車３と噛合している。第２ロータ伝え歯車６０には、第１ロータ伝え歯車４０側に突出して位置決め穴４２に挿通される円筒の位置決めピン６１が固定されている。
【００４０】
渦巻ばね５０は、断面円形状のばね素線を図７における平面上で時計回りの渦巻状に巻いて形成されている。渦巻ばね５０の外周側の端部は、ばね用係止穴４１に係止され、中心軸側の端部は、伝え車回転軸７０に巻かれることにより固定されている。
渦巻ばね５０は、第１ロータ伝え歯車４０が第２ロータ伝え歯車６０よりも時計回りに先行して回転することにより、巻き数が増える方向に弾性変形して、第１ロータ伝え歯車４０に伝達された駆動力を弾性エネルギとして蓄積することができる。
【００４１】
次に、渦巻ばね５０において初期段階での弾性変形が維持されている状況を説明する。
上記渦巻ばね５０に初期弾性変形（約３巻き分）を持たせた状態で、渦巻ばね５０の中心側の端部を伝え車回転軸７０に固定し、渦巻ばね５０の外端部を前記ばね用係止穴４１に係止しておく。
第１ロータ伝え歯車４０および第２ロータ伝え歯車６０を、上記初期弾性変形が維持されたまま図６のように組み立てると、前記渦巻ばね５０の弾性エネルギによって、第２ロータ伝え歯車６０は第１ロータ伝え歯車４０に対して正転方向（図７において時計回り）に回転する力が加わる。但し、位置決めピン６１が位置決め穴４２に配置されているため、第２ロータ伝え歯車６０は、第１ロータ伝え歯車４０に対し、位置決めピン６１が位置決め穴４２の正転方向側の内側面に当接した位置、つまり図７に示す状態に維持される。
また、第１ロータ伝え歯車４０は、ロータかな３２に噛み合っている。ロータかな３２と一体のロータリング３０は、前述したように圧電アクチュエータ４の当接部２１２が弾圧することで位置決めされている。従って、圧電アクチュエータ４が停止している状態では、ロータリング３０は、圧電アクチュエータ４の当接部２１２が当接することで停止状態に維持され、ロータかな３２に噛み合う第１ロータ伝え歯車４０も停止状態に維持される。さらに、第２ロータ伝え歯車６０は、第１ロータ伝え歯車４０に対して、位置決めピン６１が位置決め穴４２に当接した位置に位置決めされる。このようにして渦巻ばね５０の弾性変形（初期弾性変形）が維持されている。
従って、本実施形態では、渦巻ばね５０により弾性装置が構成され、第２ロータ伝え歯車６０により被回転体が構成され、位置決めピン６１および位置決め穴４２により解放規制部が構成されている。
【００４２】
なお、解放規制部である上記位置決め穴４２と位置決めピン６１は、上述したように渦巻ばね５０の初期段階での弾性変形（初期たわみ）を維持するものであるが、更に圧電アクチュエータ４が１ステップ分（１周期分）駆動した際に、第２ロータ伝え歯車６０および指針車３を所定位置に保持する役割をも有している。
すなわち、圧電アクチュエータ４が１ステップ分駆動すると、第１ロータ伝え歯車４０は、図7において時計回り方向に１周期分（１ステップ分）回転され、同時に渦巻ばね５０も巻き上げられる。すると渦巻ばね５０の解放力により第２ロータ伝え歯車６０も時計回り方向に回転駆動するが、位置決めピン６１が位置決め穴４２の時計回り方向側の内側面（図６、図７で位置決めピン６１が接触している内側面）に当接し弾圧するので、第２ロータ伝え歯車６０が回転方向において位置決めされることになる。
【００４３】
なお、圧電アクチュエータ４の振動子２０は、腕部２１１により時計１の基枠である地板に固定されており、ロータ回転軸３１、伝え車回転軸７０、指針車３の回転軸は、一端が地板の軸受穴に軸受けされ、他端は、地板上に対向して配置された輪列受に軸受けされて、保持されている。なお、指針車３の回転軸や他の指針車の各回転軸は、一端が地板に軸受けされるが、他端は、輪列以外の受部材に軸受けされるようにしてもよい。
【００４４】
［時計の回路構成］
次に、時計１の回路構成について、図８に基づいて説明する。
時計１の駆動回路は、一次電池または二次電池等からなる電源１０１によって駆動される発振回路１０２、分周回路１０３、制御回路１０４を備えている。
発振回路１０２は、水晶振動子等の基準発振源を有し、発振信号を分周回路１０３に出力する。
分周回路１０３は、発振回路１０２から出力された発振信号が入力され、この発振信号に基づいて時計基準信号（例えば１Ｈｚの信号）を出力する。
【００４５】
制御回路１０４は、分周回路１０３から出力された基準信号に基づいて時刻をカウントするとともに、時計仕様にあった時計駆動信号の出力を時計駆動回路１０６に指示する。
例えば、時計１が時針、分針、秒針を備える場合のように１秒ごとにステップ運針を行う場合には、制御回路１０４は、時計駆動信号を１秒に１回出力するように時計駆動回路１０６に指示する。
一方、時計１が時針および分針の２針時計であり、分針を２０秒間隔で２度ずつ送る場合には、制御回路１０４は、時計駆動信号を２０秒に１回出力するように時計駆動回路１０６に指示する。
【００４６】
また、制御回路１０４は、検出回路（検出手段）１０７と接続され、検出回路１０７から出力される検出信号をトリガーとして、時計駆動回路１０６の動作を制御する。
検出回路１０７は、ロータ（ロータリング３０およびロータかな３２）の移動量（回転角度）が所定量に到達したかを検出し、検出信号を制御回路１０４に出力するものである。従って、検出回路１０７は、ＬＥＤ等による光学的な検出、ばね等によるメカ接点、磁気センサによるものなど、ロータの回転量（回転角度）を検出可能な各種センサが利用できる。
さらに、検出回路１０７は、ロータの移動量を直接検出するものに限らず、ロータに対してダイレクトに動く第１ロータ伝え歯車４０の移動量（回転角度）を検出することでロータリング３０の移動量を間接的に検出するものでもよい。すなわち、ロータから渦巻ばね５０の手前に設けられ、ロータと共に回転する部材の移動量を検出してもよい。
なお、本実施形態では、前述のとおり、第１ロータ伝え歯車４０の回転量を検出する光学式の検出回路（検出手段）１０７が設けられている。
【００４７】
そして、前記制御回路１０４は、検出回路１０７から検出信号が出力されると、つまりロータが所定量移動したことを検出すると、時計駆動回路１０６に対して駆動信号の出力を停止させる制御つまり圧電駆動装置１０を停止させる制御を行う。
例えば、秒針を１秒間隔でステップ運針する場合、制御回路１０４は時計駆動回路１０６に対して１秒毎に駆動信号を出力するように指示する。この場合、検出回路１０７は、秒針が１秒分つまり６度回転するのに対応する所定角度だけロータが回転することを検出するように設定され、検出回路１０７でロータが前記所定角度回転したことを検出すると、制御回路１０４は時計駆動回路１０６に対して駆動信号の出力を停止させる。このため、圧電駆動装置１０は１秒間隔で秒針を１秒分移動させる量だけ駆動する。
また、二針時計のように、２０秒間隔で分針を２度ずつ送る場合は、制御回路１０４は時計駆動回路１０６に対して２０秒毎に駆動信号を出力するように指示する。この場合、検出回路１０７は、分針が２０秒分つまり２度回転するのに対応する所定角度だけロータが回転することを検出するように設定され、検出回路１０７でロータが前記所定角度回転したことを検出すると、制御回路１０４は時計駆動回路１０６に対して駆動信号の出力を停止させる。
【００４８】
また、制御回路１０４には、リューズやボタンなどの時刻修正機構１０８の操作を検出する操作検出部１０９が接続されている。操作検出部１０９は、時刻修正機構１０８の所定の操作を検出すると、その操作を検出して所定の信号を制御回路１０４に送る。制御回路１０４は、操作検出部１０９からの信号に基づいて、時計駆動回路１０６に対し、駆動信号の出力つまり圧電駆動装置１０の駆動開始や、駆動信号の出力停止つまり圧電駆動装置１０の駆動停止を指示する。
例えば、時刻修正のために、リューズを引き出した際には、指針の運針を停止する必要がある。このため、操作検出部１０９がリューズの引き出し操作の検出信号を出力すると、制御回路１０４は、圧電駆動装置１０の駆動を停止する制御信号を時計駆動回路１０６に出力する。一方、操作検出部１０９がリューズの押し込み操作の検出信号を出力すると、制御回路１０４は、圧電駆動装置１０の駆動を開始する制御信号を時計駆動回路１０６に出力する。
