(57)【要約】【課題】固有振動数の調整量のばらつきが小さく、また、振動特性を殆んど劣化させずに固有振動数を確実に調整でき、これによって固有振動数に関する個体差を解消することができる圧電振動体を簡便な方法で提供すること。【解決手段】振動体７０において、電極６０の一部にあらかじめ調整用電極７２が形成され、初期状態では互いに導通している駆動電極６１と調整用電極７２とを導通部７３の切断（カット）によって互いに切り離して絶縁させたり、互いに絶縁された駆動電極６１と調整用電極７２とをはんだ、ワイヤなどの導電性部材を介して導通（ショート）させたりすることにより、固有振動数が調整される構成とされているので、固有振動数の調整を簡便かつ確実に調整できる。これにより、共振周波数（固有振動数）に関する振動体７０の個体差が解消され、信頼性を大きく向上させることができる。【選択図】図９
2006254683.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極が設けられた圧電素子を備え、前記電極への電圧印加により振動する圧電振動体であって、
前記電極は、電圧が印加される駆動電極と、この駆動電極と隣り合う調整用電極とを備えて構成され、
前記調整用電極は、前記駆動電極と隣り合う部分に当該駆動電極と導通する導通部を有し、
この導通部が前記駆動電極側と前記調整用電極側とに電気的に切断されることにより、固有振動数が調整されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項２】
電極が設けられた圧電素子を備え、前記電極への電圧印加により振動する圧電振動体であって、
前記電極は、電圧が印加される駆動電極と、前記駆動電極と間をおいて隣り合う調整用電極とを備えて構成され、
前記駆動電極および前記調整用電極の間に導電性部材が設けられてこの導電性部材を介して前記駆動電極と前記調整用電極とが導通されることにより、固有振動数が調整されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の圧電振動体において、
前記調整用電極は、複数設けられている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電振動体において、
振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードに切り替え可能であり、
前記圧電素子は、前記動作モード別に設けられて当該動作モードに応じて電圧印加、電圧非印加が切り替えられる複数の調整領域を有し、
前記駆動電極および前記調整用電極は、前記調整領域にそれぞれ設けられ、
前記固有振動数の調整は、前記各動作モードごとに実施されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項５】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の圧電振動体において、
振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードに切り替え可能であり、
前記圧電素子は、前記動作モード別に設けられて当該動作モードに応じて電圧印加、電圧非印加が切り替えられる複数の調整領域を有し、
前記駆動電極および前記調整用電極は、前記調整領域にそれぞれ設けられ、
前記固有振動数の調整では、前記各動作モード間における前記固有振動数の差が調整されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項６】
請求項４または請求項５に記載の圧電振動体において、
前記振動体は、平面略矩形状であって縦振動および屈曲振動を振動し、
前記動作モードの一方に対応する前記調整領域と、前記動作モードの他方に対応する前記調整領域とは、前記振動体の図心を通る長手方向に沿った中心線に対して線対称にそれぞれ配置されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項７】
請求項１から請求項６のいずれかに記載の圧電振動体において、
複数の振動モードで振動し、
前記固有振動数の調整において、前記複数の振動モードにおける各共振周波数の差が調整されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項８】
請求項７に記載の圧電振動体において、
板状に形成され、
縦振動および屈曲振動が重ねられて振動し、
前記固有振動数の調整において、前記縦振動および前記屈曲振動における各共振周波数の差が調整されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項９】
請求項８に記載の圧電振動体において、
平面略矩形状に形成され、
前記調整用電極は、前記平面略矩形における対角位置にそれぞれ設けられている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項１０】
請求項１、および請求項３から請求項９のいずれかに記載の圧電振動体において、
前記導通部の切断は、当該圧電振動体に電流を流した際に生じるジュール熱により行われている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項１１】
電極が設けられた圧電素子を備え、前記電極への電圧印加により振動する圧電振動体の固有振動数の調整方法であって、
前記電極は、電圧が印加される駆動電極と、この駆動電極と隣り合う調整用電極とを備えて構成され、
前記調整用電極を前記駆動電極と電気的に切断することにより、または前記調整用電極を前記駆動電極と導通させることにより、固有振動数を調整する
ことを特徴とする圧電振動体の調整方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の圧電振動体の固有振動数の調整方法において、
前記圧電素子に、複数の調整領域を設けてこの調整領域への電圧印加、電圧非印加を切り替えることで、前記圧電振動体を振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードで動作可能に構成し、
前記調整領域に、前記駆動電極および前記調整用電極をそれぞれ設け、
前記固有振動数の調整を、前記各動作モードごとに実施する
ことを特徴とする圧電振動体の調整方法。
【請求項１３】
請求項１１に記載の圧電振動体の調整方法において、
前記圧電素子に、複数の調整領域を設けてこの調整領域への電圧印加、電圧非印加を切り替えることで、前記圧電振動体を振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードで動作可能に構成し、
前記調整領域に、前記駆動電極および前記調整用電極をそれぞれ設け、
前記固有振動数の調整を、前記各動作モード間における前記固有振動数の差を調整することにより行う
ことを特徴とする圧電振動体の調整方法。
【請求項１４】
請求項１１から請求項１３のいずれかに記載の圧電振動体の調整方法において、
前記圧電振動体は、複数の振動モードで振動し、
前記固有振動数の調整は、前記複数の振動モードにおける各共振周波数の差を調整することにより行う
ことを特徴とする圧電振動体の調整方法。
【請求項１５】
請求項１１から請求項１４のいずれかに記載の圧電振動体の調整方法において、
前記調整用電極と前記駆動電極との切断は、前記圧電振動体に電流を流してジュール熱を発生させることにより行う
ことを特徴とする圧電振動体の調整方法。
【請求項１６】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の圧電振動体、または請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の方法により調整された圧電振動体と、この圧電振動体の振動により駆動される被駆動体とを備えた
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１７】
請求項１６に記載の圧電アクチュエータにおいて、
前記被駆動体は、前記圧電素子に設けられた複数の調整領域への電圧印加が切り替えられることにより、前記圧電振動体の振動軌跡が互いに異なる正方向と逆方向とのいずれかに駆動され、
前記固有振動数の調整により、前記正方向への駆動時における駆動特性と前記逆方向への駆動時における駆動特性とがそれぞれ調整されている
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１８】
請求項１６に記載の圧電アクチュエータにおいて、
前記被駆動体は、前記圧電素子に設けられた複数の調整領域への電圧印加が切り替えられることにより、前記圧電振動体の振動軌跡が互いに異なる正方向と逆方向とのいずれかに駆動され、
前記固有振動数の調整により、前記正方向への駆動時における駆動特性と前記逆方向への駆動時における駆動特性との差が調整されている
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１９】
請求項１６から請求項１８のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えた
ことを特徴とする時計。
【請求項２０】
請求項１から請求項１０のいずれかに記載の圧電振動体、または請求項１１から請求項１５のいずれかに記載の方法により調整された圧電振動体を備えた
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、圧電素子への電圧印加により振動する圧電振動体、この圧電振動体の調整方法、これらの圧電振動体を備えた圧電アクチュエータ、時計、および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、圧電素子を用いた圧電振動体が電子回路における発振子やアクチュエータなどに使用されている。このような圧電振動体では、材料特性および寸法により固有振動数が決まるが、圧電材料の特性がばらつきやすいこと、また、圧電振動体の加工寸法にも誤差が生じることから、個々の振動体における固有振動数の調整が欠かせない。
ここで、固有振動数を調整する方法として、レーザーにより、短冊状の圧電素子を長さ方向における端部から数十ミクロンずつ順次削ぎ落とす方法が知られている（特許文献１）。つまり、圧電素子の長さを短くすることで固有振動数が調整されている。
また、圧電振動体に塗料を塗布することにより、固有振動数を調整することも知られている（特許文献２）。ここでは、検出された圧電振動体の共振周波数に基いて塗料の塗布位置および塗布量が算出され、所定の共振周波数となるまで塗料吐出器によって振動体に塗料が繰り返し塗布されている。
【０００３】
一方、圧電振動体を備えたアクチュエータにおいて、圧電振動体の一部が縦振動および屈曲振動が重なった楕円軌跡を描き、その楕円運動する部分に被駆動体を当接させて駆動する場合は、縦振動および屈曲振動それぞれにおける共振を利用して高効率で駆動するため、縦振動および屈曲振動それぞれの固有振動数が所定の関係になるように調整する必要がある。そこで、円筒状の振動体の外周部に設けられた周波数調整部を切削、研磨、溶解などにより切除して振動体の径を小さくすることにより縦振動および屈曲振動の共振周波数の差を調整することが提案されている（特許文献３）。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２０４７７８号公報（［００１８］〜［００２０］、図１）
【特許文献２】特開平１０−３２４４５号公報（［００１１］、図１）
【特許文献３】特開平１０−１４６０７０号公報（［００９３］、図１、図３）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１のように、圧電素子を削ぎ落として振動体そのものの寸法を変更する方法では、必要となるエネルギー量が大きく、圧電振動体に加えられた力や熱によってＱ値などの振動特性が劣化するおそれがある。また、圧電素子を削ぎ落とすのには時間が掛かるのでサイクルタイムが増大してしまう。さらに、調整に要する加工の程度が大きく、レーザービームが照射される圧電素子の表面から正確な寸法で裏面まで削ぎ落とすのは困難であるため、固有振動数を必ずしも一定の幅で調整できずに調整量がばらついてしまうという問題がある。
特許文献３についても、特許文献１の場合と同様に、振動特性の劣化、サイクルタイムの増大、調整量のばらつきなどの問題がある。特に、所望の楕円軌跡を得るには、縦振動および屈曲振動双方の固有振動数を作りこまなければならず、各固有振動数が少しでもばらつくと振動特性が非常にばらつくので、圧電アクチュエータを安定的に駆動させることが難しい。特に、低出力用の振動体ではこの振動特性のばらつきは致命的な問題となる。
一方、特許文献２のような方法では、塗料の吐出量制御が難しいため、個々の圧電振動体における塗布量がばらつき、その調整結果は満足がいくものではなかった。そのうえ、塗布量を多くすると振動特性が劣化するおそれがあるため、塗布量が制限されてしまい固有振動数をごく僅かな範囲でしか調整できないという問題があった。
【０００６】
このような問題点に鑑みて、本発明の目的は、簡便な構成により、振動特性を殆んど劣化させることなく固有振動数の調整量を確保でき、さらに固有振動数の調整量のばらつきを小さくして固有振動数を確実に調整でき、これによって固有振動数に関する個体差を解消することができる圧電振動体、圧電振動体の調整方法、圧電振動体を備えた圧電アクチュエータ、時計、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電振動体は、電極が設けられた圧電素子を備え、前記電極への電圧印加により振動する圧電振動体であって、前記電極は、電圧が印加される駆動電極と、この駆動電極と隣り合う調整用電極とを備えて構成され、前記調整用電極は、前記駆動電極と隣り合う部分に当該駆動電極と導通する導通部を有し、この導通部が前記駆動電極側と前記調整用電極側とに電気的に切断されることにより、固有振動数が調整されていることを特徴とする。
【０００８】
