(57)【要約】【課題】振幅を大幅に拡大でき、これによって駆動効率を大きく向上できる圧電振動体の提供。【解決手段】圧電振動体４０Ａにおける振動エネルギ密度についての考察に基づき、補強板本体４１において、縦振動または屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所を含む貫通孔３１０およびくり貫き孔４１１〜４１４が形成されている。このように、縦振動または屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所を含んで形成された貫通孔３１０およびくり貫き孔４１１〜４１４において、圧電素子２１における最大の振動エネルギを発揮させて振幅拡大を図りつつ、補強板本体４１における貫通孔３１０およびくり貫き孔４１１〜４１４以外の部分により圧電素子２１の面外方向への変位を規制するので、縦振動および屈曲振動の振幅が確実に拡大される。【選択図】図１０
2008228556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と、この圧電素子が積層固定された補強板とを備え、縦振動が励振される圧電振動体であって、
前記補強板には、前記縦振動によって生じる前記圧電振動体または前記補強板あるいは前記圧電素子の歪が最大となる箇所の中心部を含んで開口する第１くり貫き部が形成されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項２】
請求項１に記載の圧電振動体において、
前記縦振動に屈曲振動が加えられた混合振動モードが励振される
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項３】
請求項２に記載の圧電振動体において、
前記補強板には、前記屈曲振動によって生じる前記圧電振動体または前記補強板あるいは前記圧電素子の歪が最大となる箇所を含んでくり貫かれた第２くり貫き部が形成されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項４】
請求項３に記載の圧電振動体において、
前記補強板は、前記第１くり貫き部が形成された中央部と、前記縦振動の振動方向における前記圧電素子の一端部から他端部までの間で前記中央部を介して延びる幹線部と、前記幹線部の一端部と前記中央部との間、および前記幹線部の他端部と前記中央部との間のそれぞれにおいて１つ以上、前記幹線部に交差するように形成される枝部と、を有し、
前記幹線部と前記枝部とに隣り合う領域には、前記補強板の外縁部から前記幹線部に向かってくり貫かれた前記第２くり貫き部が形成されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項５】
請求項２に記載の圧電振動体において、
前記補強板は、前記圧電素子の平面視における外周部全周に沿った輪郭部を有し、
前記輪郭部の内側に、前記第１くり貫き部と、前記屈曲振動によって生じる前記歪が略最大となる箇所を含んでくり貫かれた第３くり貫き部とが形成されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項６】
請求項５に記載の圧電振動体において、
前記輪郭部は、平面視の外形形状が略矩形であり、
前記補強板は、前記圧電素子の前記縦振動の振動方向における長さを二等分する中央位置の両側それぞれにおいて、前記輪郭部の各長辺部の間を前記圧電素子の幅方向に沿って連結するように１つ以上形成される連結部を有し、
前記第１くり貫き部および前記第３くり貫き部は、前記輪郭部と前記連結部とに囲まれて形成されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項７】
請求項５に記載の圧電振動体において、
前記補強板における前記輪郭部の内側は、１つの開口とされ、
前記開口は、前記第１くり貫き部および前記第３くり貫き部を兼ねている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項８】
圧電素子と、この圧電素子が積層固定された補強板とを備え、屈曲振動が励振される圧電振動体であって、
前記補強板は、中央部と、前記屈曲振動の振動方向と略直交する方向における前記圧電素子の一端部から他端部までの間で前記中央部を介して延びる幹線部と、前記幹線部の一端部と前記中央部との間、および前記幹線部の他端部と前記中央部との間のそれぞれにおいて、前記幹線部に交差するように１つ以上形成される枝部と、を有し、
前記幹線部と前記枝部とに隣り合う領域には、前記補強板の外縁部から前記幹線部に向かってくり貫かれた第２くり貫き部が形成されており、
前記第２くり貫き部は、前記屈曲振動によって生じる前記圧電振動体または前記補強板あるいは前記圧電素子の歪が最大となる箇所を含んでいる
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の圧電振動体において、
前記補強板は、くり貫かれていない状態における平面視の外形形状が略矩形状とされ、
前記くり貫き部の少なくとも一つは、前記補強板の幅を二等分する中心線について線対称に形成されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の圧電振動体において、
前記くり貫き部の少なくとも一つには、前記補強板の材料よりも弾性率が小さい材料で形成された部材が配置されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項１１】
請求項１から７のいずれかに記載の圧電振動体において、
前記補強板は、被駆動体に当接されて当該被駆動体を駆動する当接部を有し、
前記第１くり貫き部は、当該圧電振動体が前記被駆動体の反力を受けている状態で前記縦振動によって生じる前記歪が最大または略最大となる箇所を含むように形成されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項１２】
請求項３から１０のいずれかに記載の圧電振動体において、
前記第２くり貫き部または／および前記第３くり貫き部は、当該圧電振動体が前記被駆動体の反力を受けている状態で前記屈曲振動によって生じる前記歪が最大または略最大となる箇所を含むように形成されている
ことを特徴とする圧電振動体。
【請求項１３】
請求項１から１２のいずれかに記載の圧電振動体と、
前記圧電振動体から振動が伝達されることによって駆動される被駆動体とを備える
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項１４】
請求項１３に記載の圧電アクチュエータを備える
ことを特徴とする携帯機器。
【請求項１５】
請求項１４に記載の携帯機器は、計時部とこの計時部で計時された情報を表示する計時情報表示部とを備え、前記被駆動体により前記計時情報表示部が駆動される時計である
ことを特徴とする携帯機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電振動体、圧電アクチュエータ、および携帯機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、腕時計のような小型で携帯される電子機器においては、搭載される部品の小型化、薄型化とともに、電池寿命を延ばすため低消費電力化が要望されている。そこで、時計に組み込まれる駆動装置として、ステップモータに代わり、小型・薄型で電気エネルギーから機械エネルギーへの変換効率に優れる圧電アクチュエータが使用されるようになってきている（例えば、特許文献１〜５）。