【００４９】
時計駆動回路１０６は、制御回路１０４からの制御信号を受けて、圧電駆動装置１０の駆動信号を出力する。具体的には、時計駆動回路１０６は、交流信号（パルス信号）によって圧電駆動装置１０の圧電素子２２に所定周波数の駆動電圧を印加させて駆動する。
なお、圧電駆動装置１０の駆動周波数の制御方法は特に限定せず、例えば、特許文献（特開２００６−２０４４５号公報）に開示されているように、圧電素子２２へ供給される駆動信号の周波数を、駆動可能な周波数範囲を含む広い範囲でスイープ（変化）させ、確実に圧電駆動装置１０を駆動させる方法でも良いし、特許文献（特開２００６−３３９１２号公報）に開示されているように、圧電素子２２に供給される駆動信号の周波数と圧電素子２２の振動状態から得られる検出信号との位相差を駆動に適した所定の目標位相差となるように駆動信号の周波数を変更させる方法でも良いし、あらかじめ温度毎に設定された固定周波数で駆動させる方法でも良い。
また、圧電駆動装置１０の圧電素子２２に電圧印加の対象となっていない検出電極を設け、この検出電極から出力される検出信号を制御回路１０４にフィードバックして前記駆動信号の周波数を制御してもよい。この検出信号によって、制御回路１０４は、圧電駆動装置１０の駆動状態を確認して、駆動信号の周波数をフィードバック制御できる。
【００５０】
運針機構１１０は、圧電駆動装置１０（圧電アクチュエータ４およびロータ伝え車５）で駆動される輪列などで構成され、本実施形態では、指針車３を備えている。
この運針機構１１０は、圧電駆動装置１０から得られる移動量を時刻表示に適した移動量に変換して計時情報表示部である時刻表示部（指針）２に伝達する。本実施形態では、運針機構１１０は減速輪列であるため、所定の減速比で圧電駆動装置１０の移動量（ロータの回転量）を時刻表示の移動量に変化する。例えば、指針２が秒針であって１秒に６度回転し、運針機構１１０の減速比が１／２であれば、検出回路１０７は、第２ロータ伝え歯車６０つまり第１ロータ伝え歯車４０が１２度回転する度に検出信号を出力するように設定される。
【００５１】
［圧電駆動装置の起動時の動作］
次に、圧電駆動装置１０の起動時の動作について説明する。
まず、圧電アクチュエータ４の停止の状態で、振動子２０に駆動電圧が印加されると、ロータリング３０からロータかな３２を介して第１ロータ伝え歯車４０に回転エネルギが伝達され、これらの回転体（ロータリング３０、ロータかな３２、第１ロータ伝え歯車４０）が回転を始めるとともに、渦巻ばね５０が弾性変形を始め、伝達された回転エネルギが渦巻ばね５０の弾性エネルギとして蓄積される。そして、渦巻ばね５０の弾性エネルギによって、第２ロータ伝え歯車６０に加わる回転エネルギが、所定の大きさに達した時点で、第２ロータ伝え歯車６０、指針車３および指針２が回転し始める。この所定の大きさの回転エネルギとは、各回転体（第２ロータ伝え歯車６０、指針車３および指針２）の慣性モーメントと、これらの各回転体の軸受負荷とを合計した負荷に等しい大きさの回転エネルギである。
従って、圧電アクチュエータ４が１周期分駆動すると、前述したように第１ロータ伝え歯車４０も図７における時計回り方向に１周期分回転し、同時に渦巻ばね５０も巻き上げられる。すると渦巻ばね５０の解放力により第２ロータ伝え歯車６０も時計回り方向に回転駆動するが、位置決めピン６１が位置決め穴４２の時計回り方向側の内側面（図６、図７で位置決めピン６１が接触している内側面）に当接し弾圧するので、第２ロータ伝え歯車６０と指針２も回転方向において位置決めされることになる。
このようにして、圧電駆動装置１０が起動して指針２が回転される。
【００５２】
［本実施形態による効果］
本実施形態によれば、次のような効果を奏することができる。
（１）渦巻ばね５０を備え、圧電アクチュエータ４の起動の際、圧電アクチュエータ４の駆動力が渦巻ばね５０の弾性エネルギとして蓄積されてから、第２ロータ伝え歯車６０が回転を開始するので、圧電アクチュエータ４が駆動する際には、第２ロータ伝え歯車６０、指針車３および指針２の各慣性モーメントが圧電アクチュエータ４に作用せず、圧電アクチュエータ４に加わる起動時の負荷が軽減され、消費される起動電力を低減させることができる。
特に、アナログ時計では、棒状の指針２は大きな慣性モーメントを持ち、かつ、指針形状は時計のデザイン（モデル）で変化する。このため、時計のモデル毎に指針２による慣性モーメントも異なり、従来の方法では消費電力も変化する。このことは、電池で駆動される時計の場合、モデルによって電池寿命も変化してしまうことになる。
これに対し、本実施形態では、前記渦巻ばね５０を設けることで、指針２の慣性モーメントが圧電アクチュエータ４に作用しないため、指針２の慣性モーメントの変化の影響をキャンセルでき、低電力で駆動でき、かつモデルによる電池寿命の変化を防止できる。
その上、指針２に比べて慣性モーメントの大きな円板状の指針も使用することができ、時計のデザイン自由度を向上できる。
【００５３】
（２）渦巻ばね５０を備え、圧電アクチュエータ４に加わる起動時の負荷が軽減されることによって、短時間で圧電アクチュエータ４の駆動速度を所望の速度に上げることが可能となり、起動時間が短縮されるので、消費電力をさらに低減させることができる。
ここで、圧電アクチュエータ４に加わる負荷が軽減されることで消費電力を低減できる理由を、図９，１０を参照して説明する。
図９，１０は、ロータに加わる慣性負荷が所定量のもの（以下、慣性負荷１倍という）と、慣性負荷がその１０倍（慣性負荷１０倍という）のものを駆動する場合において、駆動経過時間とロータの回転速度の関係、および、駆動経過時間とロータの回転角度の関係を示す。
ここで、回転速度は、圧電アクチュエータ４に駆動信号を与えると徐々に上昇し、やがて一定速度になる。一方、回転角度は、初期の速度上昇範囲では加速的に回転角が増加し、回転速度が一定になると回転角度は時間に比例して増加する。
図９，１０に示すように、慣性負荷が低いほうが高いほうに比べて、回転速度の上昇も早く、所定の回転角度だけ移動する時間も短くできる。例えば、図９，１０の例では、仮に１０度回転するまでの時間で比較すると、図９に示す慣性負荷１倍の場合には約０．００１７秒の時間が必要である。これに対し、図１０に示す慣性負荷１０倍の場合には約０．００３秒の時間つまり慣性負荷１倍の場合の約２倍の時間が必要である。
従って、ロータを一定角度毎回転する場合、ロータつまり圧電アクチュエータ４に加わる慣性負荷が小さいほうが駆動時間を短くでき、その分、消費電力も低減することができる。
【００５４】
（３）渦巻ばね５０を備えているので、落下時等に外部からの衝撃が指針２に作用した場合に、渦巻ばね５０の干渉機能により、衝撃の影響を速く弱めることができるとともに、外部からの衝撃力が作用している間は、圧電アクチュエータ４の駆動力が渦巻ばね５０に蓄積されるので、衝撃による影響がなくなった時点で、渦巻ばね５０の弾性エネルギによって、指針２の回転を駆動させることができる。従って、圧電アクチュエータ４に指針２から衝撃の影響が伝わらずに済み、圧電アクチュエータ４の動作を安定させることができる。
（４）位置決めピン６１と位置決め穴４２とを備え、渦巻ばね５０の初期たわみ（初期ひずみ）が維持されているので、第２ロータ伝え歯車６０に初期たわみによる力が常時作用することによって、外部の衝撃による指針２等の揺動を抑制することができる。
【００５５】
（５）第２ロータ伝え歯車６０から指針２側の回転系の慣性モーメントが比較的大きい場合であっても、圧電アクチュエータ４を間欠的に駆動させた際に、位置決めピン６１と位置決め穴４２との遊び部分の範囲が、圧電アクチュエータ４の１周期分の駆動量に対応する範囲に設定されているので、第１ロータ伝え歯車４０と第２ロータ伝え歯車６０とが干渉して圧電アクチュエータ４に加わる負荷が増大することを避けることができる。
【００５６】