この発明によれば、初期状態では調整用電極は導通部で駆動電極と互いに導通しているが、振動体の特性を検査した結果を基に導通部が切断されることによって調整用電極が駆動電極から切り離され、この駆動電極と調整用電極との絶縁により圧電素子において電圧が印加される領域が小さくなることで固有振動数が調整される。すなわち、電極の一部に設けられた調整用電極は、圧電素子における固有振動数の調整用領域であって、調整用電極の圧電素子における位置、大きさ、範囲に応じて固有振動数の調整量が確保される。ここで、電極は、エッチングやスクリーン印刷技術により、容易に、高精度にパターニングすることができ、このように正確にパターニングされた調整用電極があらかじめ設けられていることによって、調整用電極の駆動電極と隣接する部分に設けられた導通部を如何に切断しても調整量には殆ど影響しないので、個々の圧電振動体における固有振動数の調整量のばらつきを小さくできる。したがって、調整量を予め把握できるので固有振動数を確実かつ簡便に調整でき、固有振動数に関する個体差を解消して信頼性を大きく向上させることができる。
この固有振動数の調整は、機器に組み込まれた状態の圧電振動体の振動特性の検査結果に基いて行うこともできる。これにより、固有振動数を変化させる要因となる圧電振動体の支持部材の構造、支持部材への固定条件、組み込み時の熱影響などに対応して、使用状態に近い状態で固有振動数を調整できる。
【０００９】
そして、このような固有振動数の調整は、圧電素子に設けられた電極のみを切断（カット）することにより行われるので、圧電素子そのものを加工する場合と比べて簡便で、かつ振動体へのダメージを格段に小さくでき、Ｑ値低下（振動の減衰）などの振動特性の劣化が殆んど生じない。また、電極部分のみの切断であるから、切断にエンドミル、超音波カッターなどを使用しても、短いサイクルタイムで調整できるとともに設備投資も少なくて済む。なお、導通部の切断にレーザーを使用すれば、導通部を非接触で瞬間的に切断できる利点があり、これは機器への組み込み後に振動体を調整する場合に適している。
【００１０】
駆動電極および調整用電極は、例えば、圧電素子にめっき、スパッタ等により形成した電極をエッチングなどで線状に除去することで形成できる。この除去の際、駆動電極と調整用電極とが隣り合う部分を僅かな区間で残し、この区間を導通部とすることが好ましい。このように、導通部を僅かな区間としておけば、調整のために導通部を切断する際、切断加工がとても短時間で行われるので、振動特性の劣化を回避でき、調整に要するサイクルタイムおよびコストも一層低減できる。
【００１１】
本発明の圧電振動体は、電極が設けられた圧電素子を備え、前記電極への電圧印加により振動する圧電振動体であって、前記電極は、電圧が印加される駆動電極と、前記駆動電極と間をおいて隣り合う調整用電極とを備えて構成され、前記駆動電極および前記調整用電極の間に導電性部材が設けられてこの導電性部材を介して前記駆動電極と前記調整用電極とが導通されることにより、固有振動数が調整されていることを特徴とする。
ここで、導電性部材としては、はんだやリード線、ボンディングワイヤ、導電性ペーストなどを採用できる。
【００１２】
この発明によれば、初期状態では調整用電極は駆動電極と絶縁されているが、振動体の特性を検査した結果を基に導電性部材が設けられることにより、導電性部材を介して調整用電極が駆動電極と導通（ショート、短絡）し、この調整用電極と駆動電極との導通によって調整用電極が電圧印加の範囲に含まれることで、前述した発明と同様に固有振動数が調整される。ここで、調整用電極が前述のように正確に形成されることにより、調整用電極と駆動電極との間に導電性部材を設けても、その配設態様による調整量への影響は極めて小さいものとなるので、個々の圧電振動体における固有振動数の調整量のばらつきを小さくできる。したがって、固有振動数を確実に調整でき、固有振動数に関する個体差を解消して信頼性を大きく向上させることができる。
また、このような固有振動数の調整は、圧電素子に設けられた電極同士を導通させることで行われるので、圧電素子そのものを加工する場合と比べて簡便、かつ振動体へのダメージを格段に小さくでき、振動特性が殆んど劣化しない。そして、サイクルタイムを短く、設備投資費を低減できる。
なお、前述の導通部の切断（カット）、およびここで述べた駆動電極、調整用電極間の導通（ショート）を併せて行うことによって固有振動数を調整することもできる。例えば、導通部を切断して駆動電極と調整用電極とを絶縁した後、導電部材を用いて駆動電極と調整用電極とを再び導通させることができる。
【００１３】
本発明の圧電振動体では、前記調整用電極は、複数設けられていることが好ましい。
この発明によれば、複数の調整用電極のうち調整用電極を適宜選択して前述のようにカットまたはショートさせることにより、選択された調整用電極の数だけ段階的に固有振動数を調整することができる。複数の調整用電極は、例えば所定方向に沿って並んで配置され、これらの調整用電極が並ぶ方向は、例えば縦振動や屈曲振動などの固有振動の方向に応じて決められる。
そして、各調整用電極それぞれによる調整量を小さくするほど固有振動数を規定値に近付けることができ、また、調整用電極の数を多くするほど、調整量を大きく確保することができる。このような調整用電極により固有振動数が段階的に調整されるため、調整の精度および歩留まりを向上させることができる。
【００１４】
ここで、前述のように、カット、ショートによる調整量への影響が極めて小さく、個々の圧電振動体における調整量のばらつきも小さいことから、選択された調整用電極の調整量を累積してもばらつきが小さく、調整の各段階における調整量が個々の振動体において一定範囲となる。これにより、固有振動数の段階的な調整が調整用電極を選択するだけで容易かつ確実に実現可能となる。
【００１５】
本発明の圧電振動体では、振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードに切り替え可能であり、前記圧電素子は、前記動作モード別に設けられて当該動作モードに応じて電圧印加、電圧非印加が切り替えられる複数の調整領域を有し、前記駆動電極および前記調整用電極は、前記調整領域にそれぞれ設けられ、前記固有振動数の調整は、前記各動作モードごとに実施されていることが好ましい。
この発明によれば、各動作モードにおいてそれぞれ、固有振動数が所定の規定値に調整されるので、各動作モードごとに所望の振動特性を実現できる。
【００１６】
本発明の圧電振動体では、振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードに切り替え可能であり、前記圧電素子は、前記動作モード別に設けられて当該動作モードに応じて電圧印加、電圧非印加が切り替えられる複数の調整領域を有し、前記駆動電極および前記調整用電極は、前記調整領域にそれぞれ設けられ、前記固有振動数の調整では、前記各動作モード間における前記固有振動数の差が調整されていることが好ましい。
この発明によれば、各動作モード間における固有振動数の差が調整されるため、各動作モード間の振動特性のばらつきを解消したり、各動作モード間で、所定の振動特性の差を設けたりすることが可能となる。
【００１７】
本発明の圧電振動体では、前記振動体は、平面略矩形状であって縦振動および屈曲振動を振動し、前記動作モードの一方に対応する前記調整領域と、前記動作モードの他方に対応する前記調整領域とは、前記振動体の図心を通る長手方向に沿った中心線に対して線対称にそれぞれ配置されていることが好ましい。
【００１８】
この発明によれば、縦振動および屈曲振動の重なりにより、圧電振動体の一部における楕円運動を励振可能であり、また、振動体の長手方向に沿った中心線に対して線対称に配置された調整領域をモードに応じて使い分けることによって振動軌跡を切り替え、一方のモードと他方のモードとで振動体の長手方向に沿った中心線に対して軌跡が線対称で、かつ回り方向が逆向きの楕円運動を生じさせることができる。これにより、当該圧電振動体における楕円運動の振動を被駆動体に伝達するアクチュエータを構成する場合は、楕円運動の軌跡および向きを切り替えることにより、被駆動体を所定の正方向に駆動し、また、この正方向とは逆の方向にも駆動できる。ここでは、一方の動作モードは正方向駆動モード、他方の動作モードは逆方向駆動モードとみなすことが可能である。
【００１９】
ここで、一方の動作モード時に用いられる調整領域と他方の動作モード時に用いられる調整領域とが振動体の長手方向に沿った中心線に対して線対称に配置されていることから、一方の動作モードにおける楕円軌跡と他方の動作モードにおける楕円軌跡とを互いに対称にでき、両モードにおける駆動性能を略同等にすることが可能となる。
また、このように両動作モードにおける調整領域が線対称に配置されていることから、各動作モードにおける固有振動数の調整量を別々に求めなくても済む。例えば、圧電振動体のサンプルに基き、一方の動作モード時に用いられる調整領域における固有振動数の調整量を求めることで、この調整量を、他方の動作モード時に用いられる調整領域における固有振動数の調整量とみなすことも可能となるから、固有振動数の調整を容易にできる。
【００２０】
本発明の圧電振動体では、複数の振動モードで振動し、前記固有振動数の調整において、前記複数の振動モードにおける各共振周波数の差が調整されていることが好ましい。
この発明によれば、複数の振動モードにおける振幅をそれぞれ確保するようにこれらの振動モードにおける各共振周波数の差が調整されることにより、圧電振動体の一部における楕円運動を実現できる。すなわち、複数の振動モードにおける各共振周波数の差が大き過ぎると、縦振動などの一次振動による屈曲振動などの二次振動の励振効果や、一次振動による他の一次振動の励振効果が弱まって楕円運動を実現できないおそれがあり、逆に、これらの振動における各共振周波数の差が小さ過ぎた場合は、駆動周波数帯が小さいため周波数の制御が難しく、動作が不安定となりやすいが、各共振周波数の差が適切に調整されることにより、楕円運動の軌跡を個々の振動体において一定のものとすることができる。これにより、所定の振動特性を満たす圧電振動体を安定的に供給することができる。
また、振動体において楕円軌跡を描く部分を被駆動体に当接させることにより、被駆動体が高効率で駆動されるので、ここで述べた圧電振動体はアクチュエータ用として好適である。
【００２１】
ここで、前述のように、複数の調整領域への電圧印加、非印加の切り替えにより、複数の動作モードで動作する場合には、各動作モードごとに、複数の振動モードにおける各共振周波数の差が調整されることになる。
また、このように複数の動作モードで動作する場合であって、さらに各動作モード間における固有振動数の差が調整される場合には、各動作モード間における複数の振動モードの各共振周波数の差が調整されていてよい。
【００２２】
本発明の圧電振動体では、板状に形成され、縦振動および屈曲振動が重ねられて振動し、前記固有振動数の調整において、前記縦振動および前記屈曲振動における各共振周波数の差が調整されていることが好ましい。
ここで、電圧印加によって圧電素子が伸縮することにより、板状の振動体は縦振動および屈曲振動を励振し、これらの縦振動と屈曲振動が各々の固有振動数で重なると振動体の一部が楕円軌跡を描いて運動する。
【００２３】
この発明によれば、圧電振動体が板状に形成されることで圧電振動体を薄型にでき、この圧電振動体が組み込まれた機器の厚さも薄くすることができる。
また、縦振動および屈曲振動の振幅が確保されるように縦振動における共振周波数と屈曲振動における共振周波数との差が調整されることにより、圧電振動体の一部における楕円運動を実現できる。すなわち、縦振動および屈曲振動における各共振周波数の差が大き過ぎる場合は、二次振動である屈曲振動の励振効果が弱まり、楕円運動を実現できないおそれがあり、一方、縦振動および屈曲振動における各共振周波数の差が小さ過ぎる場合は、駆動周波数帯が小さいために周波数の制御が難しく、動作が不安定となりやすいところ、縦振動および屈曲振動における各共振周波数の差が適切に調整されることにより、楕円運動の軌跡を個々の振動体において一定のものとすることができる。これにより、所定の振動特性を充足する圧電振動体を安定的に供給することができる。
【００２４】
ここで、縦振動および屈曲振動の少なくとも一方の固有振動数が調整されていれば、縦振動および屈曲振動の各共振周波数の差が調整される。縦振動および屈曲振動の双方の振動数が別々に調整される場合は、手間が掛かるとともに、共振周波数が少しでもばらつくと振動特性は著しくばらつくので、調整を迅速に行うことができないのに対し、縦振動および屈曲振動の一方の固有振動数が調整される場合は、縦振動および屈曲振動における各固有振動数の調整が簡便かつ迅速に実施される結果となる。
なお、振動体において楕円軌跡を描く部分を被駆動体に当接させることにより、被駆動体が高効率で駆動されるので、圧電振動体を組み込んだ高効率のアクチュエータを実現できる。
【００２５】
本発明の圧電振動体では、平面略矩形状に形成され、前記調整用電極は、前記平面略矩形における対角位置にそれぞれ設けられていることが好ましい。
この発明によれば、矩形の対角位置に調整用電極が設けられていることで、圧電振動体における振動のバランスが保たれる。
【００２６】
本発明の圧電振動体では、前記導通部の切断は、当該圧電振動体に電流を流した際に生じるジュール熱により行われていることが好ましい。
ここでは、導通部の電気抵抗によって生じるジュール熱によって導通部が溶断される。溶断は瞬間的になされ、溶断と同時に自ずと通電は停止される。
【００２７】
この発明によれば、ジュール熱の利用により、導通部が局所的かつ瞬間的に切断され、圧電振動体への負荷が非常に小さいので、振動特性の劣化を確実に防止できる。さらに、導通部を挟んだ駆動電極側と調整用電極側とに電流印加装置の端子などを当接させて導通部に非接触の状態で切断を安定的に実施することが可能であるため、作業効率も良好にできる。また、導通部をミル、カッターなどで切除した場合の削り粉や、レーザーにより切除した場合の熱による圧電素子の特性劣化なども生じないため、信頼性を向上させることができる。さらに、簡単な構造の定電圧電源によって切断加工できるので、レーザーにより切断する場合などと比べて設備投資を大幅に少なくできる。
【００２８】
本発明の圧電振動体の調整方法は、電極が設けられた圧電素子を備え、前記電極への電圧印加により振動する圧電振動体の固有振動数の調整方法であって、前記電極は、電圧が印加される駆動電極と、この駆動電極と隣り合う調整用電極とを備えて構成され、前記調整用電極を前記駆動電極と電気的に切断することにより、または前記調整用電極を前記駆動電極と導通させることにより、固有振動数を調整することを特徴とする。
【００２９】
この発明によれば、振動体の特性を検査した結果を基に、調整用電極を駆動電極と絶縁あるいは導通することにより、圧電素子において電圧が印加される領域が変化して固有振動数が調整される。ここで、前述したように、あらかじめ調整用電極が設けられ、この調整用電極を高精度にパターニングするのは容易であって、また、調整用電極を駆動電極と絶縁したり、導通したりするのもあくまで振動体の表層部分における加工に留まるから、固有振動数の調整量には殆んど影響せず、個々の圧電振動体における固有振動数の調整量のばらつきを小さくできる。これにより、固有振動数を確実に調整できる。