このような携帯機器に組み込まれる圧電アクチュエータは、特許文献１にも示されるように、矩形状の圧電素子に補強板が積層され全体形状が略矩形板状の圧電振動体を備えており、圧電素子の厚み方向に電界を印加した際の圧電横効果により、印加した電界の方向とは直交する面に沿った方向（面内方向）に振動する圧電振動体の振動をロータなどの被駆動体に伝達して駆動する。
ここで、本明細書中、圧電素子に印加される電界の方向とは直交する平面方向のことを「面内方向」という。この面内方向は、圧電素子に印加される電界の方向と直交する複数の方向の集合である。本願発明における圧電振動体は、この面内方向に沿って振動する。そして、本明細書中、前記面内方向に交差する方向（前記面内方向から外れる方向）のことを「面外方向」という。
【０００３】
ここで、特許文献１における圧電振動体では、圧電素子に積層される補強板の形状が、圧電素子の平面中心の近傍に設けられ機器側の支持部材等に固定される固定部と、圧電素子の各短辺にそれぞれ沿って設けられる一対の可動部と、固定部を各可動部にそれぞれ連結する一対のアーム部と、を有する形状となっている。なお、各可動部にはそれぞれ突起部が連設され、これらの突起部の一方がロータ（被駆動体）に当接されている。補強板をこのような形状とする理由は、特許文献１に記載されているように、制御が困難な屈曲振動の安定化や振幅拡大にある。特許文献１では、機器への固定に必要な部位と被駆動体への当接に必要な部位とを残しつつ補強板の面積を圧電素子の面積よりも小さくし、かつ補強板の剛性を低くしている。
【０００４】
一方、特許文献２では、曲がり易いように補強板に開口を形成したり、補強板の厚みを所々で薄くすることによって補強板の剛性を低くしており、特許文献３では、矩形状の補強板において、幅方向の曲げ剛性が長手方向の曲げ剛性よりも高くなるようにスリットを形成することにより、補強板の剛性を低くしている。同様に、特許文献４では、補強板を圧電素子の一部分のみに接触するように小さく形成することにより、補強板の剛性を低くしている。
なお、特許文献５では、補強板を曲げ性の良い材質で形成することによって補強板の剛性を低くしている。
【０００５】
【特許文献１】特許第３８３２２６０号（図６、段落０００８、０００９）
【特許文献２】特開平８−１１４４０８号公報（図７）
【特許文献３】特開平６−１０４５０３号公報（図１）
【特許文献４】特開２００４−２５４４１７号公報（図２、図７）
【特許文献５】国際公開９６／１４６８７号パンフレット（１４頁１５行〜２４行、FIG.16）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、電子機器のより一層の小型化、薄型化が求められており、また、圧電アクチュエータの利用拡大により、より負荷の高い被駆動体を駆動したり、被駆動体を連続して駆動したり、駆動速度を高速化したりすることなども求められている。このため、圧電振動体の振幅を拡大して駆動効率をより一層高めることが要求されている。ここで、機器の小型化・薄型化と、圧電振動体の振幅拡大とは本来相反する要求であり、電源（電池）を小型化すると印加電圧が小さくなるため振幅も小さくなって所望の駆動特性の実現が難しくなり、他方、印加電圧を大きくして振幅を拡大する場合には電源の大型化を招いてしまう。なお、電源を小型化して印加電圧を小さくするほど、圧電素子の変位量が小さくなって投入電力に対する駆動効率は低下し、被駆動体が駆動不能となる場合すら生じ得る。これらのことから、駆動効率を大幅に向上させる必要がある。
【０００７】
特許文献１〜４のように、補強板の面積が圧電素子よりも小さい面積となるようにして補強板の剛性を低くする、または、特許文献５のように補強板の材質自体を曲げ性の良い材質として剛性を低くしただけでは、確実に振幅を拡大させることができるとは言えず、要求される駆動効率の実現には遠かった。なぜなら、補強板の剛性と、所定の振動モードおける圧電振動体の各部位における振動エネルギ密度との関係は考察されていないからである。剛性を低くした各種形態の補強板のそれぞれの意義を明らかにしない限り、所定の振動モードにおいて確実に振幅を拡大させ、高い駆動効率を獲得することはできない。
【０００８】
特許文献１〜４では補強板の形状を変えて補強板の剛性を低くしている。そして特許文献１〜４における振動の節、腹それぞれにおける圧電素子と補強版との接触状態は、表１のとおりである。
【０００９】
【表１】
2008228556.tif 000003
【００１０】
特許文献１〜４では縦振動の歪が最も大きくなる縦振動の節において補強板と圧電素子とが接触しているため、圧電振動体の振動が妨げられて振動効率が低くなる。また、特許文献２，３では屈曲振動の歪が大きくなる屈曲振動の腹において補強板と圧電素子とが接触しているため、圧電振動体の振動が妨げられて振動効率が低くなる。なお、特許文献２では補強板なるものが存在しないため、電極が補強板の役割を有しているものとして説明した。また特許文献４では、縦振動の節における幅方向中心部分において補強板が存在し、この部分で補強板と圧電素子とが接触している。
【００１１】
また、特許文献１、４では補強板と圧電素子とが屈曲振動の腹において接触しないが、矩形の圧電素子の幅方向略中央部を長手方向にほぼ沿って延びる補強板の部分（この部分を特許文献１ではアーム部と称している）の形状が特に考察されていないうえ、当該部分の幅が細いため、圧電素子に印加した電界の方向とは直交する面に沿った方向（面内方向）以外への変位を補強板で規制できないおそれがある。これにより、かえって振幅拡大の効果が得られないおそれがある。すなわち、単に補強板の剛性を低くしただけでは圧電素子に印加した電界の方向とは直交する面に沿った方向（面内方向）以外の方向（面外方向）への変位が生じるため、電界の方向とは直交する面に沿った方向（面内方向）への振動の振幅が減殺されてしまう。
【００１２】
ここで、特許文献１、４における補強板と略同様に、圧電素子の面積よりもかなり小さい面積の補強板（図３２）を有する圧電振動体１００（図３３）において、前記面内方向以外の方向（面外方向）への変位の傾向を解析したものを図３４および図３５に示す。
ここで用いる補強板１０１は、図３２のように矩形状の外形（二点鎖線）を有し、この補強板１０１における縦横四等分した領域はそれぞれ大きくくり貫かれている（くり貫き部１０１Ａ）。図３３の圧電振動体１００は、この補強板１０１と、この補強板１０１の表裏両面にそれぞれ接合される圧電素子１０２とを有している。ここで、補強板１０１にくり貫き部１０１Ａ（図３２）が形成された領域には補強板１０１と圧電素子１０２とが接触していない非接触部１０３が形成されており、この非接触部１０３は、くり貫き部１０１Ａにそれぞれ対応する位置に形成されている。
圧電素子１０２には、図３のように５分割された電極２３１〜２３５と同様の５つの電極が形成されている。図３４は、圧電振動体１００の各圧電素子１０２における図３の電極２３２，２３３，２３４に相当する電極に電圧を印加し、図３の電極２３１，２３５に相当する電極には電圧を印加せずに圧電振動体１００を振動させた状態を示す。このように圧電素子１０２における電極の一部に電圧を印加しないことで圧電素子１０２の長手方向に沿った方向への伸縮状態がアンバランスとなり、これによって圧電素子１０２の長手方向に直交する方向への屈曲振動が誘発される。なお、図３４は、圧電振動体１００にロータなどを当接させることなく、圧電振動体１００を無負荷で振動させた状態を示している。
【００１３】