（６）渦巻ばね５０を備えているので、大きな変位量を確保するために、渦巻ばね５０の巻き数を増加させても、Ｕ字ばねや片持ちばねを使用する場合と比べて、設置空間をそれほど広げることなく、渦巻ばね５０を配置できる。
さらに、渦巻ばね５０を備えているので、大きな変位量を確保することができ、渦巻ばね５０の変位量に関わらず略一定の弾性エネルギを生じさせることができる。従って、外部の衝撃の大小に関わらず、第２ロータ伝え歯車６０が渦巻ばね５０から略一定の弾性エネルギを受けるので、第２ロータ伝え歯車６０の動作を安定させることができる。
【００５７】
（７）圧電素子２２が矩形板状に形成されているので、圧電駆動装置１０の薄型化を促進できる。
【００５８】
（８）検出回路１０７を設け、第１ロータ伝え歯車４０つまりはロータの移動量を検出しているので、指針２の移動量も正確に設定できる。すなわち、圧電アクチュエータ４の振動子２０とロータとは摩擦によってトルクを伝達しているので、圧電アクチュエータ４の駆動時間によってロータの回転量を正確に設定することは難しい。そこで、本実施形態では、実際にロータやロータとダイレクトに駆動する第１ロータ伝え歯車４０の移動量を検出回路１０７で検出しており、検出回路１０７でロータが所定量移動した時点で駆動を停止しているので、ロータつまりは指針２を正確に移動できる。
【００５９】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る時計における圧電駆動装置１０Ａについて図１１から図１４に基づいて説明する。
図１１は、時計における圧電駆動装置１０Ａを示す平面図である。図１２〜図１４は、圧電駆動装置１０Ａを示す縦断面図である。なお、図１２は、図１１において、ロータ（ロータリング３０、ロータかな３２、ロータ歯車３３）、中間車６、ロータ伝え車５Ａを結ぶ伝達経路の断面図である。また、図１３は、図１１において、ロータ、アンクル８、ロータ伝え車５Ａを結ぶ伝達経路の断面図である。図１４は、図１１において、振動子２０Ａおよびロータからなる圧電アクチュエータ４Ａの断面図である。
圧電駆動装置１０Ａは、前述の第１実施形態の圧電駆動装置１０に対して、第２ロータ伝え歯車に対応するガンギ車６０Ａを備え、圧電アクチュエータ４Ａで駆動されるアンクル８によって、ガンギ車６０Ａの回転が所定回転角毎に規制される構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。
例えば、第１実施形態における圧電アクチュエータ４の構成および動作、押圧ばね３６の構成および動作、渦巻ばね５０の構成および動作、解放規制部（位置決め穴４２と位置決めピン６１）の基本構造および基本動作、時計の回路構成および動作（図８）は、第２実施形態においても同様である。また、第２実施形態のロータ伝え歯車４０Ａの回転量検出手段と動作は、第１実施形態の第１ロータ伝え歯車４０の回転量を検出する光学式検出手段が用いられ、同様の動作を行うものである。
【００６０】
圧電駆動装置１０Ａは、圧電アクチュエータ４Ａと、この圧電アクチュエータ４Ａにより駆動される中間車６と、中間車６の回転駆動を図６に図示された指針車３に伝達するロータ伝え車５Ａと、圧電アクチュエータ４Ａにより駆動されるカム部材としてのカム車７と、このカム車７によって揺動するアンクル８とを備えている。
圧電アクチュエータ４Ａは、振動子２０Ａと、ロータリング３０を含んで構成されている。ロータリング３０のロータ回転軸３１Ａには、回転駆動を中間車６に伝達するロータかな３２と、回転駆動をカム車７に伝達するロータ歯車３３とが固定されている。なお、本実施形態では、ロータリング３０とロータかな３２とロータ歯車３３によってロータが構成される。従って、圧電アクチュエータ４Ａは、第１実施形態の圧電アクチュエータ４に対し、ロータ歯車３３が追加されている点は相違するが、振動子２０Ａやロータリング３０、ロータかな３２の構成、材質、動作などは前記第１実施形態と同じである。
【００６１】
ロータ伝え車５Ａは、中間車６と噛合するロータ伝え歯車４０Ａと、ロータ伝え歯車４０Ａのばね用係止穴４１に一端が係止された渦巻ばね５０と、渦巻ばね５０の他端と接続されたガンギ車６０Ａと、伝え車回転軸７０とを備えて構成されている。このようにして、ロータリング３０の駆動力が渦巻ばね５０に伝達される第２の伝達経路が構成されている。
ロータ伝え歯車４０Ａには、前記第１実施形態と同じく、回転軸方向に貫通するばね用係止穴４１および位置決め穴４２が形成されている。
ガンギ車６０Ａは、１５枚のガンギ歯６２を備え、アンクル８に対向する位置に支持されている。伝え車回転軸７０には、ガンギ車６０Ａとともにガンキかな６７（図１２）が固定されている。ガンギかな６７は、ガンギ車６０Ａと一体で回転し、図示しない指針車等と噛合している。また、伝え車回転軸７０にはロータ伝え歯車４０Ａが回転自在に支持されている。なお、伝え車回転軸７０には、渦巻ばね５０の他端が固定されているので、ガンギ車６０Ａは渦巻ばね５０の他端と接続されているものである。
なお、ガンギ車６０Ａには、第１実施形態の第２ロータ伝え歯車６０と同様に、ロータ伝え歯車４０Ａ側に突出して前記位置決め穴４２に挿通される位置決めピン６１が固定されている。
上記位置決め穴４２と位置決めピン６１は、ロータ伝え車５Ａを組み立てる際、およびロータ伝え車５Ａを図１１のように各部品とともに地板などに組み込む際において、第１実施形態で説明したように渦巻ばね５０の初期たわみを維持しておくためのものである。
【００６２】
カム車７は、ロータ歯車３３と噛合するカムかな７１と、回転軸に対して外周の中心軸が偏心している円形のカム７２と、カムかな７１およびカム７２を固定するカム回転軸７３とを備えて構成されている。
アンクル８は、アンクル本体部８１と、２つの爪８２，８３と、カム７２と係合する切欠部８４と、アンクル回転軸８５とを備えて構成されている。
アンクル本体部８１は、第１アーム部８１１と、第２アーム部８１２とを備え、これらがアンクル回転軸８５を挟んで両側に一体的に形成され、アンクル回転軸８５を中心にして揺動可能に支持されている。第１アーム部８１１は、アンクル回転軸８５からロータ歯車３３側とは反対側に延設され、ガンギ車６０Ａ側に突出する爪８２を固定している。第２アーム部８１２は、アンクル回転軸８５からロータ歯車３３側に延設され、ガンギ車６０Ａ側に突出する爪８３を固定している。
【００６３】
第２アーム部８１２は、アンクル回転軸８５からロータリング３０に近づくに連れて、幅寸法が拡張されている。この拡張された領域に切欠部８４が形成され、第２アーム部８１２は、全体略コ字状に形成されている。この切欠部８４の内側面にカム７２の側面が当接されるように、カム車７が配置されている。
このような構成において、ロータ歯車３３が回転すると、カム車７が回転し、偏心したカム７２によりアンクル８が揺動する。ここで、カム車７が１回転すると、アンクル８が１往復だけ揺動し、アンクル８の２つの爪８２，８３が、交互にガンギ車６０Ａと当接する。このように、ロータリング３０の駆動力がアンクル８に伝達される第１の伝達経路が構成されている。
【００６４】
このような構成において、ガンギ車６０Ａが回転した際に、２つの爪８２，８３が交互にガンギ歯６２間に挿入され、ガンギ車６０Ａの回転角度を一定角度毎に規制する。つまり、アンクル８が第１の方向（図１１では反時計回りの方向）に揺動し、アンクル８の一方の爪８３がガンギ歯６２間に挿入され、時計回りの方向に回転駆動されるガンギ車６０Ａのガンギ歯６２と当接すると、ガンギ車６０Ａの回転が規制されるようになっている。
さらに、アンクル８が第２の方向（図１１では時計回りの方向）に揺動すると、アンクル８の一方の爪８３がガンギ歯６２間から離れてガンギ車６０Ａの規制を解除する。同時に、他方の爪８２がガンギ歯６２間に挿入され、ガンギ車６０Ａがガンギ歯６２の半ピッチ分の角度だけ回転して、アンクル８の他方の爪８２がガンギ車６０Ａのガンギ歯６２と当接する。こうして再び、ガンギ車６０Ａの回転が規制されるようになっている。
従って、本実施形態では、ガンギ車６０Ａにより被回転体が構成され、アンクル８により回転規制装置が構成されている。