また、圧電素子に設けられた電極の加工のみで圧電素子そのものを加工しないので、簡便で、かつ振動体へのダメージを格段に小さくできる。また、サイクルタイムを短く、設備投資も削減できる。
【００３０】
本発明の圧電振動体の調整方法では、前記圧電素子に、複数の調整領域を設けてこの調整領域への電圧印加、電圧非印加を切り替えることで、前記圧電振動体を振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードで動作可能に構成し、前記調整領域に、前記駆動電極および前記調整用電極をそれぞれ設け、前記固有振動数の調整を、前記各動作モードごとに実施することが好ましい。
【００３１】
この発明によれば、各動作モードにおいてそれぞれ、固有振動数が所定の規定値に調整されるので、各動作モードごとに所望の振動特性を実現できる。
【００３２】
本発明の圧電振動体の調整方法では、前記圧電素子に、複数の調整領域を設けてこの調整領域への電圧印加、電圧非印加を切り替えることで、前記圧電振動体を振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードで動作可能に構成し、前記調整領域に、前記駆動電極および前記調整用電極をそれぞれ設け、前記固有振動数の調整を、前記各動作モード間における前記固有振動数の差を調整することにより行うことが好ましい。
この発明によれば、各動作モード間における固有振動数の差が調整されるため、各動作モード間の振動特性のばらつきを解消したり、各動作モード間で、所定の振動特性の差を設けたりすることが可能となる。
【００３３】
本発明の圧電振動体の調整方法では、前記圧電振動体は、複数の振動モードで振動し、前記固有振動数の調整は、前記複数の振動モードにおける各共振周波数の差を調整することにより行うことが好ましい。
【００３４】
この発明によれば、複数の振動モードにおける振幅をそれぞれ確保するようにこれらの振動モードにおける各共振周波数の差が調整されることにより、圧電振動体の一部における楕円運動を実現できる。すなわち、複数の振動モードにおける各共振周波数の差が大き過ぎると、縦振動などの一次振動による屈曲振動などの二次振動の励振効果や、一次振動による他の一次振動の励振効果が弱まって楕円運動を実現できないおそれがあり、逆に、これらの振動における各共振周波数の差が小さ過ぎた場合は、駆動周波数帯が小さいため周波数の制御が難しく、動作が不安定となりやすいが、各共振周波数の差が適切に調整されることにより、楕円運動の軌跡を個々の振動体において一定のものとすることができる。これにより、所定の振動特性を満たす圧電振動体を安定的に供給することができる。
また、振動体において楕円軌跡を描く部分を被駆動体に当接させることにより、被駆動体が高効率で駆動されるので、ここで述べた圧電振動体はアクチュエータ用として好適である。
【００３５】
ここで、前述のように、複数の調整領域への電圧印加、非印加の切り替えにより、複数の動作モードで動作する場合には、各動作モードごとに、複数の振動モードにおける各共振周波数の差が調整されることになる。
また、このように複数の動作モードで動作する場合であって、さらに各動作モード間における固有振動数の差が調整される場合には、各動作モード間における複数の振動モードの各共振周波数の差が調整されていてよい。
【００３６】
本発明の圧電振動体の調整方法では、前記調整用電極と前記駆動電極との切断は、前記圧電振動体に電流を流してジュール熱を発生させることにより行うことが好ましい。
この発明によれば、ジュール熱の利用により、前述のように、振動体への負荷が極めて小さいにも関わらず導通部を確実に切断でき、信頼性を向上させることができる。さらに、レーザーを利用する場合などと比べて設備投資が大幅に低減されるので、電極を切断する非常に有効な方法を提供することができる。
【００３７】
本発明の圧電アクチュエータは、前述の圧電振動体または前述の調整方法により調整された圧電振動体と、この圧電振動体の振動により駆動される被駆動体とを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、前述の圧電振動体を備えたことにより、前述と同様の作用および効果を享受することができる。すなわち、圧電振動体の固有振動数を簡便に作り込むことが可能であるから、各種の駆動条件に応じて高効率の駆動性能を発揮するアクチュエータを安定した品質で提供できる。
また、前述のように、複数の振動モードにおける各固有振動数の差が調整されることにより、圧電振動体の被駆動体との当接部における所望の楕円運動を実現して駆動効率を向上させることができる。
【００３８】
本発明の圧電アクチュエータでは、前記被駆動体は、前記圧電素子に設けられた複数の調整領域への電圧印加が切り替えられることにより、前記圧電振動体の振動軌跡が互いに異なる正方向と逆方向とのいずれかに駆動され、前記固有振動数の調整により、前記正方向への駆動時における駆動特性と前記逆方向への駆動時における駆動特性とがそれぞれ調整されていることが好ましい。
この発明によれば、圧電振動体の固有振動数の調整に関し、正方向への駆動時、逆方向への駆動時ごとに当該固有振動数が調整されるので、正方向への駆動時および逆方向への駆動時それぞれにおいて、所望の駆動特性を実現できる。
なお、駆動特性を示す要素としては、圧電素子の電流値、被駆動体の移動量などが挙げられる。
【００３９】
本発明の圧電アクチュエータでは、前記被駆動体は、前記圧電素子に設けられた複数の調整領域への電圧印加が切り替えられることにより、前記圧電振動体の振動軌跡が互いに異なる正方向と逆方向とのいずれかに駆動され、前記固有振動数の調整により、前記正方向への駆動時における駆動特性と前記逆方向への駆動時における駆動特性との差が調整されていることが好ましい。
この発明によれば、圧電振動体の固有振動数に際し、正方向への駆動時と逆方向への駆動時との間における当該固有振動数の差が調整されるため、正方向への駆動時と逆方向への駆動時との間に生じる駆動特性のばらつきを解消したり、正方向への駆動時と逆方向への駆動時との間で、所定の駆動特性の差を設けたりすることが可能となる。
【００４０】
本発明の時計は、前述の圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする。
この発明によれば、前述の圧電アクチュエータを備えたことにより、前述と同様の作用および効果を享受することができる。
ここで、圧電アクチュエータは、例えば、カレンダ駆動機構などに組み込むことができる。この場合、圧電振動体の振動によって送られるロータなどで歯車を駆動し、この歯車などを介して指針を移動させることによって日や月や曜などを表示すればよい。これにより、正確な運針が簡便に得られ、また、圧電振動体を迅速に調整できるため生産性に優れる。しかも圧電アクチュエータにおける利点、すなわち、磁気の影響を受けない、応答性が高く微小送りが可能、小型薄型化に有利、高トルクなどを実現できる。
【００４１】
本発明の電子機器は、前述の圧電振動体または前述の調整方法により調整された圧電振動体を備えたことを特徴とする。
ここで、圧電振動体は、電子機器の回路基板に実装される発振子として、または、カメラのズーム機構およびオートフォーカス機構などに使用できる。
この発明によれば、前述の圧電振動体を備えたことにより、前述と同様の作用および効果を享受できる。すなわち、圧電振動体の固有振動数が簡便かつ確実に調整されるので、信頼性に優れた電子機器を提供することができる。
【発明の効果】
【００４２】
圧電素子に設けられる電極の一部に、電圧が印加される領域を調整するための調整用電極が予め設けられ、この調整用電極を電圧が印加される駆動電極と電気的に切断、またはこの調整用電極を駆動電極と導通させて固有振動数を調整することにより、振動特性が殆んど劣化せず、また、固有振動数の調整量のばらつきが小さく固有振動数を確実に調整でき、固有振動数に関する個体差を解消することができる圧電振動体を簡単な方法で提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
〔第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基いて説明する。
なお、第２実施形態以降の説明において、以下に説明する第１実施形態と同様の構成については、同一符号を付して、説明を省略もしくは簡略化する。
【００４４】
（１．時計の概略構成）
図１は、本実施形態における時計１の外観図である。
時計１は、駆動装置であるムーブメント２と、このムーブメント２を収容するケース３とを備えた腕時計（ウォッチ）である。時計の種類は、電子時計（クォーツ）であり、本実施形態の時計１は、アナログ・クォーツとして構成され、ムーブメント２には、文字板１１およびりゅうず１２が取り付けられている。文字板１１の略中央には、秒針１２１、分針１２２、時針１２３がそれぞれ設けられている。また、文字板１１の３時位置には、略矩形状の窓部３４が設けられ、この窓部３４からは、文字板１１の背面側に設けられた日車３３の回転により、日車３３に印字された日（カレンダ）が順次表示されている。
【００４５】
ここで、秒針１２１、分針１２２、時針１２３を駆動する構成は、通常のアナログクォーツと同様のものであって、水晶振動子が組み込まれた回路基板と、コイル、ステータ、ロータを有するステッピングモータと、駆動輪列と、動力源である電池２４（図２）とを備えて構成されている。この構成では、水晶振動子で発振され回路ブロックを経て分周されたパルス信号により、ステッピングモータが駆動する。そして、ステッピングモータの駆動力が駆動輪列に伝達されることにより、秒針１２１、分針１２２、および時針１２３がそれぞれ駆動される。ステッピングモータの数は問わず、例えば、秒針１２１の駆動用に１つ、分針１２２および時針１２３の駆動用に１つ、計２つのステッピングモータが設けられていてもよい。
【００４６】
（２．日表示装置の構造）
図２は、ムーブメント２を文字板１１側から見た平面図であり、ここでは、ムーブメント２に組み込まれた日表示装置３０が示されている。図３は、図２の部分拡大図である。
日表示装置３０は、前述の窓部３４（図１）と、日車３３と、減速輪列である日回し中間車３１および日回し車３２を介して日車３３を駆動するアクチュエータ４０とを備えて構成され、圧電アクチュエータ４０、日回し中間車３１、日回し車３２、日車３３は、地板２３にそれぞれ設けられている。
なお、図２中、地板２３の背面側には、ステッピングモータに接続されて指針を駆動する駆動輪列（図示せず）や、電池２４等が設けられている。電池２４は、ステッピングモータや圧電アクチュエータ４０、印加装置（図示せず）の各回路に電力を供給する。
【００４７】
日回し中間車３１は、大径部３１１と小径部３１２とから構成されている。小径部３１２は、大径部３１１よりも若干小径の円筒形であり、その外周面には、略正方形状の切欠部３１２Ａが形成されている。この小径部３１２は、大径部３１１に対し、同心をなすように固着されている。大径部３１１には、ロータ４１上部の歯車４１１が噛合しており、日回し中間車３１は、ロータ４１の回転に連動して回転する。
日回し中間車３１の側方の地板２３には、板バネ３１３が設けられており、この板バネ３１３の基端部が地板２３に固定され、先端部が略Ｖ字状に折り曲げられて形成されている。板バネ３１３の先端部は、日回し中間車３１の切欠部３１２Ａに出入可能に設けられている。板バネ３１３に近接した位置には、接触子３１４が配置されており、この接触子３１４は、日回し中間車３１が回転し、板バネ３１３の先端部が切欠部３１２Ａに入り込んだときに、板バネ３１３と接触するようになっている。そして、板バネ３１３には、所定の電圧が印加されており、接触子３１４に接触すると、その電圧が接触子３１４にも印加される。従って、接触子３１４の電圧を検出することによって、日送り状態を検出でき、日車３３の１日分の回転量が検出できる。
なお、日車３３の回転量は、板バネ３１３や接触子３１４を用いたものに限らず、ロータ４１や日回し中間車３１の回転状態を検出して所定のパルス信号を出力するものなどが利用でき、具体的には、公知のフォトリフレクタ、フォトインタラプタ、ＭＲセンサ等の各種の回転エンコーダ等が利用できる。
【００４８】
日回し車３２は、五歯の歯車を有しており、日車３３の内歯車３３１に噛合している。また、日回し車３２の中心には、シャフト３２１が設けられており、このシャフト３２１は、地板２３に形成された孔２５に遊挿されている。孔２５は、日車３３の周回方向に沿って長く形成されている。そして、日回し車３２およびシャフト３２１は、地板２３に固定された板バネ３１５によって図２の右上方向に付勢されている。この板バネ３１５の付勢作用によって日車３３の揺動も防止される。
日車３３は、ムーブメント２の外周部に配置されるリング状の歯車であって、内周に内歯車３３１が形成され、３１日で１回転している。また、日車３３の周上には、「１」〜「３１」までの数字が印字されている。
【００４９】
アクチュエータ４０は、図３に示すように、日回し中間車３１に駆動力を伝達するロータ４１と、このロータ４１を回転運動させる振動体５０とを備えて構成されている。
ロータ４１は、日回し中間車３１と振動体５０との間に配置され、日の変わり目に送られる円板状の回転体である。ロータ４１の外周には、振動体５０が有する突起５３が当接され、振動体５０の振動が伝達されている。なお、ロータ４１は、板ばね４１２によってアクチュエータ４０側に付勢され、振動体５０の突起５３とロータ４１側面との間に適切な摩擦力が発生することで圧電アクチュエータ４０の駆動力の伝達効率が良好となっている。
【００５０】
（３．振動体の構造）
図４は、振動体５０を示す図である。
振動体５０は、略矩形の補強板５１と、この補強板５１の表裏両面に設けられた矩形平板状の圧電素子５２とを備え、補強板５１と圧電素子５２とが積層されて、全体として薄板状に形成されている。
補強板５１は、ステンレス鋼、その他の材料から圧延などにより構成され、短辺側に、ロータ４１と当接する略円弧凸状の突起５３が矩形状の部分と一体的に形成されている。この突起５３は、補強板５１における対角位置にそれぞれ形成されている。
また、補強板５１の長辺の略中央には、幅方向に突出する腕部５４が一体形成されている。腕部５４は、補強板５１の長手方向に対してほぼ直角に延びており、この腕部５４には、孔５４１が穿設されている。
【００５１】