図３４は、図３３の圧電振動体の振動状態をソフトウェアでシミュレーションした結果を示している。図３５は、図３４において、振動時の圧電振動体１００における圧電素子１０２のみを表示した図である。これらの図３４および図３５では、圧電素子１０２や補強板１０１の変位を実際よりも誇張して示しているが、これらの図３４および図３５から、補強板１０１と圧電素子１０２とが接触していない非接触部１０３（図３４）におけるＺ軸方向への振動は、補強板１０１と圧電素子１０２とが接触している部分に比べて大きいことが分かる。このように、むやみにくり抜き部を大きくすると、面内方向以外の方向（面外方向）への変位が生じることとなる。
【００１４】
以上に鑑みて、本発明の目的は、補強板の形状と補強板の各部位における振動エネルギ密度とに関して種々の観点から検討を加えることにより、駆動効率を大きく向上できる圧電振動体、圧電アクチュエータ、および携帯機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明の第１の圧電振動体は、圧電素子と、この圧電素子が積層固定された補強板とを備え、縦振動が励振される圧電振動体であって、前記補強板には、前記縦振動によって生じる前記圧電振動体または前記補強板あるいは前記圧電素子の歪が最大となる箇所の中心部を含んで開口する第１くり貫き部が形成されていることを特徴とする。
上記縦振動によって生じる歪というのは、圧電振動体（あるいは圧電素子または補強板、以下同）において所定単位長さに対する変位量の割合を意味している。
ここで、縦振動の節が、縦振動によって引き起こされる圧電振動体の歪が最大となる部分であるものとみなす。一方、縦振動の腹は、上記歪が最小になる部分である。
なお、上記節は圧電振動体において振幅がほぼゼロになる箇所であり、上記腹は圧電振動体において振幅が最大となって最も揺れ動く部分である。
本明細書に記載された各発明に関し、「縦振動によって生じる歪が最大となる箇所」とは、縦振動の節に相当する。縦振動の節は、縦振動の振動方向における圧電振動体の寸法を二等分する線上の位置であり、上記中心部は、この縦振動の節における縦振動の振動方向とは直交する方向での中央位置部分を指す。すなわち、例えば長方形の板状の圧電振動体の場合、当該圧電振動体の長さを二等分する線上の位置が縦振動の節であり、上記中心部は、この縦振動の節における圧電振動体の幅方向での中央位置部分である。
【００１６】
この発明によれば、縦振動モードにおいて圧電振動体の歪が最大となる箇所の中心部を含んで補強板に第１くり貫き部が形成されているため、この第１くり貫き部の部分では補強板が圧電素子に接触せず、補強板が圧電素子の伸縮に抗力を持ち振動を妨げることを抑制できる。
ここで、図３６のグラフは、縦振動による圧電振動体の歪の大きさを示す。この図３６における横軸は、図３７に示したｙ軸に対応している。つまり図３６の横軸は、矩形状とされた圧電振動体（図３７）の長手方向中心（点Ｏ）からｙ軸における任意の箇所までの距離を示している。図３６では、圧電振動体の長手方向中心(点Ｏ)から短辺までの長さを１００としている（図３７参照）。一方、図３６の縦軸は縦振動によって生じる圧電振動体の歪の大きさを示す（最大値を１００とする）。この図３６や、後述する図４０および図４１では、補強板にくり貫かれた部分が形成されていない圧電振動体のデータを示している。
【００１７】
図３６のグラフは次の式（１）によって算出されている。
【００１８】
【数１】
2008228556.tif 000004
【００１９】
上記の式（１）における各パラメータについて図３７を参照して説明する。
εｄ  ：  ｙ軸上の任意の箇所における圧電振動体の歪の大きさ
ｌ    ：  圧電振動体の長手方向中心（点Ｏ）から短辺までの長さ
ρ    ：  圧電振動体の密度
ａ    ：  圧電振動体が伸びにより移動するときの加速度
Ｅ    ：  圧電振動体のヤング率
ｙ    ：  圧電振動体の長手方向中心（点Ｏ）からｙ軸上の任意の箇所までの距離
【００２０】
そして、図３６のグラフに示したデータの正しさを圧電素子に設けた検出電極からの検出信号に基づいて検証した。具体的に、くり貫き部を有していない矩形状の補強板の表裏に貼り合わせられた圧電素子の表面に、図３８のように駆動電極１０４とは絶縁された検出電極１０５を形成し、この検出電極１０５から出力された検出信号の大きさを測定する。検出信号の大きさは歪の大きさをほぼ表すため、検出信号を測定することによって歪の大きさを測定することが可能となる。なお、駆動電極１０４は、圧電素子の全表面における検出電極１０５を除いた部分に形成されている。この駆動電極１０４に駆動信号（縦共振周波数近傍の交流信号）を印加（電圧印加）することにより、駆動電極１０４が設けられた部分は能動的に歪む。この能動的な歪により、検出電極が設けられた部分は受動的に歪み、検出電極から圧電振動体の振動状態を示す電圧信号が出力される。
ここで、圧電振動体の長手方向に沿った中心線Ｃ１に沿って検出電極１０５を形成する箇所を変更し（図３８）、それぞれの箇所における歪の大きさを検出信号の大きさに基づいて測定した結果、その結果データは上記式（１）に近い傾向を示した。従って、圧電振動体の長手方向中心から短辺までの、ｙ軸上の任意の位置ｙ（図３７）と縦振動によって生じる歪の大きさとの関係は、一般的には図３６のようになると言える。
【００２１】
ところで、圧電振動体における縦振動の節は、圧電振動体の幅方向に沿った中心線Ｃ２（図３８）上の位置となるが、図３６から、縦振動モードにおいて歪が最大となる箇所は、前記中心線Ｃ２上の位置であることがわかる。このような圧電振動体における振動エネルギ密度についての検証に基づき、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所の少なくとも中心部が前記第１くり貫き部により開口されたことで、補強板の面内方向に沿って伸縮する縦振動の振幅を確実に拡大できる。このように振幅拡大を図りつつ、補強板の第１くり貫き部が空いていない部分によって面外方向への圧電素子の変位を規制できるので、縦振動の振幅が減殺されずに確実に拡大される。
このように振幅拡大が図られることで、当該圧電振動体をアクチュエータとして使用する場合は、同じ投入電力でもより負荷の大きい被駆動体をより高速に駆動することができ、駆動効率を向上させることが可能となる。他方、投入電力を減らしても所定の負荷の被駆動体を駆動可能となるため、電池等の電源の電気容量を小さくすることができ、圧電振動体が搭載される各種機器等の小型化および薄型化も促進できる。
【００２２】
図３９に、本発明に係る主として縦振動を励振する圧電振動体により被駆動体を駆動する態様の一例を示しておく。この図に示すように、圧電振動体９１は、ロータ９２との接線Ｌにほぼ沿うように配置され、圧電振動体９１に設けられた当接部としての突起部９１１の運動により、ロータ９２は接線Ｌの方向に押圧され駆動される。この図３９のように圧電振動体９１が配置される場合、縦振動の振幅が拡大されることによって突起部９１１の振動サイクル毎の押圧によるロータの駆動距離が大きくなり、その結果、駆動速度を向上させることが可能となるとともに、トルクが大となって負荷の大きい被駆動体を駆動できるようになる。
なお、被駆動体の移動方向（ロータの場合は回転方向）は一方向とは限らず、例えば右方向への回転と左方向への回転との両方向にロータが駆動されていてもよい。
また、被駆動体はロータに限らず、直線的に駆動されるものであってもよい。
なお、圧電アクチュエータは、例えば、時計の日車や指針等の駆動装置や、カメラのレンズモジュールにおけるズーム機構やオートフォーカス機構、プリンタのインクジェットヘッドや紙送り機構、圧電ブザー、可動玩具における駆動装置などに使用できる。