なお、圧電アクチュエータ４の振動子２０は、腕部２１１により時計１の基枠である地板に固定されており、ロータ回転軸３１Ａ、中間車６の回転軸、伝え車回転軸７０、カム車７のカム回転軸７３、アンクル回転軸８５、指針車３の回転軸は、一端が地板の軸受穴に軸受けされ、他端は地板上に対向して配置された輪列受に軸受けされて、保持されている。なお、指針車３の回転軸や他の指針車の各回転軸は、一端が地板に軸受けされるが、他端は輪列以外の受部材に軸受けされるようにしてもよい。
また、ガンギ車６０Ａ、アンクル８、さらにガンギ車６０Ａで回転される各歯車は、非磁性材料で構成されることが好ましい。但し、これらの材料は非磁性材料に限定されない。
【００６５】
また、本実施形態においても、第１実施形態の回路構成（図８）と同様の回路構成を備えており、ロータの回転位置を検出する光学式の位置検出手段および検出回路１０７も設けられている。ロータが所定位置に駆動されると位置検出手段が所定位置検出信号を制御回路１０４に出力する。制御回路１０４は、上記検出信号を受けると時計駆動回路１０６に対して駆動信号の出力を停止させる制御つまり圧電駆動装置１０を停止させる制御を行う。
なお、上記検出回路１０７は、ロータリング３０やロータ歯車３３などのロータを構成する部材の移動量を直接検出するものでもよいし、中間車６やロータ伝え歯車４０Ａ等のトルクの伝達経路上で渦巻ばね５０よりもロータ側に配置されてロータに同期して駆動される部材の移動量を検出することで、間接的にロータの移動量を検出するものでもよい。
さらに、アンクル８およびガンギ車６０Ａを設けることで、ガンギ車６０Ａつまりは指針２の移動を精度良く制御できる。このため、圧電アクチュエータ４Ａの駆動の停止を制御する検出回路は、アンクル８の一方の爪８２，８３がガンギ車６０Ａのガンギ歯６２に係合する状態から、他方の爪８２，８３がガンギ歯６２に係合する状態に確実になるまで圧電アクチュエータ４Ａを駆動できるように設定される。
例えば、本実施形態では、ロータリング３０が３０度回転すると、アンクル８の爪８２，８３のガンギ歯６２への係合が切り替わるように設定されている。この場合、検出回路はロータリング３０が確実に３０度回転することを検出すればよい。
例えば、検出回路の検出誤差を考慮し、ロータリング３０が３１度回転することを検出するように検出回路を構成し、ロータが少なくとも３０度以上回転することを検出するように設定すればよい。この場合、カム車７の回転角度も多少大きくなるが、図１１に示すように、その際のカム回転軸７３から切欠部８４に当接するカム７２の側面までの距離の変化量は小さいため、アンクル８も殆ど移動せず、アンクル８の爪８２，８３のガンギ歯６２への係合状態も維持できる。また、ロータが多少オーバーランした場合、アンクル８の爪８２，８３に係合して停止するガンギ車６０Ａに対し、ロータ伝え歯車４０Ａが回転するが、その回転分は渦巻ばね５０が巻かれることで吸収でき、かつ、それによる渦巻ばね５０の弾性エネルギの変化も僅かであるため、指針２の運針に影響することはない。
【００６６】
次に、圧電駆動装置１０Ａの動作について説明する。
ロータリング３０つまりロータは、振動子２０Ａにより時計回り（図１１に示す矢印Ａの方向）に回転する。ロータリング３０の回転は、中間車６とカム車７にそれぞれ伝達される。中間車６の回転はロータ伝え歯車４０Ａに伝達される。ロータ伝え歯車４０Ａの回転は、渦巻ばね５０の弾性エネルギを介してガンギ車６０Ａに伝達される。
ここで、ロータリング３０からロータ伝え歯車４０Ａまでの輪列は、ロータリング３０が３０度回転する場合に、ロータ伝え歯車４０Ａが１２度に減速して回転する設定となっている。また、ロータリング３０の回転は、カム車７に増速して伝達され、ロータリング３０が３０度回転する場合に、カム車７が１８０度回転する設定となっている。
アンクル８がガンギ車６０Ａの回転を規制している間は、ガンギ車６０Ａは停止したままで、渦巻ばね５０が弾性変形して、ロータリング３０の回転エネルギを弾性エネルギとして蓄積する。続いて、カム車７が回転して、カム７２の偏心によってアンクル８が揺動し、ガンギ車６０Ａと係合するアンクル８の一方の爪がガンギ車６０Ａのガンギ歯６２から外れると、ガンギ車６０Ａは、渦巻ばね５０の弾性エネルギにより回転する。その際、アンクル８の他方の爪の先端部分がガンギ歯６２間に挿入されている。アンクル８の他方の爪がさらにガンギ歯６２間の内部に挿入され、ガンギ歯６２が爪に当接すると、再びガンギ車６０Ａの回転を規制する。なお、アンクル８の１往復の揺動で、ガンギ車６０Ａは１ピッチ（２４度）回転する。つまり、ロータリング３０が３０度回転すると、カム車７は１８０度回転し、それによって、アンクル８が一方向に移動し、ガンギ車６０Ａは１２度回転する。その際、ロータ伝え歯車４０Ａは、１２度回転されるので、渦巻ばね５０は、初期状態に戻る。従って、ガンギ車６０Ａは、アンクル８の揺動によって、間欠的に駆動される。
すなわち、図１１において、アンクルの一方の爪８３がガンギ車６０Ａのガンギ歯６２と係合している状態がスタート時（図１１の図示状態）として、カム７２が回転し始めて、一方の爪８３がガンギ歯６２と離れ、アンクルの他方の爪８２が他のガンギ歯６２と係合し、更に他方の爪８２が他のガンギ歯６２と離れ、再び一方の爪８３がガンギ車６０Ａのガンギ歯６２と係合し、カム７２の回転が停止するまでのサイクルを、アンクルの１往復という。したがってアンクルの１往復は、アンクルの１揺動往復となる。
【００６７】
ロータ伝え車５Ａは、初期の組込み状態においては、渦巻ばね５０の初期たわみを位置決めピン６１と位置決め穴４２の当接で維持しているため、位置決めピン６１と位置決め穴４２間の隙間寸法は０になっている。
これを図１１の通り、ガンギ歯６２がアンクルの爪８３もしくは８２に当接した状態では、寸法Ｌの隙間が生じるように上記位置決め穴４２と位置決めピン６１を設定する。この隙間は、ガンギ歯６２がアンクルの爪８３もしくは８２に当接した状態において関係部品と組込位置のバラツキがあった場合でも、隙間の寸法が０にならない程度の値に設定する。上記寸法Ｌの隙間を設けていることより、ガンギ歯６２がアンクルの爪８２，８３に確実に係合される。
また寸法Ｌの隙間が形成されている事により、ガンギ車６０Ａによりアンクル８が所定位置に正しく位置決めされることになる。すなわち、ガンギ歯６２がアンクル８の爪８３に当接している場合には、渦巻ばね５０のばね力によりガンギ歯６２がアンクル８の爪８３を押圧するため、アンクル８を図１１において反時計回りに回転させようとする。したがってアンクル８は、ガンギ歯６２がアンクル８の爪８３に当接している位置で位置決めされることになる。
またガンギ歯６２がアンクル８の爪８２に当接している場合には、渦巻ばね５０のばね力によりガンギ歯６２がアンクル８の爪８２を押圧するため、アンクル８を図１１において、時計回りに回転させようとする。したがってアンクル８は、ガンギ歯６２がアンクル８の爪８２に当接している位置で位置決めされることになる。
【００６８】
なお、渦巻ばね５０の弾性エネルギは、ガンギ車６０Ａを時計回りに回転させる方向に付勢するので、アンクル８の爪８２，８３がガンギ歯６２と当接している状態では、互いの摩擦力が増大される。
また、外部からの衝撃などで、アンクル８自身が揺動しても、アンクル８はカム車７とのカム機構によって連結されているので、アンクル８からカム車７への回転エネルギの伝達はされない。従って、衝撃でアンクル８が揺動する方向の力が作用しても、カム７２を回転させる力としては伝達されないので、アンクル８が揺動してガンギ車６０Ａの規制が解除されることはなく、指針等の位置を保持することができる。
【００６９】