圧電素子５２は、補強板５１の両面の略矩形状部分に、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて強固に接着されている。圧電素子５２の材料は、特に限定されず、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の各種のものを用いることができる。
【００５２】
そして、圧電素子５２の表裏両面には、ニッケルおよび金などによる電極がめっき、スパッタ、蒸着等の方法で形成され。裏面に形成された電極（不図示）が補強板５１と重ねられ導通されている。
補強板５１と反対側に形成された電極６０は、矩形の隅の対角部分がエッチング等で形成された溝６５によってそれぞれ略矩形状に区画され、区画された部分には調整用電極６２がそれぞれ配置されている。調整用電極６２は、一対の突起５３とは異なった対角位置に配置されている。電極６０は溝６５の部分が除去されている。電極６０における調整用電極６２以外の部分は、電圧が印加される駆動電極６１として構成され、この駆動電極６１は、図示を省略するが、リード線によって交流電圧の印加装置に導通されている。
これらの駆動電極６１および調整用電極６２は、エッチングにより高精度にパターニングされている。なお、調整用電極６２は、補強板５１の両面側の電極６０において同様に形成され、図４に図示された調整用電極６２の背面側となる位置に裏面側の調整用電極６２が設けられている。駆動電極６１は効率よく縦振動を誘発するために、振動体５０の長辺の長さと略同一の長さであることが望ましく、縦振動および屈曲振動の両者の節部を含む形状となるようなクランク形状とされている。縦振動および屈曲振動の両者の節部は、振動体５０の図心付近に存在する。調整用電極６２は屈曲振動を誘発するためのものである。また、駆動電極６１の面積は、調整用電極６２の面積よりも大きく形成されている。
【００５３】
ここで、溝６５は、駆動電極６１と調整用電極６２との間が一部形成されておらず、この一部僅かに残された部分（図４中、直線状の溝６５ＡとＬ字状の溝６５Ｂとの間の部分）は、調整用電極６２において、駆動電極６１と導通する導通部６３となっている。すなわち、駆動電極６１と調整用電極６２とは互いに導通しているので、駆動電極６１に電圧を印加したときは、同時に、調整用電極６２にも電圧が印加され、電極６０全体に電圧が印加されることになる。したがって、補強板５１の両面側で、補強板５１に重ねられた電極（不図示）と駆動電極６１との間に電圧をそれぞれ印加したときは、圧電素子５２全体に電圧が印加された状態となる。
【００５４】
このような圧電素子５２の幅や長さ、厚さ、および圧電素子５２に印加される電圧の周波数（駆動周波数）は、圧電素子５２に繰り返し電圧が印加されたときに圧電素子５２が長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動（縦一次振動）と、圧電素子５２の平面中心に対して点対称に、縦一次振動に直交する方向に屈曲する、いわゆる屈曲振動（屈曲二次振動）とが同時に現れるように適宜設定される。
【００５５】
図５（Ａ）に、圧電振動体５０の駆動周波数とインピーダンスとの関係を示し、図５（Ｂ）には、圧電振動体５０の駆動周波数と縦振動の振幅（縦振幅）および屈曲振動の振幅（屈曲振幅）との関係を示した。
図５（Ａ）に示すように、圧電素子５２に印加する電圧の駆動周波数に対してインピーダンスが極小となる点が二点現れる。ここでは、これらのうち周波数の低い方の一点は、縦振動の振幅が最大となる共振点で、この共振点における駆動周波数が、縦共振周波数ｆｒ１となる。周波数の高い方の一点は、屈曲振動の振幅が最大となる共振点で、この共振点における駆動周波数が屈曲共振周波数ｆｒ２となる。
なお、圧電素子５２に印加される電圧の波形は特に限定されず、例えばサイン波、矩形波、台形波などが採用できる。
【００５６】
これらの図５（Ａ）および（Ｂ）を参照すると、圧電素子５２を縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２との間で駆動した際に、縦振動および屈曲振動の両方の振幅が確保される。これにより、振動時に、突起５３が楕円軌跡を描くこととなる。なお、縦共振周波数ｆｒ１から屈曲共振周波数ｆｒ２に向かって駆動周波数を変化させると、縦振動の振幅よりも屈曲振動の振幅の方が次第に大きくなり、突起５３が描く楕円軌跡の長軸の向きが変化する。
また、縦一次振動の共振周波数と、屈曲二次振動の共振周波数とを互いに近接するように設定することで、両振動の振幅が同時に大きくなる振動周波数を設定することができ、高効率で駆動することが可能となる。
【００５７】
一方、屈曲共振周波数から縦共振周波数を差し引いた値（ｆｒ２−ｆｒ１＝Δｆｒとする）については、Δｆｒが大き過ぎる場合は、縦振動による二次振動である屈曲振動の励振効果が弱まり、楕円運動を実現できないおそれがある。一方、Δｆｒが小さ過ぎる場合は、駆動周波数帯が小さいために周波数の制御が難しく、動作が不安定となりやすい。このため、Δｆｒは適切に調整されるべきである。これについては後述する。
【００５８】
図４に戻って、振動体５０は、地板２３に形成された丘陵部２３１と支持台２３２との間に配置され、支持台２３２の上に延びた腕部５４でねじ止め固定されている。支持台２３２には、腕部５４の孔５４１に挿通されたねじ５４２が螺合されるねじ孔が形成され、補強板５１と駆動電極６１とがそれぞれ図示しない電圧印加装置に導通されている。
そして、振動体５０は、一方の突起５３の先端がロータ４１の外周に当接するように配置される。
【００５９】
以上説明した構造の振動体５０は、圧電素子５２と補強板５１とを貼り合せることにより製造され、支持台２３２に固定することでムーブメント２に組み込まれるが、圧電素子５２および補強板５１などの形状誤差や貼り合わせ誤差、材料特性（圧延時のヤング率ポアソン比密度など）、支持台２３２への固定条件（ねじの締めつけトルクや腕部５４の長さ）、熱影響などに起因して、個々の振動体５０における縦振動および屈曲振動の各固有振動数にはばらつきが出てくる。これらの固有振動数が少しでもばらつくと、振動特性が著しくばらついてしまう。したがって、ばらつき解消のために、振動体５０における縦振動および屈曲振動の各固有振動数の調整が不可欠である。
【００６０】
（４．振動体における固有振動数の調整方法）
振動体５０における固有振動数の調整は、この固有振動数と対応する共振周波数について、次に述べるように、屈曲共振周波数と縦共振周波数との差分であるΔｆｒを測定し、このΔｆｒに基いて、前述した導通部６３を切断（カット）することにより行われている。つまり、導通部６３を切断して調整用電極６２を駆動電極６１から切り離すことにより、調整用電極６２と駆動電極６１とを絶縁し、これによって振動体５０における共振周波数の調整を図ろうというものである。
【００６１】
振動体５０における固有振動数の調整作業は、振動体５０単体について行うことも可能であるが、本実施形態では、振動体５０を地板２３に固定してムーブメント２に組み込んだ状態で行われる。
まず、駆動電極６１および調整用電極６２と補強板５１に重ねられた電極（不図示）との間に電圧を印加して振動体５０を振動させ、Δｆｒを測定する。そして、このΔｆｒの測定値とΔｆｒの規定値との比較において、導通部６３を切断するか否かが決定される。Δｆｒの規定値は、ロータ４１および日車３３を駆動するのに必要なトルクなどから決められる。
なお、導通部６３の切断は、原則的には、補強板５１の両面側に設けられた調整用電極６２のいずれについても、また、電極６０の矩形対角部分にそれぞれ設けられた各調整用電極６２のいずれについても、それぞれ実施される。
【００６２】
ここで、導通部６３を切断すると調整用電極６２が駆動電極６１から絶縁され、調整用電極６２の部分では圧電素子５２が伸縮しないで振動体５０の幅方向両側での振動が拘束されるため、屈曲振動における固有振動数が増加する。その一方で、縦振動における固有振動数はほとんど変わらない（縦振動における固有振動数は振動体５０の長辺方向の圧電素子５２長さによって決定される）。したがって、導通部６３の切断により、縦振動および屈曲振動の共振周波数の差分であるΔｆｒの値は増加する。
すなわち、調整用電極６２の導通部６３を切断することによってΔｆｒが調整される。
【００６３】
また、導通部６３の切断によるΔｆｒの調整量については、調整用電極６２の大きさ、形状、位置、範囲などによって増減させることができる。言い換えると、Δｆｒのばらつきが解消されるようにΔｆｒの調整量が設定され、設定されたΔｆｒ調整量を実現できるように調整用電極６２の大きさ、形状、位置、範囲などが決められている。
例えば、調整用電極６２を振動体５０の長手方向に長くするほど、電圧印加の対象である駆動電極６１が短くなるため、前述と同様に、電圧印加時における振動体５０の幅方向両側での振動が拘束されて屈曲共振周波数およびΔｆｒが増加する。これにより、導通部６３を切断する場合としない場合との差が大きくなるから、Δｆｒの調整量は大きいものとなる。
一方、調整用電極６２を振動体５０の長手方向に短くするほど、振動体５０の幅方向両側での振動の拘束が緩和され、屈曲共振周波数およびΔｆｒは減少する。これにより、導通部６３を切断する場合としない場合との差は小さくなるから、Δｆｒの調整量が小さいものとなる。
そして、導通部６３を切断するか否かは、Δｆｒの測定値およびΔｆｒの調整量を基に、Δｆｒを規定値に近付けることができるように決定される。
【００６４】
続いて、導通部６３を切断する方法について説明する。
図６は、この導通部６３が切断される状態を示す図である。駆動電極６１および調整用電極６２に定電圧電源１００の端子１０１，１０２をそれぞれ当接し、端子１０１，１０２間に電流を印加すると、導通部６３の電気抵抗によって局所的に生じたジュール熱によって導通部６３が瞬間的に溶断される。
【００６５】
この導通部６３の切断は瞬間的に行われ、しかも、導通部６３は振動体５０の表層に設けられたごく一部に過ぎないから、導通部６３の切断による振動体５０全体へのダメージは殆んどない。また、導通部６３両側の調整用電極６２および駆動電極６１が正確にパターニングされているため、個々の振動体５０における切断が安定的に実施される。
したがって、振動体５０の共振周波数の調整工程において、予め設定されたΔｆｒの調整量がばらつくことを防止できる。
【００６６】
次に、このような導通部６３の切断によるΔｆｒの調整が振動体５０の振動特性に与えた影響について検証する。振動体５０の振動特性の劣化を示す指標として、ここでは縦振動の共振点におけるインピーダンスを用いた。
図７は、Δｆｒの調整量と縦振動の共振点におけるインピーダンスの増加量の関係を示したグラフである。
まず、本実施形態との比較例として、黒塗りの正方形で「塗料塗布による調整」としてプロットしたものは、振動体５０の表面に塗料を塗布し、この塗料の塗布量を変えた際の重量バランスの変化によってΔｆｒの調整量を変更した各振動体５０のサンプルについて、Δｆｒ調整の前後でのインピーダンスをそれぞれ測定し、その前後にわたるインピーダンス値の増加量について示したものである。
ここでは、Δｆｒの調整量が大きくなるほど、縦振動の共振点におけるインピーダンスの増加量が大きく増加し、振動特性が著しく劣化することがわかる。このため、このような塗料の塗布によるΔｆｒの調整方法を採用することはできない。また、この方法では、振動体５０における塗料の塗布位置、塗布量、塗布範囲などの制御が困難であるという問題もある。
【００６７】
一方、図７に黒塗りの菱形で「電極パターンによる調整」としてプロットしたものは、本実施形態のように、調整用電極６２の振動体５０長手方向における寸法を変えることによってΔｆｒの調整量を変更した複数の振動体５０サンプルについて、Δｆｒ調整の前後でのインピーダンスをそれぞれ測定し、その前後にわたるインピーダンス値の増加量について示したものである。
このプロットで示されるように、Δｆｒの調整量が増加しても、インピーダンスの増加量は僅かしか変化しない。したがって、振動体５０のＱ値などの振動特性についても僅かしか変化していない。塗料塗布による調整の場合と比べて、その差は歴然である。
以上で、振動体５０の振動特性の劣化に関し、本実施形態による優れた効果を確認できた。
【００６８】
（５．固有振動数が調整された振動体の動作）
前述した固有振動数の調整によって導通部６３が切断されると、振動体５０は図８（Ａ）に示すような状態となり、調整用電極６２と駆動電極６１とが互いに絶縁される。よって、駆動電極６１に電圧を印加した際、調整用電極６２には電圧は印加されない。すなわち、導通部６３の切断の前後で、電極６０において電圧が印加される範囲が変化する。
図８（Ｂ）は、振動体５０の動作を示したものである。図示しない電圧印加装置により、駆動電極６１と補強板５１に重ねられた電極（不図示）との間に電圧を印加すると、駆動電極６１が設けられた部分の圧電素子５２が長手方向に伸縮し、振動体５０は縦振動を励振する。この縦振動により、振動体５０の長手方向と交差する方向のモーメントが生じて屈曲振動が誘発される。このような縦振動および屈曲振動の重なりにより、図８（Ｃ）に示すように、振動体５０の突起５３は楕円軌跡Ｅを描くこととなる。一方、調整用電極６２には電圧が印加されず、調整用電極６２が設けられた部分の圧電素子５２は能動的には伸縮運動しないため、この振動体５０の幅方向両側における屈曲振動への拘束力により屈曲振動の固有振動数が大きくなる。
すなわち、導通部６３の切断によりΔｆｒの大小が適切に調整された結果、個々の振動体５０において、突起５３の楕円運動を所定の楕円軌跡Ｅで実現することができる。
【００６９】
そして、突起５３が所定の駆動周波数においてロータ４１（図３）を繰り返し押圧することにより、ロータ４１が所定方向に回転駆動する。
さらに、ロータ４１の回転運動が日回し中間車３１に伝達され、切欠部３１２Ａに日回し車３２の歯が係合すると、日回し中間車３１によって日回し車３２が回転する。そして、日回し車３２によって日車３３が１日に１歯ずつ送られ、日車３３の周上に配置された日を示す数字が窓部３４から順番に表示されることによってカレンダの表示が行われる。なお、回路ブロックにカレンダ情報が記憶されている場合は、記憶された情報に基いて、月末にカレンダの自動修正が行われる。
【００７０】
以上説明した第１実施形態によれば、次のような効果がある。
（１）日表示装置３０を構成する振動体５０において、電極６０の一部にあらかじめ調整用電極６２が形成され、導通部６３の切断によって駆動電極６１と調整用電極６２とを互いに絶縁することにより、縦振動および屈曲振動の各固有振動数を簡便かつ確実に調整できる。これにより、固有振動数に関する振動体５０の個体差が解消され、振動体５０が組み込まれたアクチュエータ４０の信頼性を大きく向上させることができる。ひいては、ムーブメント２ないし時計１におけるカレンダ表示の信頼性を大きく向上させることができる。