【００２３】
本発明の第１の圧電振動体では、前記縦振動に屈曲振動が加えられた混合振動モードが励振されることが好ましい。
【００２４】
前述のように補強板に形成された第１くり貫き部によって縦振動の振幅が拡大されることで、例えば、縦振動により誘発される二次振動としての屈曲振動の振幅も拡大されることになる。なお、縦振動により屈曲振動が誘発される構成に限らず、縦振動と屈曲振動とがそれぞれ能動的に励振される構成でもよい。本発明に係る縦振動と屈曲振動との混合モードでは、圧電振動体において被駆動体を高効率で駆動できる楕円運動を生じさせることができるうえ、縦振動の振幅拡大と屈曲振動の振幅拡大との相乗により、振動効率をより大きく向上させることができる。
【００２５】
前記混合振動モードが励振される本発明の第１の圧電振動体では、前記補強板には、前記屈曲振動によって生じる前記圧電振動体または前記補強板あるいは前記圧電素子の歪が最大となる箇所を含んでくり貫かれた第２くり貫き部が形成されていることが好ましい。
【００２６】
上記屈曲振動によって生じる歪は、圧電振動体（あるいは圧電素子または補強板、以下同）において所定単位長さに対する変位量の割合を意味している。
この発明によれば、補強板がくり貫かれることで、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所が開口されるので、前記第２くり貫き部では補強板が圧電素子に接触せず、補強板が振動を妨げることを抑制できる。
ここで、図４０のグラフは、図３７におけるｘ軸（中心Ｏを通り長辺に直交する方向の軸で、ｙ軸に直交する軸で、幅方向の軸）上の屈曲振動による圧電振動体の歪の大きさを示す。この図４０における横軸は、図３７に示したｘ軸に対応している。つまり図４０の横軸は、矩形状とされた圧電振動体（図３７）の幅方向中心（点Ｏ）からｘ軸における任意の箇所までの距離（幅方向の距離、長辺方向への距離）を示している。図４０では、圧電振動体の幅方向中心(点Ｏ)から長辺までの長さを１００としている（図３７参照）。一方、図４０の縦軸は図３７におけるｘ軸上の屈曲振動によって生じる歪の大きさを示す（最大値を１００とする）。このような図４０から、屈曲振動モードによる歪は、幅方向中心（点Ｏ）からｘ軸に沿って圧電振動体の長辺側の外縁部に向かうに従って、次第に大きくなることがわかる。なお、図４０における縦軸の屈曲振動によって生じる歪の絶対値の大きさは、ｙ軸上（図３７）の位置によって異なっている。図３７においては、上記中心点Ｏから短辺までの距離を１００として中心点Ｏから３７離れた位置での上記歪の絶対値が最大となり、上記３７の位置から上記中心点Ｏに向かうに従い上記歪は小さくなり、そして上記３７から７４離れた位置に向かうに従い上記歪は小さくなる。上記歪の上記傾向は、中心点Ｏに対して図３７における上側と下側との双方において言えることである。
このため、補強板によって圧電素子の伸縮が妨げられることを回避して振幅拡大を図るには、圧電振動体の長辺側の外縁部には補強板を設けないことが考えられる。ただし、前述した図３２のように補強板の外縁部を広い範囲にわたってくり貫くと、図３４に示すように、本来意図しないＺ軸方向への振動が大きくなってしまう。
【００２７】
図４０のグラフは次の式（２）によって算出されている。
【００２８】
【数２】
2008228556.tif 000005
【００２９】
上記の式（２）における各パラメータについて図３７を参照して説明する。
Ｍｙ  ：  点Ｏからｙ軸に沿って任意の距離ｙだけ離れた箇所が、屈曲振動によって受ける曲げモーメント
Ｅ    ：  圧電振動体のヤング率
ｂ    ：  圧電振動体の厚さ
ｈ    ：  圧電振動体の幅
ｘ    ：  圧電振動体の幅方向中心（点O）から、ｘ軸上の任意の箇所までの距離
【００３０】
そして、図４０のグラフに示したデータの正しさを圧電素子に設けた検出電極からの検出信号に基づいて検証した。
ここで、圧電振動体の幅方向に沿った中心線Ｃ２の平行線に沿って検出電極１０５を形成する箇所を変更し（図３８）、それぞれの箇所における歪の大きさを検出信号の大きさに基づいて測定した結果、その結果データは上記式（２）に近い傾向を示した。なお、駆動電極には、屈曲共振周波数近傍の交流信号を印加した。以上から、圧電振動体の幅方向中心から幅方向であるx軸上の任意の箇所までの距離xと、x軸上の屈曲振動によって生じる歪の大きさとの関係は、一般的には図４０のようになると言える。
【００３１】
図４１は、矩形状の圧電振動体の長手方向に沿った中心線（図３８のＣ１参照）における二次の屈曲振動の振動挙動を抽出したものである。図４１の縦軸は、圧電振動体の幅方向の変位量（振幅）を示していて、この縦軸の最大値は１００とした。一方、図４１の横軸は、圧電振動体（図３７参照）の長手方向中心（点O）から長さ方向であるｙ軸上の任意の箇所までの距離を示していて、この横軸の最大値は１００とした。図４１の例における矩形状の圧電振動体の長さは３．５ｍｍ、幅は１．０ｍｍ（図３６〜図３８、図４０においてもこれと同じ縦横寸法の補強板および圧電素子を使用）である。図４１に示すように、この圧電振動体の長手方向中心（点O）から短辺までの長さを１００％としたときの約３７％の距離に圧電振動体幅方向の変位量が極大となる点Ｐがある。この点Ｐをとる位置は、屈曲振動の腹である。そして図４０に示したように、圧電振動体の幅方向における内側（中心側）の部分より外縁部の方の歪が大きくなることから、圧電振動体において、平面中心位置から短辺方向に３７％離れた上記点Ｐ位置での圧電振動体幅方向に沿った直線と上記外縁部（長辺）との交点位置において、屈曲振動によって生じる歪が最大となる。すなわち、上記交点の箇所が、圧電振動体において屈曲振動によって生じる歪が最大（屈曲振動のエネルギ密度が最大）となる箇所である。
このような圧電振動体における振動エネルギ密度についての検証に基づき、屈曲振動によって生じる歪の大きさが最大となる箇所が前記第２くり貫き部として開口してあり、この開口により、屈曲振動の振幅を確実に拡大できる。このように振幅拡大を図りつつ、補強板のくり貫かれていない部分により面外方向への圧電素子の変位を規制できるので、補強板の面内方向における屈曲振動の振幅が減殺されずに確実に拡大される。
【００３２】
すなわち、本発明によれば、縦振動と屈曲振動との混合モードにおいて、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所を含んで第１くり貫き部が形成されていることに加えて、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所を含んで補強板がくり貫かれていることにより、縦振動および屈曲振動の双方の振幅を拡大でき、楕円運動の軌跡をも拡大できる。これによって一層振動効率が向上し、当該圧電振動体がアクチュエータとして使用される場合は、駆動効率の向上、小型化をより一層促進できる。
【００３３】
前記混合振動モードが励振される本発明の第１の圧電振動体では、前記補強板は、前記第１くり貫き部が形成された中央部と、前記縦振動の振動方向における前記圧電素子の一端部から他端部までの間で前記中央部を介して延びる幹線部と、前記幹線部の一端部と前記中央部との間、および前記幹線部の他端部と前記中央部との間のそれぞれにおいて、前記幹線部に交差するように１つ以上形成される枝部と、を有し、前記幹線部と前記枝部とに隣り合う領域には、前記補強板の外縁部から前記幹線部に向かってくり貫かれた前記第２くり貫き部が形成されていることが好ましい。