このような本実施形態によれば、前記（１）〜（８）の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（９）圧電アクチュエータ４Ａの駆動によってガンギ車６０Ａに回転エネルギが加えられるとともに、アンクル８によってガンギ車６０Ａが一定角度毎に回転を規制されるので、圧電アクチュエータ４Ａの駆動量に対してガンギ車６０Ａの回転量が一義的に決まらなくても、ガンギ車６０Ａが一定角度回転すれば、アンクル８がガンギ車６０Ａの回転角度を一定角度に規制するので、ガンギ車６０Ａの回転量は正確に一定となる。従って、圧電アクチュエータ４Ａによって回転されるガンギ車６０Ａのオーバーランを防止できるので、ロータリング３０の回転角度を厳密に制御する必要がなく、ガンギ車６０Ａの回転角度の精度を向上させることができ、ガンギ車６０Ａで回転される指針２等の表示手段の表示精度を向上させることができる。
【００７０】
（１０）また、アンクル８およびガンギ車６０Ａを設けることで、ガンギ車６０Ａつまりは指針２の移動を精度良く制御できる。このため、検出回路において、検出誤差を考慮し、ロータが所定の目標値よりも多少大きく回転したことを検出するように設定した場合でも、そのオーバーラン分はカム車７、アンクル８、ガンギ歯６２、渦巻ばね５０等で吸収でき、ガンギ車６０Ａや指針２は正確に駆動できる。
（１１）さらに、ガンギ車６０Ａにアンクル８の爪８２，８３が噛み合っているので、リューズなどの時刻修正機構による時刻修正操作時に輪列が回転することを規制できる。このため、一般的なクオーツ時計において時刻修正時に輪列が回転することを規制する規制レバーの機能を実現でき、本実施形態では規制レバーを不要にできる。
【００７１】
（１２）ガンギ車６０Ａの駆動源と、アンクル８の駆動源を共通化することができるので、部品点数の低減および時計の小型化を図ることができる。
（１３）カム７２によってアンクル８の往復動作が実施されるので、アンクル８の駆動源としての圧電アクチュエータ４Ａを両方向回転可能に構成する必要がなく、一方向回転可能な構成とすることができる。特に、矩形板状の振動子２０Ａを用いているので、片回転式はロータリング３０との接触位置を自由に選択できるので駆動力の伝達効率が向上され、低電力化や高トルク化を促進できる。
【００７２】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る時計における圧電駆動装置１０Ｂについて図１５から図１８に基づいて説明する。
図１５は、時計における圧電駆動装置１０Ｂを示す平面図である。図１６および図１７は、圧電駆動装置１０Ｂを示す縦断面図である。図１８は、圧電駆動装置１０Ｂの駆動を説明するための平面図である。
圧電駆動装置１０Ｂは、前述の第２実施形態の圧電駆動装置１０Ａに対して、ガンギ車６０Ａに代えて被回転体としての従動車６０Ｂを使用し、アンクル８に代えて、回転規制装置としての原動車９を使用する部分の構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。
【００７３】
圧電駆動装置１０Ｂは、ロータリング３０Ａと噛合して回転される中間車６Ａと、中間車６Ａにより回転される原動車９と、ロータ伝え車５Ｂとを含んで構成されている。
ロータリング３０Ａは、ロータ歯車３３とともにロータ回転軸３１Ａに固定され、これらのロータリング３０Ａおよびロータ歯車３３によって本発明のロータが構成される。
原動車９は、中間車６Ａと噛合する原動かな９１と、原動カム９２と、これらの原動かな９１と原動カム９２とを固定する原動回転軸９３とを備えて構成されている。
原動カム９２は、原動回転軸９３を中心に径方向に略扇形に形成された２つのカム片９２１を有している。２つのカム片９２１は、原動回転軸９３を中心に互いに１８０度の間隔で形成され、原動回転軸９３の中心軸に対して互いに点対称な形状である。また、各カム片９２１から両方向に９０度ずれた位置にはそれぞれ凹部９２２が形成され、この２つの凹部９２２が、原動回転軸９３を中心に互いに対向している。
【００７４】
ロータ伝え車５Ｂは、ロータ伝え歯車４０Ａと、渦巻ばね５０と、従動車６０Ｂと、伝え車回転軸７０とを備えて構成され、図１６に示すように、伝え車回転軸７０を回転軸としてロータ伝え歯車４０Ａ、渦巻ばね５０、従動車６０Ｂの順番に配置されている。
ロータ伝え歯車４０Ａは、ロータ歯車３３と噛合し、伝え車回転軸７０により回転自在に支持されている。ロータ伝え歯車４０Ａには、位置決め板４３が固定されている。位置決め板４３は、全体略円形の板状部材であり、側面の一部に弦状の側部４３１を有している。弦状の側部４３１の中央には、径方向に突出する位置決め用係止片４３２が形成されている。位置決め用係止片４３２は、中間部分で従動車６０Ｂ側に曲折され、先端が従動車６０Ｂに向かって延設されている。
【００７５】
従動車６０Ｂは、伝え車回転軸７０に固定されている。従動車６０Ｂには、回転軸方向に貫通する位置決め穴６３およびばね用係止穴６４が形成されている。位置決め穴６３は、従動車６０Ｂの外周に沿って形成された長孔であり、位置決め用係止片４３２の先端が挿入されている。従動車６０Ｂの外周には、径方向に突出する９つの従動歯６５が４０度毎の間隔に形成され、従動歯６５の先端部が半円弧状に加工されている。
渦巻ばね５０の外周側の端部は、ばね用係止穴６４に係止され、中心軸側の端部は、ロータ伝え歯車４０Ａの筒部４４に巻かれることにより固定されている。
【００７６】
原動車９およびロータ伝え車５Ｂは、従動歯６５とカム片９２１とが噛合する位置に配置されている。従って、本実施形態では、位置決め板４３および位置決め穴６３により解放規制部が構成されている。このようにロータリング３０Ａは、中間車６Ａおよびロータ伝え歯車４０Ａに回転を伝達する。従って、原動車９によって回転規制装置が構成され、原動車９および従動車６０Ｂによってゼネバ機構が構成される。
【００７７】
また、本実施形態においても、第１，２実施形態と同様に、ロータの回転を検出する検出回路が設けられている。本実施形態においても、検出回路は、ロータリング３０Ａやロータ歯車３３などのロータを構成する部材の移動量を直接検出するものでもよいし、ロータ伝え歯車４０Ａ等の渦巻ばね５０のロータ側に配置されてロータに同期して駆動される部材の移動量を検出することで、間接的にロータの移動量を検出するものでもよい。
さらに、原動車９や従動車６０Ｂによるゼネバ機構を設けているので、アンクル８およびガンギ車６０Ａを設けた第２実施形態と同様に、従動車６０Ｂつまりは指針２の移動を精度良く制御できる。そして、検出回路も検出誤差を考慮し、ロータリング３０Ａが少なくとも所定角度だけ移動したことを確実に検出できるように設定されている。この際、ロータがオーバーランしても、そのオーバー分の変位は、原動車９と従動車６０Ｂの係合部分や渦巻ばね５０で吸収でき、指針２の運針に影響することはない。
【００７８】
次に、圧電駆動装置１０Ｂの動作を説明する。
ロータリング３０Ａは、振動子２０Ａにより反時計回り（矢印Ａの方向）に回転する。ロータリング３０Ａの回転は、ロータ歯車３３を介して中間車６Ａとロータ伝え歯車４０Ａにそれぞれ伝達される。中間車６Ａの回転は原動車９に伝達される。ロータ伝え歯車４０Ａの回転は、渦巻ばね５０の弾性エネルギを介して従動車６０Ｂに伝達される。
ここで、ロータリング３０Ａからロータ伝え歯車４０Ａまでの輪列は、ロータリング３０Ａが２０度回転する場合に、ロータ伝え歯車４０Ａが４０度に増速、すなわち２倍に増速して回転する設定となっている。また、ロータリング３０Ａの回転は、原動車９に増速して伝達され、ロータリング３０Ａが２０度回転する場合に、原動車９が１８０度回転する設定となっている。従動車６０Ｂは、原動車９の原動カム９２によって、間欠的に駆動される。従って、原動カム９２が従動車６０Ｂの回転を規制している間は、従動車６０Ｂは停止したままで、渦巻ばね５０が弾性変形して、ロータリング３０Ａの回転エネルギを弾性エネルギとして蓄積する。
【００７９】
続けて、原動車９が回転して、従動車６０Ｂの回転を規制しているカム片９２１が反時計回りに送られて、凹部９２２が従動車６０Ｂと対向する位置まで送られると、その間に従動車６０Ｂの規制が解除され、従動車６０Ｂが、渦巻ばね５０の弾性エネルギにより回転し始める（図１８）。さらに、原動車９が回転して、反対側のカム片９２１が従動車６０Ｂと対向する位置まで送られると、反対側のカム片９２１が次の従動歯６５と噛合して、再び従動車６０Ｂの回転を規制する。