なお、振動体５０の屈曲振動における固有振動数の調整によりΔｆｒが調整され、縦振動および屈曲振動の各固有振動数を別々に調整する必要がないため、調整を迅速に行うことができる。
【００７１】
（２）導通部６３の形成は、駆動電極６１および調整用電極６２を形成する際のマスク形成により容易に行うことができる。そして、圧電素子５２の表層に電極として設けられた導通部６３を切断するだけで固有振動数を調整することができ、振動体５０全体には力や熱が加わらないので、Ｑ値などの振動特性が劣化するのを防止できる。また、圧電素子５２自体を加工するような場合と比べて簡便で、サイクルタイムを短縮することができる。
【００７２】
（３）調整用電極６２および駆動電極６１が正確にパターニングされ、導通部６３をどのように切断してもΔｆｒの調整量には殆ど影響しないので、個々の振動体５０におけるΔｆｒの調整量のばらつきを小さくできる。したがって、予め設定されたΔｆｒの調整量がΔｆｒを調整する工程の前後で変わることがなく、このΔｆｒの調整を通して固有振動数をより簡便かつ確実に調整できる。
【００７３】
（４）導通部６３の切断はジュール熱の利用により、局所的かつ瞬間的に行われているので、振動体５０への負荷を非常に小さくできる。さらに、導通部６３を直接切断するのではなく、導通部６３両側の駆動電極６１および調整用電極６２に端子１０１，１０２をそれぞれ当接させて導通部６３に非接触の状態で切断を安定的に実施することが可能であるため、作業効率も良好にできる。
また、導通部６３をミル、カッターなどで切除した場合の削り粉や、レーザーにより切除した場合の熱による圧電素子の特性劣化なども生じないため、信頼性も向上させることができる。さらに、簡単な構造の定電圧電源などによって導通部６３を切断できるので、レーザーにより切断する場合などと比べて設備投資を格段に少なくできる。
【００７４】
（５）振動体５０が支持台２３２に固定されてムーブメント２に組み込まれた状態で固有振動数の調整が行われているので、振動体５０の支持台２３２への固定条件などに応じて固有振動数がシフトするのを防止できる。これにより、使用状態に近い状態で振動体５０の固有振動数のばらつきを補正することが可能となる。
【００７５】
（６）振動体５０が薄い板状に形成されているので、この振動体５０が組み込まれたムーブメント２の薄型化を図ることができる。また、圧電素子５２における矩形の対角線上に調整用電極６２がそれぞれ設けられているので、振動体５０における振動のバランスが保たれる。
【００７６】
（７）また、振動体５０において、縦振動および屈曲振動の振幅が確保されるようにΔｆｒが調整されることにより、振動体５０の突起５３において楕円運動を実現できる。そして、前述のように、Δｆｒが適切に調整されることにより、楕円運動の軌跡Ｅを個々の振動体５０において一定とすることができ、所定の振動特性を満たす振動体５０を安定的に供給することができる。
【００７７】
（８）以上で説明したように、振動体５０の共振周波数を簡便に作り込むことができるため、高効率の駆動性能を発揮するアクチュエータ４０を安定した品質で提供できる。
また、このアクチュエータ４０が時計１のムーブメント２に組み込まれ、日表示装置３０を構成しているので、日車３３の回転を正確なものとでき、また、振動体５０を迅速に調整できるため生産性に優れる。しかも圧電素子５２を備えたアクチュエータ４０における利点、すなわち、磁気の影響を受けない、応答性が高く微小送りが可能、小型薄型化に有利、高トルクなどを実現できる。
【００７８】
〔第２実施形態〕
次に、本発明における第２実施形態について説明する。
本実施形態は、振動体の矩形対角部分にそれぞれ調整用電極が複数設けられている点が第１実施形態とは相違する。
【００７９】
図９は、本実施形態における振動体７０の平面図である。
振動体７０では、圧電素子の表面に設けられた電極６０が矩形対角部分で線状溝７５およびＴ字状溝７６により区画され、各対角部分では、調整用電極７２がそれぞれ３つずつ形成されている。
具体的に、線状溝７５は、振動体７０の両方の短辺から長手方向に沿って振動体７０の幅方向中央までそれぞれ延びている。
また、Ｔ字状溝７６は、振動体７０の幅方向端部から長手方向と交差する方向に沿って３本並んで線状溝７５と近接するまで延びている。このような線状溝７５およびＴ字状溝７６により、振動体７０における対角部分には、調整用電極７２が３つずつ、振動体７０の長手方向に沿って並んで形成されている。
そして、線状溝７５およびＴ字状溝７６との間の部分は、それぞれ、調整用電極７２を駆動電極６１に導通させる導通部７３となっている。
これらの導通部７３は、必要に応じて、前記実施形態のように通電されて溶断される。この際、Ｔ字状溝７６のＴ字における横バー部分が線状溝７５と略平行に延びているので導通部７３が溶断されやすい。
【００８０】
このような振動体７０では、複数設けられた調整用電極７２を任意に選択して、選択された調整用電極７２に応じて導通部７３を切断することにより、縦振動および屈曲振動の各固有振動数を調整することが可能である。
参考までに、図１０には、調整用電極７２の選択が異なる例を（Ａ）および（Ｂ）の２つだけ示した。すなわち、図１０（Ａ）では、振動体７０の対角部分に３つずつ配置された調整用電極７２Ａ〜７２Ｃのうち振動体７０の短辺側に配置された調整用電極７２Ａのみが選択され、導通部７３Ａの切断によって調整用電極７２Ａが駆動電極６１と互いに絶縁されている。一方、図１０（Ｂ）では、調整用電極７２Ａ〜７２Ｃが３つとも選択され、導通部７３Ｃの切断によってこれらの調整用電極７２Ａ〜７２Ｃすべてが駆動電極６１と互いに絶縁されている。この際、導通部７３Ｂ，７３Ａを切断する必要はない。
【００８１】
これらの図１０（Ａ）および（Ｂ）にそれぞれ示した振動体７０に電圧を印加すると、想像線で示したように、振動体７０は縦振動および屈曲振動を励振する。
この際、調整用電極７２Ａ〜７２Ｃは振動体７０の長手方向に沿って並んでおり、図１０（Ｂ）に示した状態のほうが、図１０（Ａ）に示した状態よりも調整用電極７２の選択数が多く（７２Ａ〜７２Ｃの３つ）、振動体７０の幅方向両側において電圧が印加されずに振動を拘束する領域が多くなるため、屈曲振動の固有振動数は大きいものとなる。
【００８２】
図１０（Ａ）および（Ｂ）に示した状態も含めて、図１１の下欄「電極パターン」には、選択する調整用電極７２の組み合わせが７通り、模式的に示されている。すなわち、調整用電極７２が１つも選択されていない状態が「００００」であり、選択する調整用電極７２を振動体７０の対角において交互に、１つずつ増やしていったものが、「００１０」、「００１１」、「００２１」、「００２２」、「００３２」、「００３３」である。なお、図１０（Ａ）に示した状態は「００１１」に相当し、図１０（Ｂ）に示した状態は「００３３」に相当する。
【００８３】
図１１に示したグラフは、振動体７０の３つのサンプル（サンプル１〜３）について、図１１下欄の７通りの選択状態における縦共振周波数ｆｒ１、屈曲共振周波数ｆｒ２、およびこれらの差（ｆｒ２−ｆｒ１）であるΔｆｒをそれぞれ測定し、プロットしたものである。
このグラフから把握されるように、調整用電極７２の選択数が増えると、縦共振周波数ｆｒ１はほとんど変化せずに略一定であるのに対して屈曲共振周波数ｆｒ２が大きくなるため、Δｆｒは大きくなっている。
【００８４】
ここで、調整用電極７２の数、大きさ、並ぶ方向などは、振動体７０におけるΔｆｒのばらつきを適切に調整するように決められている。すなわち、前述したように、電極６０に高精度にパターニングされた調整用電極７２が予め設けられているので、個々の振動体７０におけるΔｆｒ調整量のばらつきが小さい。１つ１つの調整用電極７２のΔｆｒ調整量を累積してもばらつきが小さく、ほぼ確実なΔｆｒ調整量を見込むことが可能であるから、所望のΔｆｒ調整量を実現するパターニングの設定を容易に行うことができる。
【００８５】
以上において、調整用電極７２の選択によってどのようにΔｆｒが変化するかについて説明したが、次に、このような調整用電極７２の選択によるΔｆｒの調整をロット内に含まれる振動体７０についてそれぞれ実施し、個々の振動体７０における共振周波数のばらつきを補正することについて説明する。
図１２は、Δｆｒ調整によるΔｆｒの分布変化について示したもので、小さい丸点によりプロットされたものは、Δｆｒが調整される前のΔｆｒの分布であり、大きい丸点によりプロットされたものは、Δｆｒが調整された後のΔｆｒの分布である。調整前、Δｆｒは２．９〜４．５ｋＨｚの広い範囲でばらついている。
個々の振動体７０における調整工程では、第１実施形態と略同様に、Δｆｒを測定して選択すべき調整用電極７２を決定し、選択された調整用電極７２についてのみ、導通部７３の溶断によって駆動電極６１と導通させる。
【００８６】
ここで、図１２に示したΔｆｒの調整では、図１１における測定結果に鑑みて、所望のΔｆｒの調整量が得られるように、振動体７０の長手方向における調整用電極７２の寸法が設定される。調整用電極７２Ａ，７２Ｂ，７２Ｃの長さ比は、例えば３：１：１のように、適宜設定されている。
そして、調整用電極７２が選択されていない状態を「００００’」、振動体７０の対角において調整用電極７２が１つずつ、２つずつ、３つずつ選択された状態をそれぞれ「００１１’」、「００２２’」、「００３３’」として、３段階の調整が行われる。すなわち、個々の振動体７０におけるΔｆｒの測定の結果、Δｆｒの規定値（ここでは、４．１ｋＨｚ）に最も近づくと考えられる選択態様が「００１１’」、「００２２’」、「００３３’」のいずれかで決定される。
【００８７】
選択する調整用電極７２の決定にあたっては、次のように判断される。
図１３は、図１２における横軸を示したもので、調整前におけるΔｆｒの２．９〜４．５ｋＨｚの範囲でのばらつきについて、調整用電極７２をどのように選択して規定値４．１ｋＨｚに収束させるかを説明したものである。
ここで、規定値４．１ｋＨｚは、ロータ４１および日車３３（図３）を駆動する際の回転速度・トルク・消費電力等を考慮して決められ、ばらつきを許容できる範囲は４．１ｋＨｚ±０．４ｋＨｚ、すなわち、４．１ｋＨｚを規格中心値とする０．８ｋＨｚの範囲がΔｆｒ適正範囲となっている。なお、Δｆｒの適正値は製品の仕様によって様々であり、ここで例示した数値に限定されるものではない。
ところで、振動体７０において、調整用電極７２の選択に応じたΔｆｒの調整量については、前述したように、調整用電極７２のパターニングの設定段階で予め見込まれている。ここでは、調整用電極７２が対角において１個ずつ選択された「００１１’」の状態とされたときは、調整の前後でΔｆｒが０．４ｋＨｚ増加し、調整用電極７２が対角において２個ずつ選択された「００２２’」の状態とされたときは、Δｆｒが０．８ｋＨｚ増加し、そして、調整用電極７２が対角において３個ずつ選択された「００３３’」の状態とされたときは、Δｆｒが１．２ｋＨｚ増加するようになっている。
【００８８】
そして、Δｆｒの調整工程では、測定されたΔｆｒが３．７〜４．５ｋＨｚの範囲の値であれば、規定値４．１ｋＨｚ±０．４ｋＨｚの適正範囲内であるため、調整用電極７２を選択することなく（前述の「００００’」の状態）、調整工程を終了する。
次に、測定されたΔｆｒが３．５〜３．９ｋＨｚの範囲にあれば、規定値４．１ｋＨｚに近付けるために「００１１’」の状態とする。前述のように、「００１１’」の選択ではΔｆｒ調整量は０．４ｋＨｚであるため、Δｆｒが３．９〜４．５ｋＨｚの範囲に分布して適正範囲内の値となる。同様に、Δｆｒが３．１〜３．５ｋＨｚの範囲にあれば、「００２２’」の状態とし、Δｆｒを０．８ｋＨｚ増加させて、Δｆｒを適正範囲の値とする。そして、Δｆｒが２．９〜３．１ｋＨｚの範囲にあれば、「００３３’」の状態として、Δｆｒを１．２ｋＨｚ増加させ、適正範囲の値とする。
このようにΔｆｒが調整された結果、図１２に示すように、サンプルロット内のすべての振動体７０におけるΔｆｒは規定値４．１ｋＨｚを中心として±０．４ｋＨｚの狭い範囲（図１２中、Δｆｒ適正範囲）に納まることとなった。
【００８９】
以上説明した第２実施形態によれば、第１実施形態で述べた作用効果に加えて、次のような効果を奏する。
（９）調整用電極７２が複数設けられ、これらの調整用電極７２を選択的に駆動電極６１に導通させることが可能となるため、調整用電極７２の選択態様に応じて、振動体７０の固有振動数を段階的に調整することができる。なお、調整用電極７２を振動体７０の対角においてそれぞれ３箇所設けたので、固有振動数の規定値に効率的に近付けることができる。すなわち、固有振動数の調整の精度が向上し、歩留まりを良くすることができる。
【００９０】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態は、第１、第２実施形態とは逆に、調整用電極と駆動電極とが予め絶縁されているものを、導電性部材を介して導通させたものである。
図１４は、本実施形態における振動体８０の平面図である。
振動体８０では、予め駆動電極６１と調整用電極８２とが溝８５，８６で完全に分けられて互いに絶縁され、前記実施形態における導通部７３は存在しない。すなわち、振動体８０の両短辺側から長手方向に沿って線状の溝８５がそれぞれ延び、これらの溝８５に向かって振動体８０の幅方向端部から溝８６が３本ずつ延びており、振動体８０の対角部分に調整用電極８２が３つずつ、振動体８０の長手方向に沿って並んでいる。
【００９１】
ここで、本実施形態においても、調整用電極８２は電極６０における電圧印加領域を変化させるための領域であって、これらの調整用電極８２と駆動電極６１との導通態様によって固有振動数を調整するという点では前記各実施形態と同様である。
本実施形態では、調整用電極８２は駆動電極６１と予め絶縁されているから、これらを互いに導通させる手段としては、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、はんだ１１１、ワイヤ１１２、導電性ペースト１１３のような導電性部材を使用する。
すなわち、これらのはんだ１１１、ワイヤ１１２、導電性ペースト１１３を駆動電極６１と調整用電極８２との間に配置することにより、これらのはんだ１１１、ワイヤ１１２、導電性ペースト１１３を介して調整用電極８２が駆動電極６１と導通（短絡、ショート）される。なお、調整用電極８２と駆動電極６１とを導通させるには、他に、リード線、スパッタなどの手段を用いてもよい。
【００９２】