【００３４】
この発明によれば、幹線部が支柱となり、幹線部、中央部、および枝部によって骨格が
形成されるので、この骨格により、圧電素子の面外方向への変位を良好に規制できる。これによって振動効率をより向上させることが可能となる。
なお、枝部の数が多い場合の補強板の形状は、魚の骨に似た形状となる。
また、幹線部は、圧電素子または補強板の一端部から他端部に延びていれば、直線的に形成されていなくてもよく、例えばＳ字状に延びていてもよい。
なお、上記屈曲振動によって生じる歪は、圧電振動体（あるいは圧電素子または補強板、以下同）に屈曲振動が生じた際の所定単位長さに対する変位量の割合を意味している。したがって、屈曲振動によって引き起こされる圧電振動体の歪が最大となる箇所は、屈曲振動の腹に相当して且つ補強板あるいは圧電素子の外縁部に相当する箇所である。なお、上記節は圧電振動体において振幅がほぼゼロになる箇所であり、上記腹は圧電振動体において振幅が極大（図４１の点Ｐ位置参照）となって最も揺れ動く部分である。
【００３５】
前記混合振動モードが励振される本発明の第１の圧電振動体では、前記補強板は、前記圧電素子の平面視における外周部全周に沿った輪郭部を有し、前記輪郭部の内側に、前記第１くり貫き部と、前記屈曲振動によって生じる前記歪が略最大となる箇所を含んでくり貫かれた第３くり貫き部とが形成されていることが好ましい。
【００３６】
この発明によれば、輪郭部の内側において、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所の一部が開口されるとともに、屈曲振動によって生じる歪が略最大となる箇所が開口されるので、この開口された部分では補強板が圧電素子に接触せず、補強板が振動を妨げることを抑制できる。なお、縦振動による圧電振動体の歪の大きさについては、既に図３６に示し、屈曲振動による圧電振動体の歪の大きさについては、既に図４０および図４１に示した。輪郭部の内側で、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所の一部を含んで開口され、かつ屈曲振動によって生じる歪が略最大となる箇所が開口されたことで、補強板の面内方向における縦振動および屈曲振動の振幅を確実に拡大できる。このように振幅拡大を図りつつ、輪郭部によって面外方向への圧電素子の変位を規制できるので、縦振動および屈曲振動の振幅が減殺されずに確実に拡大される。
さらに、本発明によれば、輪郭部が形成されていることにより、補強板の部材強度が向上し、面内方向に対するねじり方向への強度も大きくできる。
また、圧電素子の外周部に沿った輪郭部を有することで、圧電素子と補強板とを積層する際に補強板の位置と圧電素子の位置とを揃えることが容易となるため、生産性を向上させ、特性のばらつきも抑えることができる。
【００３７】
前記輪郭部を有する本発明の圧電振動体では、前記輪郭部は、平面視の外形形状が略矩形であり、前記補強板は、前記圧電素子の前記縦振動の振動方向における長さを二等分する中央位置の両側それぞれにおいて、前記輪郭部の各長辺部の間を前記圧電素子の幅方向に沿って連結するように１つ以上形成される連結部を有し、前記第１くり貫き部および前記第３くり貫き部は、前記輪郭部と前記連結部とに囲まれて形成されていることが好ましい。
【００３８】
この発明によれば、輪郭部の各長辺部が支柱となり、これら長辺部と連結部とによって骨格が形成されるので、この骨格により、圧電素子の面外方向への変位を良好に規制できる。これによって振幅を確実に拡大して振動効率をより向上させることが可能となる。
なお、補強板の形状は、略はしご形状となる。
【００３９】
前記輪郭部を有する本発明の圧電振動体では、前記補強板における前記輪郭部の内側は、１つの開口とされ、前記開口は、前記第１くり貫き部および前記第３くり貫き部を兼ねていることが好ましい。
【００４０】
この発明によれば、第１くり貫き部と第３くり貫き部とが連通した１つの開口が形成されこの開口の部分が大きく開放されるので、圧電素子の変位が妨げられることを極力防止できる。
【００４１】
本発明の第２の圧電振動体は、圧電素子と、この圧電素子が積層固定された補強板とを備え、屈曲振動が励振される圧電振動体であって、前記補強板は、中央部と、前記屈曲振動の振動方向と略直交する方向における前記圧電素子の一端部から他端部までの間で前記中央部を介して延びる幹線部と、前記幹線部の一端部と前記中央部との間、および前記幹線部の他端部と前記中央部との間のそれぞれにおいて、前記幹線部に交差するように１つ以上形成される枝部と、を有し、前記幹線部と前記枝部とに隣り合う領域には、前記補強板の外縁部から前記幹線部に向かってくり貫かれた第２くり貫き部が形成されており、前記第２くり貫き部は、前記屈曲振動によって生じる前記圧電振動体または前記補強板あるいは前記圧電素子の歪が最大となる箇所を含んでいることを特徴とする。
【００４２】
この発明によれば、補強板がくり貫かれることで、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所が開口されるので、前記第２くり貫き部では補強板が圧電素子に接触せず、これによって補強板が振動を妨げることを抑制できる。なお、屈曲振動による圧電振動体の歪の大きさについては、既に図４０および図４１に示した。補強板のくり貫きにより、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所が開口されたことで、補強板の面内方向における屈曲振動の振幅を確実に拡大できる。このように振幅拡大を図りつつ、補強板のくり貫かれていない部分によって面外方向への圧電素子の変位を規制できるので、屈曲振動の振幅が減殺されずに確実に拡大される。
なお、上記屈曲振動によって生じる歪は、圧電振動体（あるいは圧電素子または補強板、以下同）に屈曲振動が生じた際の所定単位長さに対する変位量の割合を意味している。したがって、屈曲振動によって引き起こされる圧電振動体の歪が最大となる箇所は、屈曲振動の腹に相当して且つ補強板の外縁部に相当する箇所である。なお、上記節は圧電振動体において振幅がほぼゼロになる箇所であり、上記腹は圧電振動体において振幅が極大（図４１の点Ｐ位置参照）となって最も揺れ動く部分である。
【００４３】
図４２に、本発明に係る主として屈曲振動を励振する圧電振動体により被駆動体を駆動する態様の一例を示しておく。この図に示すように、圧電振動体９３は、ロータ９２との接線Ｌの法線方向に沿って配置され、圧電振動体９３に設けられた当接部としての突起部９３１の運動により、ロータ９２が接線Ｌの方向に押圧され駆動される。この図４２のように圧電振動体９３が配置される場合、屈曲振動の振幅が拡大されることによって突起部９３１の振動サイクル毎の押圧によるロータの駆動距離が大きくなり、その結果、駆動速度を向上させることが可能となり、また、トルクが大となって負荷の大きい被駆動体を駆動できるようになる。
なお、被駆動体はロータに限らず、直線的に駆動されるものであってもよい。
【００４４】
そして、本発明の前記各圧電振動体では、通常は振動を行う補強板の弾性率（たとえば、ヤング率）が圧電素子の弾性率よりも高いものであり、その場合には、補強板の振動特性を向上させるために、前記補強板と前記圧電素子とが接触する面積は、前記補強板に第１くり貫き部または第２くり貫き部が設けられた状態において、前記圧電素子の面積よりも小さいことが好ましい。本発明では、補強板の剛性と圧電素子の剛性とが互いに近づくようにすることができる。