なお、原動車９が１８０度回転する毎に、従動車６０Ｂは１ピッチ（４０度）回転する。つまり、ロータリング３０Ａが２０度回転すると、原動車９は１８０度回転し、それによって、従動車６０Ｂは４０度回転し、その際、ロータリング３０Ａによりロータ伝え歯車４０Ａは、４０度回転されるので、渦巻ばね５０は、初期状態に戻る。
【００８０】
このような本実施形態によれば、前記（１）〜（１３）の効果と略同様の効果を奏することができる。
（１４）特に、圧電アクチュエータ４Ａの駆動によって従動車６０Ｂに回転エネルギが加えられるとともに、原動車９によって従動車６０Ｂが一定角度毎に回転を規制されるので、圧電アクチュエータ４Ａの駆動量に対して従動車６０Ｂの回転量が一義的に決まらなくても、従動車６０Ｂが一定角度回転すれば、原動車９が従動車６０Ｂの回転角度を一定角度に規制するので、従動車６０Ｂの回転量は正確に一定となる。従って、圧電アクチュエータ４Ａによって回転される従動車６０Ｂのオーバーランを防止できるので、ロータリング３０Ａの回転角度を厳密に制御する必要がなく、従動車６０Ｂの回転角度の精度を向上させることができ、従動車６０Ｂで回転される指針２等の表示手段の表示精度を向上させることができる。
【００８１】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る時計における圧電駆動装置１０Ｃについて図１９から図２１に基づいて説明する。
図１９は、時計における圧電駆動装置１０Ｃを示す平面図である。図２０および図２１は、圧電駆動装置１０Ｃを示す縦断面図である。前述の第３実施形態の圧電駆動装置１０Ｂでは、渦巻ばね５０をロータ伝え歯車４０Ａと従動車６０Ｂとの間に配置しているのに対し、本実施形態の圧電駆動装置１０Ｃは、渦巻ばね５０Ｂをロータ歯車３３Ａとロータ伝え歯車３４との間に配置している点で構成が相違するが、その他の構成は略同様である。また、本実施形態では、検出回路１０７の構成を具体的に説明している。
【００８２】
ロータリング３０Ｂは、ロータ歯車３３Ａに固定され、ロータリング３０Ｂおよびロータ歯車３３Ａによって本発明のロータが構成される。ロータ歯車３３Ａは、例えば合成樹脂製で、金属製のロータ回転軸３１Ｂに固定されている。これらのロータリング３０Ｂ、ロータ歯車３３Ａ、ロータ回転軸３１Ｂは、一体的に回転する。
ロータ歯車３３Ａは、ロータリング３０Ｂを嵌合固定するロータ歯車本体部３３２と、ロータ伝え歯車３４側の端部から径方向に延設されるロータ歯車部３３３とを有している。ロータ歯車本体部３３２のロータ伝え歯車３４側には渦巻ばね５０Ｂを収納するばね収納用凹部３３４が形成されている。
【００８３】
位置検出用穴３３１は、図２１に示すように、ロータ歯車本体部３３２に形成され、回転軸方向に沿って貫通している。位置検出用穴３３１は、外周に沿って２０度毎の間隔で形成され、図１９では一部が図示されている。
ばね収納用凹部３３４の内周面には、略対向する位置に、位置決め切欠部３３５とばね係止切欠部３３６とが形成されている。渦巻ばね５０Ｂの外周側の端部は、ばね係止切欠部３３６に係止され、中心軸側の端部は、ロータ伝え歯車３４の筒部３４１に巻かれることにより固定されている。
ロータ伝え歯車３４には、ロータ歯車３３Ａ側に突出して、位置決め切欠部３３５に挿通される位置決め突出部３４２が形成されている。従って、本実施形態では、ロータ伝え歯車３４によって被回転体が構成され、位置決め突出部３４２および位置決め切欠部３３５により解放規制部が構成される。
原動車９およびロータ伝え車５Ｃは、従動歯６５Ａとカム片９２１とが噛合する位置に配置されている。
【００８４】
位置検出用穴３３１を挟む位置に、フォトインタラプタ５１が配置されている。フォトインタラプタ５１は、発光器５１１と受光器５１２とを備えて位置検出用穴３３１を検出する透過型検出器である。なお、フォトインタラプタ５１に代えて、フォトリフレクタのような反射型検出器を使用して、ロータ歯車３３Ａに形成される検出パターン等を認識させることで、ロータ歯車３３Ａの位置を検出してもよい。
【００８５】
このような本実施形態によれば、前記（１）〜（１４）の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（１５）ロータリング３０Ｂの回転軸とロータ伝え歯車３４の回転軸とが同一の軸上に形成されているので、ロータリング３０Ｂと渦巻ばね５０Ｂとの間に、前記第１〜第３実施形態のように、ロータリング３０Ｂの駆動力を渦巻ばね５０Ｂに伝達する別の回転体（第１ロータ伝え歯車４０等）を配置させて、その別の回転体を介して、ロータ伝え歯車３４に駆動力が伝達される場合と比べて、ロータリング３０Ｂに加わる負荷を別の回転体の慣性モーメント分だけ低減させることができる。従って、低減された慣性モーメントの分だけ圧電アクチュエータ４Ｂを高速で駆動させることができ、圧電アクチュエータ４Ｂを所定量駆動させる場合の電力投入時間を短縮することができ、低電力化を推進できる。
【００８６】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係る時計における圧電駆動装置１０Ｄについて図２２と図２３に基づいて説明する。
図２２は、時計における圧電駆動装置１０Ｄを示す平面図である。図２３は、圧電駆動装置１０Ｄのロータリングの構造を示す分解斜視図である。
圧電駆動装置１０Ｄは、圧電アクチュエータ４Ｃの駆動力によって逆脱進機アンクル８Ａを揺動させ、逆脱進機アンクル８Ａが逆脱進機ガンギ車６０Ｃのガンギ歯６２Ａと当接することにより逆脱進機ガンギ車６０Ｃを回転させるように構成され、ロータリング３０Ｃから逆脱進機ガンギ車６０Ｃまでの伝達機構の一部に、前述の第１実施形態の圧電駆動装置１０における渦巻ばね５０による伝達機構を使用した駆動装置である。
【００８７】
図２２に示すように、圧電駆動装置１０Ｄは、圧電アクチュエータ４Ｃと、揺動手段としての逆脱進機アンクル８Ａと、逆脱進機ガンギ車６０Ｃとを備えている。
圧電アクチュエータ４Ｃの振動子２０Ｂを構成する圧電素子２２Ａの両面には、めっき層によって電極が形成されており、本実施形態では、溝でめっき層が絶縁されることにより十字形状の駆動電極２３１と、矩形状の駆動電極２３２，２３３とが形成されている。これらの駆動電極２３１〜２３３によって、圧電素子は、５分割構造を有している。そして、駆動電極２３１〜２３３に電圧を印加させる際に、印加させる駆動電極２３２，２３３を切り替えることにより、当接部２１２Ａは、時計回りまたは反時計回りに楕円軌跡を描いて振動する。
【００８８】
圧電アクチュエータ４Ｃのロータリング３０Ｃは、支持アーム３５Ａに回転自在に支持され、圧電アクチュエータ４Ｃの当接部２１２Ａに付勢されている。圧電アクチュエータ４Ｃの当接部２１２Ａが時計回りまたは反時計回りに略楕円軌道を描いて振動すると、当接部２１２Ａとロータリング３０Ｃとの間に適切な摩擦力が発生して、圧電アクチュエータ４Ｃの駆動力がロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃに伝達され、ロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃが時計回りおよび反時計回りに回転する。
【００８９】
逆脱進機アンクル８Ａは、アンクル本体部８１Ａと、２つの爪８２Ａ，８３Ａと、歯車（アンクルかな）８６とを備えて構成されている。
アンクル本体部８１Ａは、第１アーム部８１１Ａと、第２アーム部８１２Ａと、アンクル回転軸８５Ａとを備え、これらが一体的に形成されている。アンクル本体部８１Ａは、アンクル回転軸８５Ａを中心にして揺動可能に地板等に支持されている。
第１アーム部８１１Ａおよび第２アーム部８１２Ａは、アンクル回転軸８５Ａを挟んで両側に延設され、第１アーム部８１１Ａには爪８２Ａが取り付けられ、第２アーム部８１２Ａには爪８３Ａが取り付けられている。
【００９０】