このような調整用電極８２の駆動電極６１への導通は、選択された調整用電極８２についてのみ実施される。調整用電極８２の選択に際しては、第２実施形態と同様に、調整用電極８２の３段階の選択によって見込まれるΔｆｒの各調整量を基に、Δｆｒの測定値とΔｆｒの規定値とが比較され、測定されたΔｆｒを規定値により近付けることができるように調整用電極８２の選択態様が決められる。
このように、選択する調整用電極８２の判断基準については、本実施形態と第２実施形態とは同様であるが、選択された調整用電極７２，８２を駆動電極６１と導通させるか絶縁させるかという点では構成が互いに異なるため、電極６０における同じ範囲に電圧を印加する場合であっても、次に述べるように調整用電極７２，８２の選択態様は互いに異なる。
【００９３】
図１６は、調整用電極８２の選択が異なる例を（Ａ）および（Ｂ）の２つだけ示したものである。
図１６（Ａ）では、振動体８０の対角部分にそれぞれ並んだ調整用電極８２のうち、振動体８０の短辺とは反対側に配置された調整用電極８２Ｃのみが選択され、この調整用電極８２Ｃと駆動電極６１との間にある溝８５にはんだ１１１が滴下されている。この場合、振動体８０の短辺との近接側に配置された２つの調整用電極８２Ａ，８２Ｂは駆動電極６１と絶縁したままであるから、電圧が印加されない。ここで、図１６（Ａ）の振動体８０は、電極６０への電圧印加範囲に関しては、第２実施形態において、調整用電極７２Ｂの導通部７３Ｂ（図１０参照）が切断された振動体７０と同じである。本実施形態の振動体８０とは違い、この振動体７０では調整用電極７２Ａ，７２Ｂの２つが選択され、導通部７３Ｂが切断される。
【００９４】
一方、図１６（Ｂ）では、振動体８０の対角部分にそれぞれ並んだ調整用電極８２のうち、振動体８０の短辺とは反対側に配置された調整用電極８２Ｃと真ん中に配置された調整用電極８２Ｂとが選択され、これらの２つの調整用電極８２Ｂ，８２Ｃがはんだ１１１を介して駆動電極６１とそれぞれ導通している。なお、はんだ１１１は２つの調整用電極８２Ｂ，８２Ｃの間に形成された溝８６が溝８５に繋がる部分に滴下されているので、この１箇所のはんだ１１１滴下により２つの調整用電極８２Ｂ，８２Ｃを同時に駆動電極６１に導通させることができる。この図１６（Ｂ）に示した状態では、振動体８０の短辺側に配置された調整用電極８２Ａにのみ電圧が印加されない。この図１６（Ｂ）の振動体８０は、電極６０への電圧印加範囲に関しては、第２実施形態において図１０（Ａ）で示した振動体７０と同様である。本実施形態の振動体８０とは違い、この振動体７０では調整用電極７２Ａのみが選択され、導通部７３Ａが切断される。
ここで、図１６（Ａ）と（Ｂ）とを比べると、（Ａ）に示した状態のほうが、（Ｂ）に示した状態よりも振動体８０の幅方向両側において電圧が印加されない調整用電極８２の数が多く（８２Ａ，８２Ｂの２つ）、屈曲振動への拘束力が大きいため、屈曲振動の固有振動数は（Ｂ）の場合よりも大きくなる。
【００９５】
このような第３実施形態によれば、前述した（５）〜（９）の効果に加えて、次のような効果がある。
（１０）振動体８０において、互いに絶縁された調整用電極８２と駆動電極６１とが予め設けられ、振動体８０の特性を検査した結果を基にはんだ１１１、ワイヤ１１２、導電性ペースト１１３等を介して調整用電極８２が駆動電極６１と導通されることにより、固有振動数を簡便かつ確実に調整できる。ここで、調整用電極８２は前述のように正確にパターニングされ、調整用電極８２と駆動電極６１との間にはんだ１１１等を設けても、その配設による固有振動数への影響は極めて小さいものとなるので、個々の振動体８０における固有振動数の調整量のばらつきを小さくできる。したがって、固有振動数の調整をより簡便かつ確実に実施でき、固有振動数に関する個体差を解消して信頼性を大きく向上させることができる。
【００９６】
また、はんだ１１１、ワイヤ１１２などの配設は、振動体８０の表面での作業に過ぎないから、圧電素子５２を切削するような場合と比べて至って容易に固有振動数を調整でき、また、振動体８０へのダメージが小さいため、振動特性の劣化を防止できる。さらに、サイクルタイムを短く、設備投資費を低減できる。
【００９７】
なお、第２実施形態で述べた導通部７３の切断（カット）、および本実施形態で述べた駆動電極６１、調整用電極８２間の導通（ショート）を併せて行うことによって固有振動数を調整することもできる。例えば、第２実施形態における導通部７３を切断して駆動電極６１と調整用電極７２とを絶縁した後、必要に応じて、はんだ１１１等を使用し、いったん絶縁された駆動電極６１と調整用電極７２とを再び導通させることができる。これは、誤って、予定よりも多くの調整用電極７２について導通部７３を切断してしまった場合などに実施できる。
【００９８】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態について説明する。本実施形態の圧電アクチュエータでは、振動体の電極分割の態様が前記各実施形態とは異なり、被駆動体を正方向、逆方向の両方向に駆動可能となっている。本実施形態の圧電アクチュエータは、カメラのレンズ駆動機構や、可動玩具の駆動機構および姿勢補正機構、からくり時計の駆動機構、時計のカレンダ機構などに組み込まれる。
【００９９】
図１７は、本実施形態における圧電アクチュエータ４５を簡略に示す平面図である。
アクチュエータ４５は、振動体５５と、被駆動体としてのロータ１２０とを備えている。
ロータ１２０は、円板状の回転体であり、外周端面に振動体５５の突起５７が当按されている。
【０１００】
振動体５５は、第１実施形態の振動体５０（図４）と略同様に、圧電素子５２および補強板５６が積層されて全体として矩形薄板状に形成されている。ただし、ロータ１２０に当接する突起５７は補強板５６の短辺の略中央に形成されているとともに、補強板５６の腕部５４は、振動体５５の幅方向両側にそれぞれ形成されている。
また、振動体５５の圧電素子５２の表面に設けられた電極１６０は、溝１６５，１６６の刻設によって５分割されている。具体的に、電極１６０には、長手方向に沿って２本の溝１６５が形成され、これらの溝１６５によって略三等分された電極のうち幅方向両側の電極は圧電素子５２の短手方向に沿って延びる溝１６６によってそれぞれ二等分されている。これらの溝１６５，１６６により、圧電素子５２の略中央で長手方向に沿って設けられ、主として縦振動を励振する縦領域９０と、この縦領域９０の両側で、圧電素子５２における一方の対角線上で対となり、主として屈曲振動を励振する一対の屈曲領域９１，９３と、圧電素子５２における他方の対角線上で対となり、主として屈曲振動を励振する一対の屈曲領域９２，９４とがそれぞれ形成されている。
【０１０１】
図１８に、振動体５５の構成をより詳細に示した。縦領域９０の全体には、駆動電極９０１が設けられている。
屈曲領域９１は、圧電素子５２の幅方向に延びる４本のＴ字状溝７６により、５つに区画されている。この区画のうち、振動体５５の図心寄りに、リード線Ｌが接続される駆動電極９１１が１つ形成され、残りの４つの区画には、４つの調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄがそれぞれ形成されている。Ｔ字状溝７６は、振動体５５の幅方向端部から溝１６５と近接するまで延びており、溝１６５とＴ字状溝７６との間の部分はそれぞれ、各調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄを駆動電極９１１に導通させる導通部７３となっている。各導通部７３は、必要に応じて、第２実施形態と同様に通電されて溶断される。つまり、屈曲領域９１は、振動体５５の固有振動の調整領域となっている。
その他の屈曲領域９２，９３，９４も、この屈曲領域９１と同様に振動体５５の固有振動の調整領域であり、各屈曲領域９２，９３，９４には、振動体５５の図心寄りに駆動電極９２１，９３１，９４１が１つずつ形成され、そして、調整用電極９２２Ａ〜９２２Ｄ、９３２Ａ〜９３２Ｄ、９４２Ａ〜９４２Ｄが４つずつ、形成されている。
駆動電極９１１と駆動電極９３１とはリード線Ｌで互いに接続され、そして駆動電極９２１と駆動電極９４１とが、リード線Ｌで互いに接続されている。これらのリード線Ｌを通じて、各屈曲領域９１〜９４に設けられた各駆動電極および各調整用電極は図示しない電圧印加装置に接続される。なお、駆動電極９０１も図示しないリード線により電圧印加装置に接続される。また、補強板５１はグラウンドに接続される。
【０１０２】
このような圧電アクチュエータ４５では、屈曲領域９１，９３と屈曲領域９２，９４とを使い分けることにより、図１７に示すロータ１２０を正方向Ｒ１および逆方向Ｒ２の両方向に回転駆動することができる。すなわち、圧電アクチュエータ４５は、動作モードとして正転モードおよび逆転モードを有し、これら正転モードおよび逆転モードのいずれかで動作する。
ここで、図１９（Ａ）に、正方向Ｒ１への駆動状態を示し、図１９（Ｂ）に、逆方向Ｒ２への駆動状態を示した。すなわち、縦領域９０と屈曲領域９１，９３とを対象として圧電素子５２に電圧を印加すると、図１９（Ａ）に示すように、縦領域９０は主として縦振動を励振するとともに、屈曲領域９１，９３は主として屈曲振動を励振する。すなわち、屈曲領域９１，９３への電圧印加により、圧電素子５２の幅方向両側における圧電素子５２の伸縮が振動体５５全体の挙動においてアンバランスとなることから、圧電素子５２の長手方向と直交する方向にモーメントが生じて屈曲振動が誘起し、振動体５５は、これら縦振動と屈曲振動との混合モードにおいて振動する。これにより、振動体５５の突起５７は、振動体５５の図心を通る長手方向の中心線Ｃに対して傾斜した楕円軌跡Ｅ１を描く。そして、突起５７の押圧により、ロータ１２０は正方向Ｒ１に回転する。
一方、屈曲領域９１，９３に代えて屈曲領域９２，９４を電圧印加の対象とした場合には、屈曲領域９１，９３と屈曲領域９２，９４とは中心線Ｃに対して線対称に配置されていることから、図１９（Ｂ）に示すように、突起５７が描く楕円軌跡Ｅ２は先ほどの楕円軌跡Ｅ１とは中心線Ｃに対して線対称で、かつ逆回りとなる。この際、突起５７の押圧により、ロータ１２０は逆方向Ｒ２に回転駆動される。
【０１０３】
ここで、屈曲領域９１〜９４における各調整用電極の数、大きさ、並ぶ方向などは、振動体５５におけるΔｆｒのばらつきを適切に調整するように決められており、屈曲領域９１〜９４における各駆動電極および各調整用電極は高精度にパターニングされて所定のΔｆｒ調整量を実現する。本実施形態の各屈曲領域９１〜９４では、駆動電極と各調整用電極とは略同じ大きさで形成されているが、４つの調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄ等に長さ比などを持たせてもよい。
【０１０４】
このΔｆｒ調整量を得るために、図２０に示すような調整用電極の選択態様において、固有振動数の測定を行った。すなわち、図２０は、振動体５５のサンプルにおいて、導通部７３（図１８）の溶断による調整用電極の選択態様に応じて、固有振動数が変化する様子を示している。
図２０の下欄に、選択する調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄおよび９３２Ａ〜９３２Ｄの組み合わせを６通り、模式的に示した。すなわち、調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄおよび９３２Ａ〜９３２Ｄが１つも選択されていない状態が「選択例０」であり、屈曲領域９１において駆動電極９１１から最も離れた調整用電極９１２Ｄが選択されて駆動電極９１１と絶縁され、屈曲領域９１における電圧印加領域と電圧非印加領域との比が４：１とされたものが「選択例１」であり、以降、選択する調整用電極を振動体５５の対角において交互に、１つずつ増やしていったものが、「選択例２」、「選択例３」、「選択例４」、「選択例５」である。
【０１０５】
図２０に示したグラフは、図２０下欄の６通りの選択例０〜５における振動体５５のサンプルの縦共振周波数ｆｒ１、屈曲共振周波数ｆｒ２、およびこれらの差（ｆｒ２−ｆｒ１）であるΔｆｒをそれぞれ測定し、プロットしたものである。このグラフによれば、選択例０、選択例１、選択例２、・・・選択例５と移行するに従って、調整前（選択例０）に５．２ｋＨｚであったΔｆｒは徐々に減少する傾向にある。
【０１０６】
なお、調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄおよび９３２Ａ〜９３２Ｄの選択態様は、選択例０〜５に限らないが、これらの選択例０〜５に基いて、Δｆｒの調整量を見込むことが可能である。なお、図２０に限らず、複数の振動体５５サンプルの測定データを基に、Δｆｒの調整量を設定してよい。
また、図２０には、正転用の調整領域である屈曲領域９１，９３における調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄおよび９３２Ａ〜９３２Ｄのうちから選択した場合のみを示したが、この場合の各調整用電極の選択態様と固有振動数との対応関係は、逆転用の調整領域である屈曲領域９２，９４における調整用電極９２２Ａ〜９２２Ｄおよび９４２Ａ〜９４２Ｄのうちから選択した場合にも通用する。すなわち、屈曲領域９１，９３と屈曲領域９２，９４とは、振動体５５の中心線Ｃ（図１９）に対して線対称に配置されているので、屈曲領域９１，９３に電圧印加した際の振動体５５の振動軌跡と屈曲領域９２，９４に電圧印加した際の振動体５５の振動軌跡とについても、振動体５５の中心線Ｃに対して略線対称となり、屈曲領域９２，９４における調整用電極９２２Ａ〜９２２Ｄおよび９４２Ａ〜９４２Ｄのうちから図２０に示した選択例０〜５と同様に選択すれば、振動体５５の固有振動数も図２０のグラフと略同様に変化するものと推論できる。
【０１０７】
そして、このような振動体５５においても、第２実施形態と同様にして、振動体５５の縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２との差Δｆｒについて調整するが、本実施形態の圧電アクチュエータ４５は、正方向Ｒ１への駆動（正転モード）、逆方向Ｒ２への駆動（逆転モード）の両方が可能であることから、これらの正転モード、逆転モードそれぞれにおけるΔｆｒを調整する。ここで、本実施形態では、正転、逆転の各動作モードごとにΔｆｒを調整するのではなく、正転モード、逆転モードの間におけるΔｆｒの差をなくすように、固有振動数の調整を実施する。
【０１０８】
ここで、振動体５５について実施する固有振動数の調整の一例を示す。図１９は、調整前の振動体５５を示し、図１９（Ａ）に示す正転モードでは、Δｆｒは５．２ｋＨｚであるのに対し、図１９（Ｂ）に示す逆転モードでは、Δｆｒは４．８ｋＨｚであり、正転、逆転時の駆動特性がばらついている。ここで、前掲の図２０に示したように、屈曲領域９１，９３における各調整用電極の選択によって電極印加領域が小さくなると、Δｆｒは減少する傾向が把握されているので、逆転モードにおけるΔｆｒを規定値として正転モードにおけるΔｆｒを減少させる。