また、補強板の本体と支持部とは、平面的に重ならないように形成されることが好ましい。これにより、第１くり貫き部が支持部と重なって配置されることがないので、補強板の本体の動きが妨げられることはない。
なお、補強板の外形を輪郭部として残す場合は、圧電素子の形状（例えば矩形）は、補強板のくり貫かれていない状態での外形（例えば矩形）と一致することが好ましい。これにより、くり貫き部が形成された補強板と圧電素子とを貼り合わせる際に、補強板と圧電素子との相対位置を容易にかつ正確に位置決め可能となるので、圧電振動体の振動特性のばらつきが抑制される。
【００４５】
本発明の前記各圧電振動体では、前記補強板は、くり貫かれていない状態における平面視の外形形状が略矩形状とされ、
前記くり貫き部の少なくとも一つは、前記補強板の幅を二等分する中心線について線対称に形成されていることが好ましい。
【００４６】
この発明によれば、圧電素子の面外方向変位に対する補強板の規制力を中心線の両側で線対称に発揮させることができる。このため、圧電振動体の振動挙動を前記中心線に線対称に切り換えた際に、その振動特性を中心線の両側で同等にできる。これにより、圧電振動体の振動を伝達して被駆動体を一の方向とこれと反対方向とにそれぞれ駆動した際の駆動特性を同等にすることができる。
なお、「くり貫き部」とは、第１くり貫き部、第２くり貫き部、および第３くり貫き部のすべてを総称したものをいう。以降の説明においても同様である。
【００４７】
本発明の前記各圧電振動体では、前記くり貫き部の少なくとも一つには、前記補強板の材料よりも弾性率が小さい材料で形成された部材が配置されていることが好ましい。
【００４８】
この発明によれば、弾性率が小さい部材が第１くり貫き部や第２くり貫き部や第３くり貫き部に補強板とは別部材で配置されることにより、補強板の強度を確保しつつ、圧電素子の面内方向への変位を妨げずに振幅を大きく拡大できる。
なお、補強板よりも弾性率が小さい（例えばヤング率が小さい）部材は、たとえば、補強板が鋼材等の金属である場合には、樹脂や、はんだ等によって形成することができる。
【００４９】
本発明の前記各圧電振動体では、前記補強板は、前記被駆動体に当接されて当該被駆動体を駆動する当接部を有し、前記第１くり貫き部は、当該圧電振動体が前記被駆動体の反力を受けている状態で前記縦振動によって生じる歪が最大または略最大となる箇所を含むように形成されていることが好ましい。
また本発明の前記各圧電振動体では、前記第２くり貫き部または／および前記第３くり貫き部は、当該圧電振動体が前記被駆動体の反力を受けている状態で前記屈曲振動によって生じる前記歪が最大または略最大となる箇所を含むように形成されていることが好ましい。
【００５０】
これらの発明では、圧電振動体は被駆動体を駆動するアクチュエータとして使用される。ここで、被駆動体による反力を受けて圧電振動体が振動する場合の、縦振動によって生じる歪が最大または略最大となる箇所や、屈曲振動によって生じる歪が最大または略最大となる箇所を含むように第１くり貫き部あるいは第２くり貫き部または第３くり貫き部が形成されることによって、圧電振動体をアクチュエータとして使用する際に即した圧電素子の振動挙動に対応できる。すなわち、圧電アクチュエータの動作時、被駆動体の反力の影響により、圧電振動体の振動特性が圧電振動体単体で振動させた際の振動特性とは多少ずれても、補強板により圧電素子の面外方向への変位を規制しつつ、振幅を確実に拡大して良好な振動特性を実現できる。
なお、当接部は補強板と一体でも別体でもよい。
【００５１】
本発明の圧電アクチュエータは、前述の圧電振動体と、前記圧電振動体から振動が伝達されることによって駆動される被駆動体とを備えることを特徴とする。
この発明によれば、前述した圧電振動体を備えるため、前述した作用および効果を享受できる。
【００５２】
本発明の携帯機器は、前述の圧電アクチュエータを備えることを特徴とする。
この発明によれば、前述した圧電振動体を備えるため、前述した作用および効果を享受できる。
ここで、携帯機器としては、例えば、腕時計、懐中時計、ディジタルカメラ、ディジタルビデオ、携帯型プリンタ、携帯情報機器、携帯電話などが挙げられる。
【００５３】
本発明の携帯機器は、計時部とこの計時部で計時された情報を表示する計時情報表示部とを備え、前記被駆動体により前記計時情報表示部が駆動される時計であることが好ましい。
この発明によれば、前述の圧電振動体をアクチュエータとして歯車などを駆動し、時刻や暦などの計時情報を表示することが可能となる。前述の圧電振動体によれば、振幅が大幅に拡大されているので、負荷の大きい重厚な部材の駆動も可能となり、また、駆動速度が速い秒針などの連続駆動や、指針の迅速な帰零なども可能となる。また、振幅が拡大され同じ投入電力での駆動効率が向上されているため、印加電圧を低くでき、電池容量が小さい小型・薄型の電池を使用できるので時計の一層の小型化、薄型化が可能となる。
加えて、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、応答性が高い、などを実現できる。
【発明の効果】
【００５４】
以上の本発明によって駆動効率を大きく向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５５】
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して説明する。
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。
【００５６】
〔第１実施形態〕
本実施形態では、携帯機器としてクロノグラフを装備した腕時計を示す。また、本実施形態では、縦振動の振幅拡大が可能であり、これによって屈曲振動の振幅も拡大することが可能な構成を示す。
【００５７】
［１．全体構成］
図１は、本実施形態の時計１を示す平面図である。時計１は、ムーブメント２と、時刻を表示するための文字板３、時針４、分針５、および秒針６のほか、クロノグラフ時間を示すクロノグラフ秒針７Ａおよびクロノグラフ分針７Ｂを備えている。
時針４、分針５、秒針６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プモータと、駆動輪列と、電池とによって駆動される。
【００５８】
［２．クロノグラフ秒針の駆動機構］
クロノグラフ秒針７Ａを駆動する駆動機構は、圧電振動体２０Ａと、この圧電振動体２０Ａによって回転駆動される被駆動体としてのロータ２５と、ロータ２５の回転を減速しつつ伝達する減速輪列２６とを備えて構成されている。これらの圧電振動体２０Ａとロータ２５とにより、圧電アクチュエータ２０が構成されている。
減速輪列２６は、ロータ２５と同軸に配置されてロータ２５と一体的に回転する歯車２６１と、この歯車２６１に噛合し、かつクロノグラフ秒針７Ａの回転軸に固定された歯車２６２とで構成されている。
なお、圧電アクチュエータ２０、ロータ２５、および歯車２６１は、図２に示すように、圧電アクチュエータユニット１０としてユニット化されている。
【００５９】
［３．圧電アクチュエータユニットの構成］
図２に示す圧電アクチュエータユニット１０は、時計１の地板などにネジ等の固定部材１１によって固定される支持プレート１２と、支持プレート１２に固定された圧電振動体２０Ａと、支持プレート１２に回転自在に取り付けられたロータ２５および歯車２６１とを備えて構成されている。ここで、本実施形態の圧電アクチュエータ２０は圧電振動体２０Ａとロータ２５とを有して構成されている。なお、歯車２６１の上方に配置された回転センサ１３により、歯車２６１の回転量（回転位置）が検出される。