アンクルかな８６は、アンクル回転軸８５Ａに嵌入され、ロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃの噛合されている。このようにして、ロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃの駆動力が逆脱進機アンクル８Ａに伝達される。
ここで、例えば、ロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃの歯数を３６枚として、アンクルかな８６の歯数を９枚とすることで、ロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃの回転数に対する逆脱進機アンクル８Ａの回転数の増速比は４倍に設定されている。つまり、ロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃが６度回転すると、アンクルが２４度回転するように構成されている。
【００９１】
２つの爪８２Ａ，８３Ａは、アンクル本体部８１Ａのアンクル回転軸８５Ａを挟んで２箇所に設けられている。また、２つの爪８２Ａ，８３Ａの先端部には、傾斜面８２１，８３１が形成されている。傾斜面８２１，８３１は、逆脱進機アンクル８Ａが揺動して爪８２Ａ，８３Ａが後述する逆脱進機ガンギ車６０Ｃのガンギ歯６２Ａに当接する際に、逆脱進機ガンギ車６０Ｃに回転駆動力を発生させるために設けられている。
【００９２】
逆脱進機ガンギ車６０Ｃは、３０枚のガンギ歯６２Ａを備えた歯車であり、地板に対して回転自在に支持されている。また、逆脱進機ガンギ車６０Ｃは、逆脱進機アンクル８Ａの２つの爪８２Ａ，８３Ａに対向する位置に設けられ、図示しない秒針が取り付けられている。
【００９３】
ガンギ歯６２Ａの先端には、２つの爪８２Ａ，８３Ａの傾斜面８２１，８３１が当接する傾斜面６２１が形成されている。また、各ガンギ歯６２Ａ間には、逆脱進機ガンギ車６０Ｃが回転した際に、逆脱進機ガンギ車６０Ｃの回転角度を一定角度に規制するために、２つの爪８２Ａ，８３Ａが係止される歯溝６６が形成されている。本実施形態では、２つの爪８２Ａ，８３Ａによって、本発明の回転規制部が構成されている。つまり、逆脱進機アンクル８Ａが第１の方向（反時計回りの方向）に揺動し、逆脱進機アンクル８Ａの一方の爪８３Ａが逆脱進機ガンギ車６０Ｃのガンギ歯６２Ａと当接すると、ガンギ歯６２Ａが反時計回りの回転方向に押されるので、逆脱進機ガンギ車６０Ｃが一定方向に回転する。そして、逆脱進機アンクル８Ａの爪８３Ａが逆脱進機ガンギ車６０Ｃの歯溝６６を係止することによって逆脱進機ガンギ車６０Ｃの回転が一定角度で規制される。
【００９４】
逆脱進機アンクル８Ａが第２の方向（時計回りの方向）に揺動すると、逆脱進機アンクル８Ａの爪８３Ａが歯溝６６から離れて逆脱進機ガンギ車６０Ｃの規制が解除され、続いて、逆脱進機アンクル８Ａの他方の爪８２Ａがガンギ歯６２Ａと当接し、ガンギ歯６２Ａが反時計回りの回転方向に押されるので、逆脱進機ガンギ車６０Ｃが同一方向に回転する。そして、逆脱進機アンクル８Ａの爪８２Ａが逆脱進機ガンギ車６０Ｃの歯溝６６を係止することによって逆脱進機ガンギ車６０Ｃの回転が一定角度で規制される。以上のような動作が可能なように、逆脱進機アンクル８Ａの各爪８２Ａ，８３Ａが逆脱進機ガンギ車６０Ｃの各ガンギ歯６２Ａに対して配置されている。
逆脱進機ガンギ車６０Ｃには、歯車（ガンギかな）６７Ａが逆脱進機ガンギ車６０Ｃの回転軸と同心となるように取り付けられ、ガンギかな６７Ａは、三番車６８に噛合されている。
【００９５】
ロータリング３０Ｃは、図２３に示すように、ロータ回転軸３１Ｂに固定され、ロータ回転軸３１Ｂと一体的に回転する。ロータ回転軸３１Ｂには、ロータリング３０Ｃを挟むように、２枚の第１ロータ歯車３３Ｂおよび第２ロータ歯車３３Ｃが回転自在に支持されている。第１，第２ロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃには、それぞればね用係止穴３３６Ｂ，３３６Ｃが形成されている。
【００９６】
ロータリング３０Ｃと第１、第２ロータ歯車３３Ｂ，３３Ｃとの間には、それぞれ第１渦巻ばね５０Ｃおよび第２渦巻ばね５０Ｄが配置されている。
第１渦巻ばね５０Ｃは、ばね素線が時計回りに巻かれて形成され、外周側の端部は、ばね用係止穴３３６Ｂに係止され、中心軸側の端部は、ロータ回転軸３１Ｂに巻かれることにより固定されている。第１渦巻ばね５０Ｃは、ロータリング３０Ｃが第１ロータ歯車３３Ｂよりも反時計回りに先行して回転することにより、巻き数が増える方向に弾性変形して、ロータリング３０Ｃに伝達された反時計回りの駆動力を弾性エネルギとして蓄積することができる。
【００９７】
第２渦巻ばね５０Ｄは、ばね素線が反時計回りに巻かれて形成され、外周側の端部は、ばね用係止穴３３６Ｃに係止され、中心軸側の端部は、ロータ回転軸３１Ｂに巻かれることにより固定されている。第２渦巻ばね５０Ｄは、ロータリング３０Ｃが第２ロータ歯車３３Ｃよりも時計回りに先行して回転することにより、巻き数が増える方向に弾性変形して、ロータリング３０Ｃに伝達された時計回りの駆動力を弾性エネルギとして蓄積することができる。
従って、本実施形態では、ロータリング３０Ｃによってロータが構成され、第１ロータ歯車３３Ｂおよび第２ロータ歯車３３によって被回転体が構成されている。
【００９８】
なお、本実施形態においても、前記各実施形態と同様に、ロータの回転量を検出して圧電アクチュエータ４Ｃの駆動を制御するための検出回路が設けられている。
【００９９】
次に、圧電駆動装置１０Ｄの動作方法を説明する。
逆脱進機アンクル８Ａが第１の方向（反時計回り方向）に揺動すると、逆脱進機ガンギ車６０Ｃは、歯車の半ピッチ分の回転角度分だけ回転する。また、逆脱進機アンクル８Ａが第２の方向（時計回り方向）に揺動すると、逆脱進機ガンギ車６０Ｃは、さらに歯車の半ピッチ分の回転角度分だけ回転する。以上の動作を繰り返すことで、逆脱進機アンクル８Ａの揺動によって、逆脱進機ガンギ車６０Ｃが歯の半ピッチ分ずつ間欠的に回転される。従って、逆脱進機ガンギ車６０Ｃに取り付けられた秒針９１の１秒分のステップ運針が達成される。
【０１００】
このような本実施形態によれば、前記各実施形態の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（１６）第１、第２渦巻ばね５０Ｃ,５０Ｄからなる弾性装置を設けることで、圧電アクチュエータ４Ｃへの負荷が小さくなりロータリング３０Ｃの回転数を上げることができ、所望のステップで送るのに時間を短縮することができ、低電力化を図ることができる。
【０１０１】
［本発明の変形例］
なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記第１実施形態では、第１ロータ伝え歯車４０が位置決め穴４２を有し、第２ロータ伝え歯車６０が位置決めピン６１を有している解放規制部を例示したが、例えば、第１ロータ伝え歯車４０が位置決めピンを有し、第２ロータ伝え歯車６０が位置決め穴を有していてもよい。また、解放規制部は、少なくとも弾性装置の初期たわみを維持するものであればよく、ピンと穴とによる係合以外の方法、例えば、第１、第２ロータ伝え歯車にそれぞれ互いに当接可能な突起部を形成してもよい。
【０１０２】
前記第１実施形態では、弾性装置として渦巻ばね５０を使用し、外周方向の端部を第１ロータ伝え歯車４０に固定し、中心方向の端部を第２ロータ伝え歯車６０に固定し、第１ロータ伝え歯車４０を圧電アクチュエータの駆動方向に先行して回転させた場合に、渦巻ばね５０の変形量が増大する方向に取り付けたが、渦巻ばねの巻き方向が逆のものを使用するとともに、固定方法を逆にしてもよい。すなわち、渦巻ばねの中心方向の端部を第１ロータ伝え歯車に固定し、外周方向の端部を第２ロータ伝え歯車に固定し、第１ロータ伝え歯車だけを先行して回転させた場合に、渦巻ばねの変形量が増大する方向（渦巻ばねを第２ロータ伝え歯車側から見て、左回りの渦を形成する方向）に取り付けてもよい。
【０１０３】