【０１０９】
それには、各屈曲領域９１，９３における各調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄおよび９３２Ａ〜９３２Ｄの選択態様ごとに設定されたΔｆｒの調整量を用いる。すなわち、図２０にも示すように、選択例１〜５と同じ選択態様とすることで、約５．１ｋＨｚから約４．５５ｋＨｚへとΔｆｒが段階的に調整され、各段階において、調整前と比べてΔｆｒが変化した量、すなわち、Δｆｒの調整量を求めることができる。
図１９に示す例では、屈曲領域９１，９３における各調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄおよび９３２Ａ〜９３２Ｄの選択を決定し、正転モードにおけるΔｆｒが減少するように調整することにより、正転モードにおけるΔｆｒ（５．２ｋＨｚ）を逆転モードにおけるΔｆｒ（４．８ｋＨｚ）と揃える。ここではΔｆｒの調整量が約０．４ｋＨｚである選択例４を適用でき、この選択例４に基いて導通部７３が溶断される。
図２１に、このような手順により固有振動数が調整された振動体５５を示した。固有振動数の調整により、正転モードにおけるΔｆｒが逆転モードにおけるΔｆｒと同じ４．８ｋＨｚとなり、正転、逆転の各モード間における圧電アクチュエータ４５の駆動特性のばらつきが解消された。
【０１１０】
なお、図１９および図２１を参照して説明した振動体５５の固有振動数の調整手順は、一例に過ぎず、個々の振動体５５に応じて必要なΔｆｒ調整量を得て、適宜調整すればよい。また、前述とは逆に、逆転モードにおけるΔｆｒを正転モードにおけるΔｆｒに合わせるように調整してもよく、この場合、逆転モードに対応する屈曲領域９２，９４における各調整電極の選択により、逆転時の固有振動が調整される。すなわち、正転時、逆転時のΔｆｒのいずれか一方を規定値として、他方のΔｆｒについて調整を実施すればよい。
ここで、正転モードにおけるΔｆｒと逆転モードにおけるΔｆｒとは、完全に一致しなくてもよく、正転モード、逆転モードの両モード間におけるΔｆｒの差は、所定の適正範囲に納まっていればよい。
【０１１１】
本実施形態によれば、第２実施形態において述べた効果に加えて、次のような効果を奏する。
（１１）ロータ１２０を正方向Ｒ１に回転させる正転モードと、ロータ１２０を逆方向Ｒ２に回転させる逆転モードとを有する圧電アクチュエータ４５において、振動体５５に設けられた屈曲領域９１における各調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄの駆動電極９１１への導通、あるいは屈曲領域９３における各調整用電極９３２Ａ〜９３２Ｄの駆動電極９３１への導通により、正転モードにおけるΔｆｒが調整される。また、屈曲領域９２における各調整用電極９２２Ａ〜９２２Ｄの駆動電極９２１への導通、あるいは屈曲領域９４における各調整用電極９４２Ａ〜９４２Ｄの駆動電極９４１への導通により、逆転モードにおけるΔｆｒが調整される。このようなΔｆｒの調整は、正転モード、逆転モードの両モード間におけるΔｆｒの差をなくすように調整されていることから、正転モード、逆転モード間の駆動特性のばらつきを解消できる。これにより、ロータ１２０を正方向Ｒ１および逆方向Ｒ２の両方向に、所定速度で正確に回転駆動させることができる。
【０１１２】
（１２）また、屈曲領域９１，９３と屈曲領域９２，９４とが振動体５５の中心線Ｃに対して線対称に配置されているので、振動体５５のサンプルに基き、正転モードに対応する屈曲領域９１，９３あるいは逆転モードに対応する屈曲領域９２，９４のいずれか一方のΔｆｒ調整量を求めることで、他方の動作モード時に用いられるΔｆｒも略同じとみなすことができる。すなわち、正転、逆転の各モードにおけるΔｆｒの調整量を別々に求めなくても済み、固有振動数の調整を容易化できる。
【０１１３】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態について説明する。本実施形態は、第４実施形態と同様に正転モードおよび逆転モードで動作するが、第４実施形態の振動体とは電極の分割形態が一部相違する。
図２２は、本実施形態における振動体４５５を示す。振動体４５５には、第４実施形態の振動体５５（図１８）と同様に、屈曲領域９１，９３および屈曲領域９２，９４がそれぞれ配置されているが、各屈曲領域９１〜９４は、長手方向に沿って形成された線状溝７５によって略二等分され、各屈曲領域９１〜９４において駆動電極９０１側の領域には、振動体４５５の長手方向に沿って延びる駆動電極９１１Ａ，９２１Ａ，９３１Ａ，９４１Ａがそれぞれ形成されている。
一方、各屈曲領域９１〜９４において、駆動電極９１１Ａ，９２１Ａ，９３１Ａ，９４１Ａの外側の領域には、第４実施形態と同様に、駆動電極９１１等が１つずつと、調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄ等が４つずつ形成されている。
なお、駆動電極９１１Ａ，９２１Ａ，９３１Ａ，９４１Ａには、リード線Ｌが設けられ、このリード線Ｌを通じて屈曲領域９１〜９４における各電極は図示しない電圧印加装置に接続されている。
【０１１４】
図２３に、振動体４５５の固有振動数の調整例を示す。図２３（Ａ）は、調整前の振動体４５５を示し、図２３（Ｂ）は、予め設定されたΔｆｒの調整量に基いて、屈曲領域９１，９３における各調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄおよび９３２Ａ〜９３２Ｄのうち、振動体４５５の角隅に配置された調整用電極９１２Ｄおよび９３２Ｄの導通部７３（図２２）がそれぞれ切断された状態を示している。
また、図２３（Ｃ）では、屈曲領域９１における調整用電極９１２Ｃの導通部７３が切断されて、調整用電極９１２Ｃ，９１２Ｄが駆動電極９１１と絶縁されるとともに、屈曲領域９３における調整用電極９３２Ｃの導通部７３が切断されることにより、調整用電極９３２Ｃ，９３２Ｄが駆動電極９３１と絶縁されている。
なお、図２３には、正転モードに対応する屈曲領域９１，９３における調整用電極の選択例のみ示したが、屈曲領域９２，９４についても同様である。
【０１１５】
ここで、図２３（Ｂ）および（Ｃ）のように屈曲領域９１，９３における各調整用電極を駆動電極９１１と電気的に切り離していくと、電圧印加領域の振動体４５５長手方向における寸法が小さくなる。このため、屈曲振動を誘発するのに必要な、振動体４５５の幅方向両側における圧電素子５２の伸縮が十分に得られず、振動体４５５の全体挙動における圧電素子５２の伸縮のアンバランス度合が小さくなるところ、本実施形態では、駆動電極９１１Ａ、９３１Ａ等における圧電素子５２の伸縮が功を奏し、このアンバランス性を確保できる。
なお、本実施形態では、線状溝７５と溝１６６との間を切断することによって、駆動電極９１１Ａ等と駆動電極９１１等とを絶縁することも可能であり、これにより、各屈曲領域９１〜９４において、１つの駆動電極と４つの調整用電極に応じた５段階の調整が可能となる。
【０１１６】
本実施形態によれば、第４実施形態で述べた効果に加え、次のような効果も奏する。（１３）振動体４５５の屈曲領域９１〜９４に長手方向に沿って延びる駆動電極９１１Ａ〜９４１Ａをそれぞれ設けたことにより、屈曲振動を誘発するのに必要な振動体４５５の幅方向両側における圧電素子５２の伸縮のアンバランス性が確保され、振動体４５５は縦振動および屈曲振動の混合モードで励振するため、突起５７の楕円軌跡Ｅ１，Ｅ２を実現できる。
【０１１７】
〔第６実施形態〕
次に、本発明の第６実施形態について説明する。本実施形態は、第４、第５実施形態の振動体とは電極の分割形態が相違する。
図２４は、本実施形態における振動体５５５を示す。振動体５５５の各屈曲領域９１〜９４には、振動体５５５の端部から長手方向に延び、溝１６６に近接するＴ字状溝７６Ａ，７６Ｂが２本形成され、Ｔ字状溝７６Ａと縦方向の溝１６５との間はそれぞれ、駆動電極９１１Ａ、９２１Ａ，９３１Ａ，９４１Ａとなっている。また、これらの駆動電極９１１Ａ等に隣接して、調整用電極９１２Ａ，９１２Ｂ等が２つずつ配置されている。なお、駆動電極９１１Ａ等の幅寸法は、屈曲領域９１の幅の略半分となっている。
【０１１８】
図２５に、振動体５５５の固有振動数の調整例を示す。図２５（Ａ）は、調整前の振動体５５５を示し、図２５（Ｂ）は、予め設定されたΔｆｒの調整量に基いて、振動体５５５の端部に配置された調整用電極９１２Ｂおよび調整用電極９３２Ｂの導通部７３（図２４）がそれぞれ切断された状態を示している。
また、図２５（Ｃ）では、屈曲領域９１における調整用電極９１２Ａの導通部７３が切断され、調整用電極９１２Ａ，９１２Ｂが駆動電極９１１Ａと絶縁されるとともに、屈曲領域９３における調整用電極９３２Ａの導通部７３が切断されることにより、調整用電極９３２Ａ，９３２Ｂが駆動電極９３１Ａと絶縁されている。なお、図２５には、正転モードに対応する屈曲領域９１，９３における調整用電極の選択例のみ示したが、屈曲領域９２，９４についても同様である。
【０１１９】
ここで、本実施形態においても第５実施形態と同様に、駆動電極９１１Ａ、９２１Ａ，９３１Ａ，９４１Ａが設けられているため、振動体５５５の幅方向両側における圧電素子５２の伸縮のアンバランス性が確保され、屈曲振動を確実に励振して突起５７の楕円軌跡Ｅ１，Ｅ２を実現できる。
本実施形態によれば、第５実施形態で述べた効果と略同様の効果を奏する。
【０１２０】
〔第７実施形態〕
次に、本発明の第７実施形態について説明する。第４〜第６実施形態における振動体の電極は、大略、５つに分割されていたが、本実施形態における振動体の電極は、大略、４つに分割されている。
図２６は、本実施形態における振動体６５５の平面図である。振動体６５５の電極は、縦横に走る溝１６５，１６６によって略４等分され、各屈曲領域９１〜９４が形成されている。
各屈曲領域９１〜９４には、第４実施形態と同様に駆動電極および調整用電極が形成され、屈曲領域９１を例に取ると、１つの駆動電極９１１と、４つの調整用電極９２２Ａ〜９２２Ｄとが形成されている。
【０１２１】
このような振動体６５５においても、前述と略同様に、屈曲領域９１，９３に電圧を印加することにより、ロータなどの被駆動体を正方向に駆動でき、また、屈曲領域９２，９４に電圧を印加することにより、ロータなどの被駆動体を逆方向に駆動できる。
図２７に、振動体６５５の固有振動数の調整例を示した。ここでも、前述と略同様に、Δｆｒの調整量に基いて、各調整用電極９１２Ａ〜９１２Ｄ等を駆動電極９１１等から必要な数だけ絶縁し、正転モードにおけるΔｆｒと逆転モードにおけるΔｆｒとを略一致させる。これにより、正転モード、逆転モード間における駆動性能のばらつきを補正できる。
本実施形態によれば、第４実施形態で述べた効果と略同様の効果を奏する。
【０１２２】
〔第８実施形態〕
次に、本発明の第８実施形態について説明する。本実施形態は、第７実施形態と同様に大略４つの領域に電極が分割された振動体において、第６実施形態で示した調整用電極の分割態様を適用したものである。
図２８は、振動体７５５の平面図である。振動体７５５における各屈曲領域９１〜９４には、振動体７５５の端部から長手方向に沿って延びて溝１６６に近接するＴ字状溝７６Ａ，７６Ｂ，７６Ｃが３本並んで形成され、Ｔ字状溝７６Ａと溝１６５との間はそれぞれ、駆動電極９１１Ａ、９２１Ａ，９３１Ａ，９４１Ａとなっている。また、これらの駆動電極９１１Ａ等に隣接して、調整用電極９１２Ａ，９１２Ｂ，９１２Ｃ等が３つずつ配置されている。
【０１２３】
このような振動体７５５における固有振動数の調整は、第６実施形態と略同様であり、説明を省略する。本実施形態の振動体７５５には、第４〜第６実施形態における振動体と比べて幅広の駆動電極９１１Ａ，９２１Ａ，９３１Ａ，９４１Ａが設けられていることから、振動体７５５の幅方向両側における圧電素子５２の伸縮アンバランスの度合を大きくでき、屈曲振動を確実に励振できる。
【０１２４】
〔変形例〕
本発明は、前述の各実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施の形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、以上述べた実施の形態に対し、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、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。
【０１２５】
例えば、第１、第２実施形態では、導通部６３，７３の切断は、導通部６３，７３への通電によるジュール熱を利用して行われていたが、導通部の切断方法は、これに限定されない。
図２９に、導通部７３を切断する方法を（Ａ）〜（Ｃ）の３つ例示した。（Ａ）では、小径のエンドミルＣ１１により、（Ｂ）では、超音波カッターＣ１２により、（Ｃ）ではレーザーＣ１３により、導通部７３がそれぞれ切断されている。これらのほか、サンドブラスト、砥石、バイトによる切削などによって導通部７３を切断することも可能である。いずれの方法を用いても、振動体７０表層の電極６０部分のみを切断すれば良いので、サイクルタイムを短くできるうえ、設備投資を少なくできる。レーザーＣ１３を用いた場合では、導通部７３を非接触で切断できる利点がある。
なお、レーザーＣ１３の種類に関しては、ＹＡＧレーザー、エキシマレーザー、フェムト秒レーザなどを例示できる。エキシマレーザーを使用した場合は、振動体７０への熱ダメージを極めて小さくできる。
【０１２６】
また、複数の調整用電極が所定方向に並んで設けられ、導通部の切断により調整用電極と駆動電極とを絶縁する場合、調整用電極と駆動電極との導通態様は、第２、第３実施形態のようなものに限定されない。
図３０は、複数の調整用電極の駆動電極との導通形態について示したもので、図３０（Ａ）では、２つの調整用電極１３２Ａ，１３２Ｂが駆動電極６１と隣り合う位置に導通部１３３Ａ、１３３Ｂをそれぞれ有している。このように、調整用電極１３２Ａ，１３２Ｂと駆動電極６１とをパラレル（並列）で接続することもできる。この構成では、調整用電極１３２Ａ，１３２Ｂは駆動電極６１とそれぞれ接続されているから、調整用電極１３２Ａ，１３２Ｂの両方を駆動電極６１と絶縁する際は、導通部１３３Ａ，１３３Ｂをいずれも切断する必要がある。
【０１２７】