支持プレート１２には、圧電アクチュエータ２０が取り付けられるベース部材１４が固定されている。
【００６０】
［４．圧電アクチュエータの構成］
図３は、圧電アクチュエータ２０を構成する圧電振動体２０Ａを示し、圧電振動体２０Ａは、全体形状が略矩形板状に形成されている。
圧電振動体２０Ａは、矩形板状の２つの圧電素子２１，２１と、ステンレス鋼などで形成された補強板３０とを備えている。補強板３０の表面および裏面のそれぞれに圧電素子２１，２１が積層され接合されることにより、圧電振動体２０Ａが構成されている。
【００６１】
［４−１．圧電素子の構成］
圧電素子２１，２１には、本実施形態ではチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））が使用されているが、このほか、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なども使用できる。
各圧電素子２１の表面には、めっき、スパッタ、蒸着等によって形成された電極面が形成されている。この電極面がエッチング等による溝２３０で分割されることにより、各圧電素子２１の表面には５つの電極２３１〜２３５が形成されている。これらの電極２３１〜２３５は、各圧電素子２１において同様に配置されており、例えば、図３中の表側圧電素子２１における表側の体表面に配置された電極２３５の裏側には、裏側圧電素子２１における裏側の体表面において電極２３５が配置されている。すなわち、表側圧電素子２１と裏側圧電素子２１との各々の電極は、平面視で一致している。
一方、表側と裏側の各圧電素子２１において各々電極２３１〜２３５が形成された面とは反対側の面は、補強板３０と接触導通されている。すなわち、補強板３０は各々の圧電素子２１の電極としても機能する。
なお、圧電素子２１，２１の補強板３０と積層される側の面に全面に亘って電極が形成されていてもよく、この場合、この電極と補強板３０とが導通される。
ここで、圧電素子２１の寸法は、幅と長さの比が２：７に決められており、本実施形態では、幅１ｍｍ、長さ３．５ｍｍとされている。
【００６２】
［４−２．補強板の構成］
図４は、圧電振動体２０Ａにおける補強板３０の形状を示す平面図である。補強板３０は、表面および裏面のそれぞれに圧電素子２１，２１が積層される矩形状の補強板本体３１と、この補強板本体３１の長辺側の両側面に連設される一対の支持部３２，３２と、補強板本体３１の短辺側に連設される当接部である突起部３３と、この突起部３３に対して振動バランスを確保するための突起３４とを有し、これらは一体に形成されている。
本実施形態の補強板３０は、導電性が有り非磁性体であるステンレス鋼で形成されているが、補強板の材料はこれに限らない。補強板に使用される非磁性の材料としては、例えば、オーステナイト系のステンレス鋼、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金などの金属材料や、ポリイミドなどの樹脂材料、あるいはセラミック材料などがある。ここで、各種金属材料などの導電性を有する材料が補強板に使用される場合には、補強板を圧電素子の電極として利用できるため、補強板に積層される圧電素子に別途電極を形成する必要が無いという利点がある。また、非磁性の材料が補強板に使用される場合には、時計外部の磁界や、時計に組み込まれたステップモータによる磁界が圧電アクチュエータ２０の動作に影響を及ぼさないという利点がある。なお、圧電アクチュエータはステップモータと比較して磁界の影響を受け難い構造であるが、非磁性体を補強板に使用することによって磁界の影響をより一層受け難くなる。なお、補強板には、磁性材を用いても良い。
補強板本体３１の長さおよび幅はそれぞれ、圧電素子２１の長さおよび幅と同様とされ、補強板本体３１の平面中心部分には、第１くり貫き部としての貫通孔３１０が形成されている。つまり、圧電素子２１の振動に追従して振動する部分である補強板本体３１と圧電素子２１との接触面積が圧電素子２１の面積よりも小さくなっており、これによって圧電振動体２０Ａの振動特性を向上させることができる。
ここで、補強板本体３１と支持部３２，３２とは、平面的に重ならないように形成されている。よって、貫通孔３１０には支持部３２，３２が設けられることがないので、支持部３２，３２によって補強板本体３１の動きが妨げられることはない。
補強板本体３１における貫通孔３１０以外の部分には、圧電素子２１，２１がエポキシ系の接着剤で接合されている。
貫通孔３１０は、圧電素子２１の幅を二等分する中心線Ｙについて線対称に形成されている。
【００６３】
各支持部３２は、補強板本体３１に連設される連結部３２１と、ねじ１５（図２）でベース部材１４に固定される固定部３２２とを有し、圧電素子２１とは積層されずに圧電素子２１の外縁部から突出した状態で圧電素子２１を支持している。固定部３２２には、ねじ１５が挿通される固定孔３２２Ａと、位置決め孔３２２Ｂとが形成されている。
なお、連結部３２１は、被駆動本体３１にバネ力を付与するように幅狭く形成しても良い。そのバネ力により突起部３３がロータ２５に弾圧し、圧電振動体２０の励振によりロータ２５が回転駆動されるようになる。なお、上記バネ力の付与構造は、上記に限定されるものではなく、どのようなものであってもよい。
各支持部３２における連結部３２１はそれぞれ、圧電振動体２０Ａが励振する縦振動の節（線分Ａ）を通る直線Ｘ−Ｘに沿って、圧電素子２１の幅方向両側にそれぞれ設けられている。なお、線分Ａは、圧電素子２１の平面中心を通り、かつ圧電素子２１の長手方向と直交する方向に沿った、圧電素子２１の外縁部２１Ａを両端とする線分である。
【００６４】
突起部３３は、ロータ２５（図２）の外周面に対して所定の力で当接するように、ロータ２５との相対位置が設定されており、この突起部３３とロータ２５側面との間に適切な摩擦力が発生することで、圧電振動体２０Ａの振動がロータ２５に伝達されるようになっている。
なお、本実施形態ではロータ２５と当接されない側にも、突起部３３と同じ形状および質量でカウンタとしての突起部３４が設けられている。
【００６５】
［５．圧電振動体の電気的構成］
図５は、圧電振動体２０Ａの電気的接続を示す。圧電振動体２０Ａには、図示しないリード基板が設けられており、圧電素子２１に設けられた各電極２３１〜２３５と補強板３０とは、このリード基板を介して駆動回路２８に接続されている。
補強板３０は各圧電素子２１，２１共通の電極としてＧＮＤに接続され、駆動回路２８により、一方の圧電素子２１の各電極２３１〜２３５と補強板３０との間、および他方の圧電素子２１の各電極２３１〜２３５と補強板３０との間のそれぞれに交流電圧が印加される。なお、各電極２３１〜２３５は後述するように選択的に用いられるが、各圧電素子２１にそれぞれ設けられた同じ電極同士、すなわち電極２３１，２３１、電極２３２，２３２、電極２３３，２３３、電極２３４，２３４、電極２３５，２３５にはそれぞれ、同時に同電位が印加される。
【００６６】
圧電振動体２０Ａには、駆動回路２８によって単相の駆動電圧が印加される。
ここで、駆動電圧の周波数（駆動周波数）については、圧電振動体２０Ａにおける縦振動の共振点と屈曲振動の共振点などを考慮して決められる。
図６に、圧電振動体２０Ａにおける駆動周波数とインピーダンスとの関係を示した。図６に示すように、駆動周波数に対してインピーダンスが極小であって振幅が最大となる共振点が二点現れ、これらのうち周波数の低い方が縦振動の共振点、高い方が屈曲振動の共振点である。