前記各実施形態では、弾性装置として渦巻ばねを使用したが、これに限らず、Ｕ字ばね、片持ちばね、コイルばね等を使用してもよい。また、ばね素線の断面が円形の渦巻ばね５０を例示したが、矩形等の断面形状の渦巻ばねでもよい。
前記第４実施形態では、ロータ歯車３３Ａの移動量を検出する検出手段を例示したが、ロータリング３０Ｂの移動量を検出する検出手段としてもよい。また、各実施形態において検出手段としては、光学式以外のどのような方式でもよく、例えば磁気式、機械式（接点方式、部材同士の係合・非係合方式など）でもよい。ただし、外部の磁気の影響を受けた場合のことを考慮すると、光学式の検出手段の方が好適である。
【０１０４】
第２実施形態においては、圧電アクチュエータを１つ設けており、この圧電アクチュエータが第１伝達経路とともに第２伝達経路の駆動源となるものであったが、第１伝達経路駆動用の第１の圧電アクチュエータと、第２伝達経路駆動用の第２の圧電アクチュエータとを別々に設けるようにしても良い。
たとえば第１の圧電アクチュエータの振動子で、図１１の中間車６またはロータ伝え歯車４０Ａを駆動し、第２の圧電アクチュエータの振動子で、図１１のロータリング３０（中間車６とは噛み合わせないように分離させてある）またはカム車７に別途固定したロータ部材を駆動するようにしてもよい。
さらに第２実施形態において、カム車７のカム７２がアンクル８の切欠部８４内を回転してアンクル８を揺動するようにしていたが、アンクル８の揺動構造は上記に限定されるものではなくどのような構造であっても良い。たとえば、アンクル８の上記切欠部８４が配置されている位置に切欠部の代わりに軸受穴があけられた軸受穴部材（ルビー等の硬質材にて形成）を嵌め込み固定しておき、カム車７に回転中心に対し偏心した偏心ピンを突出しておき、この偏心ピンを上記軸受穴に挿入させるようにしてもよい。この場合は、第２実施形態の構造に比べ、平面面積が小さくなり、軸受穴と偏心ピンとの摩擦が小さく接触半径が短くなる事、接触部に付着させる潤滑油が表面張力により流出しにくくなる事、等によって機械的損失が小さく効率の良い往復揺動機構が得られる。
【０１０５】
前記第５実施形態では、２方向に駆動可能な圧電アクチュエータを使用した逆脱進機の機構を説明したが、１方向駆動の圧電アクチュエータを使用し、カム機構によって、逆脱進機アンクルを揺動させてもよい。
前記各実施形態では、圧電駆動装置の駆動対象物として指針２を用いて説明したが、指針２としては、秒針、分針、時刻針等が例示でき、これらを組み合わせたものでもよい。また、駆動対象物としては、指針２に限らず、時計のカレンダー表示板のような回転物でもよい。
【０１０６】
なお、前述した各実施形態は、弾性装置の弾性エネルギにより被回転体が回転するものであったが、弾性装置により駆動される被駆動体は、非回転駆動するものであっても良い。上記非回転駆動は、例えば、直線駆動、直線往復駆動、円弧往復駆動等である。
たとえば、圧電振動子によって回転駆動するロータの下側にピニオンが一体形成されており、このピニオンの歯車に噛み合うラチェット歯が形成されたラックが直線駆動され、このラックの先端側に配置されて前記ラックが駆動される直線方向に伸縮する弾性装置（コイルバネ等）に弾性エネルギが蓄積され、しかるべきタイミングにより弾性装置の弾性エネルギが解放されて弾性装置の先端側に配置された被駆動装置が直線駆動するようにすればよい。上記被駆動装置は所定位置まで直線駆動されると元の位置に戻るようになっている。その際、上記被駆動装置が元の位置に戻ると前記弾性装置が押圧されて前記ラックも押し戻され、ラックは前記ピニオンの外周側を逃げるように移動しながら元の位置に戻り、ラックのラチェット歯にピニオンの歯車が噛み合って位置決めされるように構成されていても良い。
なお、上記ラックを上記のように直線駆動するに際しては、上記ロータを用いずに圧電振動子が直接にラックに接触して直線駆動するようにしても良い。
【０１０７】
また、本発明の圧電駆動装置は、時計に限らず、各種電子機器の駆動源としても利用できる。すなわち、本発明の圧電駆動装置を有する電子機器としては、例えば、表示針を圧電駆動装置で駆動する各種計器類や、ターンテーブルのように被駆動体を駆動させる電子機器などでもよい。特に、本発明の圧電駆動装置は、ステッピングモータなどに比べて耐磁性能に優れているため、耐磁性が要求される駆動源として広く利用できる。
【０１０８】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法等は、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質等を限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質等の限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０９】
【図１】本発明の圧電駆動装置に係る圧電アクチュエータにおけるトルクと回転数との関係およびトルクと電力との関係を示すグラフ。
【図２】一般的な剛体の回転時における時間と角速度との関係を示すグラフ。
【図３】前記圧電アクチュエータにおけるトルクと回転数との関係およびトルクと消費電力との関係を示すグラフ。
【図４】前記圧電アクチュエータの起動時の時間と回転数との関係を示すグラフ。
【図５】前記圧電アクチュエータにおけるトルクと回転数との関係およびトルクと消費電力との関係を示すグラフ。
【図６】本発明の第１実施形態に係る時計における圧電駆動装置を示す斜視図。
【図７】前記圧電駆動装置を示す平面図。
【図８】第１実施形態の時計における回路構成を示すブロック図。
【図９】慣性負荷１倍の場合の時間と回転速度および回転角度の関係を示すグラフ。
【図１０】慣性負荷１０倍の場合の時間と回転速度および回転角度の関係を示すグラフ。
【図１１】本発明の第２実施形態に係る圧電駆動装置を示す平面図。
【図１２】前記圧電駆動装置を示す縦断面図。
【図１３】前記圧電駆動装置を示す縦断面図。
【図１４】前記圧電駆動装置を示す縦断面図。
【図１５】本発明の第３実施形態に係る圧電駆動装置を示す平面図。
【図１６】前記圧電駆動装置を示す縦断面図。
【図１７】前記圧電駆動装置を示す縦断面図。
【図１８】前記圧電駆動装置を示す平面図。
【図１９】本発明の第４実施形態に係る圧電駆動装置を示す平面図。
【図２０】前記圧電駆動装置を示す縦断面図。
【図２１】前記圧電駆動装置を示す縦断面図。
【図２２】本発明の第５実施形態に係る圧電駆動装置を示す平面図。
【図２３】前記圧電駆動装置の要部を示す斜視図。
【符号の説明】
【０１１０】
１…時計、４，４Ａ，４Ｂ，４Ｃ…圧電アクチュエータ、７…カム車（カム部材）、８…アンクル（回転規制装置）、８Ａ…逆脱進機アンクル（揺動手段）、９…原動車（回転規制装置）、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ…圧電駆動装置、２０，２０Ａ，２０Ｂ…振動子、２２，２２Ａ…圧電素子、３０，３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ…ロータリング（ロータ）、３３Ｂ…第１ロータ歯車（被回転体）、３３Ｃ…第２ロータ歯車（被回転体）、３４…ロータ伝え歯車（被回転体）、４０…第１ロータ伝え歯車（ロータ伝達車）、４０Ａ…ロータ伝え歯車（ロータ伝達車）、４２…位置決め穴（解放規制部）、４３…位置決め板（解放規制部）、５０，５０Ｂ，５０Ｃ，５０Ｄ…渦巻ばね（弾性装置）、６０…第２ロータ伝え歯車（被回転体）、６０Ａ…ガンギ車（被回転体）、６０Ｂ…従動車（被回転体）、６０Ｃ…逆脱進機ガンギ車（第２の被回転体）、６１…位置決めピン（解放規制部）、６３…位置決め穴（解放規制部）、８２Ａ，８３Ａ…爪（回転規制部）、２１２，２１２Ａ…当接部、３３５…位置決め切欠部（解放規制部）、３４２…位置決め突出部（解放規制部）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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