これに対して、図３０（Ｂ）は、２つの調整用電極７７Ａ，７７Ｂを駆動電極６１とシリアル（直列）に接続した例を示している。この例では、一方の調整用電極７７Ｂのみ、駆動電極６１と隣り合う位置に導通部７８Ｂを有し、他方の調整用電極７７Ａは、一方の調整用電極７７Ｂと隣り合う位置に導通部７８Ａを有している。この構成は、第２実施形態における導通部７３Ａ〜７３Ｃの構成と同様である。このようなシリアル接続によれば、調整用電極７７Ａ，７７Ｂの両方を駆動電極６１と絶縁する際でも、導通部７８Ｂの１箇所の切断で済むという利点がある。
【０１２８】
また、圧電振動体の支持構造についても、前記各実施形態に限定されない。
図３１に示した振動体７０は、第１実施形態と同様に、圧電素子と補強板とが積層されて構成され（参考；図４）、その補強板の腕部１５４には、地板２３から突出する３つのピンＰＮに対応する３つの長孔１５４１がそれぞれ形成されている。これらの長孔１５４１は、振動体７０の長手方向に沿って並び、各長孔１５４１の長軸方向はいずれも振動体７０の幅方向に沿うものとなっている。長孔１５４１の１つにはねじＳＣが挿通され、このねじＳＣはピンＰＮに形成されたねじ孔と螺合される。
振動体７０は、長孔１５４１の部分で支持固定されるため、振動体７０の固定位置をピンＰＮに対して長孔１５４１の長軸方向に移動することができる。図３１には、ピンＰＮと振動体７０との距離が最も小さい状態が示されており、図３１中、振動体７０を左方に移動してピンＰＮから離して固定することができる。ここで、ピンＰＮと振動体７０との距離が小さいほど屈曲振動が拘束されて屈曲振動の固有振動数が大きくなる。すなわち、固定位置を変えることで振動体７０の固有振動数を変化させて調整できるので、前記各実施形態で述べた固有振動数の調整に加えて、ここで述べた固有振動数の調整を補助的に行うことも考えられる。
【０１２９】
次に、本発明の他の変形例として、図３２に示した時計９では、文字板１１に円形状の表示部１４４が設けられ、この表示部１４４における日針１４５の回転により、カレンダが表示されている。このカレンダ表示は、第１実施形態の時計１におけるリング状の日車３３によるものとは形式が異なるが、時計９のムーブメント２Ａには、図３３に示すように、第１実施形態におけるアクチュエータ４０と略同様のアクチュエータ１７０を備えた日表示装置１４０が組み込まれている。なお、図３３において、２１は筒車を示している。
日表示装置１４０は、表示部１４４（図３２）および日針１４５と、日針１４５が取り付けられた日車１４３と、この日車１４３を駆動するアクチュエータ１７０とを備えて構成されている。
日車１４３は、３１日で１回転する歯車であり（歯数は３１）、その軸には日針１４５が取り付けられている。
【０１３０】
アクチュエータ１７０は、日車１４３を駆動するロータ１７１と、第１実施形態と同様の振動体５０とを備えて構成されている。
ロータ１７１は、日車１４３と振動体５０との間に配置され、日の変わり目に送られる円板状の回転体であって、日車１４３を１日に１歯ずつ送る送り爪１７１１を有している。このロータ１７１の外周には、振動体５０の突起５３が当接され、振動体５０の振動が伝達されている。
【０１３１】
このような日表示装置１４０においても、前述と同様に、振動体５０が縦振動および屈曲振動の複数のモードで励振し、突起５３による楕円軌跡の一部でロータ１７１が繰り返し押圧されることにより、ロータ１７１が所定方向に回転する。そして、ロータ１７１の回転によって日車１４３が１日に１歯ずつ送られ、日針１４５が表示部１４４（図１）の目盛９４１を順次指し示すことにより、日の表示が行われる。
【０１３２】
ところで、前記各実施形態では、圧電振動体は矩形板状であったが、矩形に限らず、台形状や平行四辺形などでもよく、また、板状に限らず、棒状、円柱状などであってもよい。
さらに、前記各実施形態では、補強板５１の両面に圧電素子５２がそれぞれ設けられていたが、補強板５１の片面にだけ圧電素子５２が設けられていてもよい。そして、補強板５１の両面に圧電素子５２が設けられている場合であっても、調整用電極６２等が片面側だけに設けられていてもよい。さらには、圧電素子５２を補強板５１と貼り合わせずに、圧電素子５２単体で振動体を構成しても構わない。
【０１３３】
また、調整用電極が複数設けられる場合、各調整用電極の大きさや形状は同じであっても違っていてもよい。
さらに、第２、第３実施形態では、複数の調整用電極７２，８２が振動体７０，８０の長手方向に沿って並んでいたが、振動体７０，８０の長手方向と交差する方向に複数の調整用電極を並べて配置することも考えられる。ただし、振動体７０，８０の長手方向に沿って調整用電極を並べたほうが調整量を大きく確保できる。
また、複数の調整用電極の配置は、前記実施形態のように所定方向に沿って並んでいなくてもよく、例えば、矩形板状の圧電素子に設けられた電極の四隅に調整用電極を配置することも考えられる。
前述のように、調整用電極の数、大きさ、配置などに関しては、固有振動数の調整量に応じて適宜決められる。
【０１３４】
前述の第４〜第８実施形態で示した振動体では、固有振動数の調整前、各調整用電極は駆動電極と導通状態にあり、導通部の切断によって調整用電極を駆動電極から電気的に切り離すことによって固有振動数を調整していたが、これら第４〜第８実施形態において、第３実施形態に示した調整方法を適用してもよい。この場合、固有振動数の調整前、各調整用電極は駆動電極と絶縁された状態にあり、Δｆｒの調整量に鑑みて適宜選択された調整用電極をワイヤや導電性ペーストなどを用いて駆動電極に導通することにより、前述と同様にΔｆｒを調整できる。
【０１３５】
以上で詳述したように、調整用電極を駆動電極に導通させるか否かによって固有振動数が調整されるが、この固有振動数の調整に関しては、前記各実施形態に例示した調整例に限らず、様々な方法がある。前記各実施形態では、縦振動の共振周波数と屈曲振動の共振周波数との差であるΔｆｒを所定の規定値に調整する例を示したが、これに限らず、縦振動の固有振動数についての規定値と、屈曲振動の固有振動数についての規定値とが決められ、縦振動の固有振動数と屈曲振動の固有振動数とが別々に調整されていてもよい。
また、振動軌跡が互いに異なる複数の動作モードで動作する圧電振動体の場合、第４〜第８実施形態では、正転モード、逆転モードのうちいずれか一方のモードにおける固有振動数（具体的にはｆｒ１とｆｒ２との差分であるΔｆｒ）を規定値として、他方のモードにおける固有振動数（同じくΔｆｒ）のみを調整し、両モードにおける固有振動数を揃えていたが、調整方法はこれに限定されない。すなわち、正転モードにおける固有振動数の規定値と、逆転モードにおける固有振動数の規定値とが決められ、これらの規定値を目標に、両モードそれぞれの固有振動数が別々に調整されていてもよい。
【０１３６】
さらに、第４〜第８実施形態では、正転モードおよび逆転モードの両モード間におけるΔｆｒの差をなくすように調整していたが、このように両モードにおけるΔｆｒを一致させる場合に限らず、Δｆｒの差を所定の値とする、すなわち、正転モードにおけるΔｆｒと逆転モードにおけるΔｆｒとの間に所定の差を持たせるように調整することも有用である。
またさらに、正転、逆転モードそれぞれにおける所定のΔｆｒ規定値が決められ、各動
作モードごとにΔｆｒが所定の規定値となるように調整してもよい。すなわち、各動作モードにおける振動特性をそれぞれ調整できる。
【０１３７】
なお、前記各実施形態における時計は、電池を備える電子時計であったが、これに限らず、二次電源と発電機を有する発電タイプの電子時計として構成されていてもよい。また、光発電（ソーラー発電）や熱発電するタイプの時計であってもよい。
なお、発電した電力を二次電池に蓄える時計においては、コンデンサの内部抵抗による電圧降下を回避するために過大な電流を流すことができないという制約があるところ、本発明の圧電アクチュエータは低出力で所望の駆動性能を達成することができるので、このような二次電池を有する時計を構成するものとして好適である。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明の圧電振動体は、圧電アクチュエータや、圧電アクチュエータを備えた時計、カメラなどの電子機器に広く使用することができる。また、圧電振動体単体でも駆動機構を構成することができ、また、電子回路における発振子などとして使用することもできる。
【図面の簡単な説明】
【０１３９】
【図１】本発明の第１実施形態における時計の外観図。
【図２】前記実施形態における時計のムーブメントに組み込まれた日表示装置を示す平面図。
【図３】図２の部分拡大図であり、前記実施形態における圧電アクチュエータを示す平面図。
【図４】前記実施形態における圧電振動体の斜視図。
【図５】前記実施形態における圧電振動体について、（Ａ）は、駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフ、（Ｂ）は、駆動周波数と縦振動および屈曲振動の振幅との関係を示すグラフ。
【図６】前記実施形態における導通部の切断について説明するための図。
【図７】前記実施形態における圧電振動体について、縦振動および屈曲振動の各共振周波数の差（Δｆｒ）の調整量とインピーダンス増加量との関係を示すグラフ。
【図８】前記実施形態における圧電振動体の動作を示す平面図。
【図９】本発明の第２実施形態における圧電振動体の平面図。
【図１０】前記実施形態における圧電振動体の動作を示す平面図。
【図１１】前記実施形態における圧電振動体の３つのサンプルについて、調整用電極の選択に応じて共振周波数が変化する様子を示した図。
【図１２】前記実施形態におけるロット内の圧電振動体について、縦共振周波数と屈曲共振周波数との差（Δｆｒ）を調整する前後におけるΔｆｒの分布を示す図。
【図１３】図１２におけるΔｆｒ調整の調整量を示した図。
【図１４】本発明の第３実施形態における圧電振動体の平面図。
【図１５】前記実施形態において調整用電極を駆動電極に導通させる３つの手段を示す図。
【図１６】前記実施形態における圧電振動体の動作を示す平面図。
【図１７】本発明の第４実施形態における圧電アクチュエータを示す平面図。
【図１８】前記実施形態における圧電振動体の平面図。
【図１９】（Ａ）は、前記実施形態における正転モード時の圧電振動体を示す図。一方、（Ｂ）は、前記実施形態における逆転モード時の圧電振動体を示す図。
【図２０】前記実施形態における圧電振動体のサンプルについて、調整用電極の選択に応じて固有振動数が変化する様子を示した図。
【図２１】（Ａ）は、図１９（Ａ）の圧電振動体について固有振動数の調整を実施した後の状態を示す図。一方、（Ｂ）は、逆転モード時の圧電振動体を示し、図１９（Ｂ）と同じ。
【図２２】本発明の第５実施形態における圧電アクチュエータを示す平面図。
【図２３】前記実施形態の振動体の固有振動数の調整例を示す図。
【図２４】本発明の第６実施形態における圧電アクチュエータを示す平面図。
【図２５】前記実施形態の振動体の固有振動数の調整例を示す図。
【図２６】本発明の第７実施形態における圧電アクチュエータを示す平面図。
【図２７】前記実施形態の振動体の固有振動数の調整例を示す図。
【図２８】本発明の第８実施形態における圧電アクチュエータを示す平面図。
【図２９】本発明の変形例において導通部を切断する３つの方法を示す図。
【図３０】本発明の変形例において複数の調整用電極を駆動電極とパラレル接続する場合とシリアル接続する場合とを示す図。
【図３１】本発明の変形例における圧電振動体の支持構造を示す図。
【図３２】本発明の変形例における時計の外観図。
【図３３】前記変形例における時計のムーブメントに組み込まれた圧電アクチュエータを示す平面図。
【符号の説明】
【０１４０】
１・・・時計、２・・・ムーブメント、３０・・・日表示装置、４０，４５・・・アクチュエータ、４１，１２０・・・ロータ（被駆動体）、５０，７０，８０，５５，４５５，５５５，６５５，７５５・・・振動体（圧電振動体）、５２・・・圧電素子、５３，５７・・・突起（圧電振動体の一部）、６０，１６０・・・電極、６１，９０１，９１１，９２１，９３１，９４１・・・駆動電極、９１１Ａ，９２１Ａ，９３１Ａ，９４１Ａ・・・駆動電極（駆動電極）、６２，７２，８２，９１２Ａ〜９１２Ｄ，９２２Ａ〜９２２Ｄ，９３２Ａ〜９３２Ｄ，９４２Ａ〜９４２Ｄ・・・調整用電極、６３，７３・・・導通部、９１〜９４・・・屈曲領域（調整領域）、１１１・・・はんだ（導電性部材）、１１２・・・ワイヤ（導電性部材）、１１３・・・導電性ペースト（導電性部材）、ｆｒ１・・・縦共振周波数、ｆｒ２・・・屈曲共振周波数、Δｆｒ・・・屈曲共振周波数から縦共振周波数を引いた値（差分）、Ｃ・・・中心線、Ｅ１，Ｅ２・・・楕円軌跡（振動軌跡）、Ｒ１・・・正方向、Ｒ２・・・逆方向。
【図１】
2006254683.tif 000003
【図２】
2006254683.tif 000004
【図３】
2006254683.tif 000005
【図４】
2006254683.tif 000006
【図５】
2006254683.tif 000007
【図６】
2006254683.tif 000008
【図７】
2006254683.tif 000009
【図８】
2006254683.tif 000010
【図９】
2006254683.tif 000011
【図１０】
2006254683.tif 000012
【図１１】
2006254683.tif 000013
【図１２】
2006254683.tif 000014
【図１３】
2006254683.tif 000015
【図１４】
2006254683.tif 000016
【図１５】
2006254683.tif 000017
【図１６】
2006254683.tif 000018
【図１７】
2006254683.tif 000019
【図１８】
2006254683.tif 000020
【図１９】
2006254683.tif 000021
【図２０】
2006254683.tif 000022
【図２１】
2006254683.tif 000023
【図２２】
2006254683.tif 000024
【図２３】
2006254683.tif 000025
【図２４】
2006254683.tif 000026
【図２５】
2006254683.tif 000027
【図２６】
2006254683.tif 000028
【図２７】
2006254683.tif 000029
【図２８】
2006254683.tif 000030
【図２９】
2006254683.tif 000031
【図３０】
2006254683.tif 000032
【図３１】
2006254683.tif 000033
【図３２】
2006254683.tif 000034
【図３３】
2006254683.tif 000035