すなわち、縦振動の縦共振周波数ｆｒ１と屈曲振動の屈曲共振周波数ｆｒ２との間で圧電振動体２０Ａを駆動すると、縦振動および屈曲振動双方の振幅が確保され、圧電アクチュエータ２０は高効率で駆動する。なお、縦共振周波数ｆｒ１と屈曲共振周波数ｆｒ２とを互いに近接させることで、縦振動の振幅と屈曲振動の振幅との双方がより大きくなる駆動周波数を設定することができる。
【００６７】
［６．圧電振動体の作用］
図７は、圧電振動体２０Ａの振動挙動を示す。本実施形態では、圧電素子２１に設けられた各電極２３１〜２３５に選択的に電位が印加される。
まず、圧電素子２１の平面中央部に長手方向に沿って設けられた電極２３３と、圧電素子２１の平面中心に点対称に配置された電極２３１，２３５とに電位が印加された際には、これら電極２３１，２３３，２３５が設けられた部分への電圧印加に伴う圧電素子２１の伸縮により、圧電振動体２０Ａは長手方向に沿って縦一次振動を励振するとともに、圧電素子２１における伸縮部位のアンバランスで生じたモーメントにより、圧電素子２１の幅方向に屈曲二次振動を誘発する。これにより、圧電振動体２０Ａは縦振動および屈曲振動が合成された混合モードで振動し、これら縦振動および屈曲振動は、圧電素子２１に積層された補強板本体３１によって圧電素子２１が保持されることにより、補強板３０の面内方向に沿ったものとなる。
【００６８】
ここで、図３６のグラフに既に示したように、縦振動の節（図７にＡで図示）は圧電振動体２０Ａにおいて縦振動によって生じる歪が最大（縦振動の振動エネルギ密度が最大）となる箇所と同様であって、この縦振動の節の中心部（本実施形態では圧電振動体２０Ａにおける平面中心部分）を含んで補強板本体３１に貫通孔３１０が形成されている。すなわち、貫通孔３１０の内側には、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所の中心部が含まれている。
この縦振動により最大の歪が生じる線分Ａの一部を含む貫通孔３１０において、補強板本体３１と圧電素子２１とが接触しておらず、圧電素子２１がフリーで伸縮するので、圧電素子２１の伸縮により発生し得る最大の振動エネルギによる振幅拡大が可能となる。
これに加えて、貫通孔３１０以外では圧電素子２１が補強板本体３１の表面に保持されており、これによって圧電素子２１の面外方向への変位が規制されるため、圧電振動体２０Ａの振幅が減殺されることなく、圧電振動体２０Ａにおける縦振動の振幅を略最大にできる。なお、縦振動の振幅は圧電振動体２０Ａの短辺部において最大となる。
そして、このように縦振動の振幅が拡大されることで、縦振動により誘発する屈曲振動の振幅も拡大されることとなる。
【００６９】
ここで、貫通孔３１０は、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａ上の位置から、圧電素子２１の長手方向に沿って圧電素子２１の長さの１／２０（または５％）以上離間する位置まで開口しているので、突起部３３が当接したロータ２５（図２）の反力を受けて、圧電振動体２０Ａの振動エネルギ密度分布が圧電振動体２０Ａ単体の場合よりもロータ２５と離間する側に変位したような場合であっても、貫通孔３１０には依然、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所の一部が含まれる。
【００７０】
このような縦振動と、二次振動である屈曲振動との所定の位相差により、圧電振動体２０Ａは楕円振動を励振する。これにより、圧電振動体２０Ａの突起部３３は圧電素子２１の長手方向の中心線Ｙに対して傾斜した楕円軌跡Ｒ１を描く。この突起部３３の楕円運動により、ロータ２５（図２）は突起部３３との接線方向に押圧されて＋方向に回転する。
他方、中央の電極２３３と、点対称の電極２３２，２３４とに電位を印加した際には、上述の場合における圧電素子２１の電圧印加領域とは線対称となる領域に電圧が印加されるため、突起部３３の軌跡もＲ１とは線対称の楕円軌跡Ｒ２となり、ロータ２５（図２）は−方向に回転する。
このようなロータ２５の回転により、ロータ２５と一体の歯車２６１も回転し、歯車２
６１の回転に伴い歯車２６２が回転し、クロノグラフ秒針７Ａ（図１）が正方向または逆方向に駆動される。
【００７１】
なお、圧電振動体２０Ａの振動を検出して駆動制御を行ってもよく、この場合、ロータ２５の＋方向への駆動時には、駆動電圧が印加されない電極２３２，２３４を介して圧電振動体２０Ａの振動状態を示す電圧信号を検出し、ロータ２５の−方向への駆動時には、駆動電圧が印加されない電極２３１，２３５を介して圧電振動体２０Ａの振動状態を示す電圧信号を検出する。そして、検出した電圧信号に基づいて駆動周波数や駆動パルス幅などを制御すればよい。
【００７２】
［７．本実施形態による効果］
（１）時計１に搭載され電池を電源として動作する圧電アクチュエータ２０において、図３６に示したような圧電振動体２０Ａにおける振動エネルギ密度についての検証に基づき、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部を含む貫通孔３１０が補強板本体３１に形成されている。このような貫通孔３１０において、圧電素子２１における最大の振動エネルギを発揮させて振幅拡大を図りつつ、補強板本体３１における貫通孔３１０以外の部分により圧電素子２１の面外方向への変位を規制するので、縦振動の振幅が確実に拡大される。
これにより、同じ投入電力でもより負荷の大きい被駆動体（ロータ２５や歯車２６１，２６２、およびクロノグラフ秒針７Ａ）の駆動や、被駆動体を高速に駆動してクロノグラフ秒針７Ａのような比較的高速に駆動される秒針の駆動を実現できる。
他方、投入電力を減らしても所定の負荷の被駆動体を駆動可能となるため、電池容量を小さくすることができ、時計１の小型化および薄型化も促進できる。
【００７３】
（２）（１）の如く縦振動の振幅が拡大されることによって、縦振動により誘発する屈曲振動の振幅も拡大されるので、縦振動と屈曲振動との混合モードにおける圧電振動体２０Ａの楕円振動の軌跡をより大きくでき、振動効率をより向上させることができる。これにより、より負荷の高い被駆動体の駆動や、被駆動体をより高速に駆動することが可能となる。
【００７４】
（３）補強板本体３１に形成された貫通孔３１０は、圧電素子２１の長手方向に沿った中心線Ｙについて線対称に形成されているため、圧電素子２１の面外方向変位に対する補強板本体３１の規制力を中心線Ｙの両側で線対称に発揮させることができる。これにより、突起部３３が楕円軌跡Ｒ１を描く際の振動特性と、楕円軌跡Ｒ２を描く際の振動特性とが同等となり、ロータ２５を＋方向と−方向とにそれぞれ駆動した際の駆動特性を同等にすることができる。
【００７５】
（４）補強板本体３１における貫通孔３１０は、ロータ２５への突起部３３の当接によるロータ２５の反力を加味した寸法、位置および形状に形成されているため、圧電アクチュエータ２０の動作時における圧電素子２１の変位挙動に対応できる。すなわち、圧電アクチュエータ２０の動作時、ロータ２５の反力の影響により、圧電振動体２０Ａの振動特性が圧電振動体２０Ａ単体で振動させた際の振動特性とは多少ずれても、補強板本体３１によって圧電素子２１の面外方向への変位を規制しつつ、振幅を確実に拡大して良好な振動特性を実現できる。
【００７６】
〔第１実施形態の変形例〕
図８は、補強板本体３１の貫通孔３１０の内側空間に、補強板３０よりも弾性率の小さい部材３５を配置固定（接合などによる）した例を示す。部材３５は、例えば樹脂やはんだで形成された部材であり、弾性率が小さいため圧電素子２１が伸縮する際の抗力をほとんど持たず、貫通孔３１０の内部が空間とされた前記第１実施形態（図４）による効果と同様の効果を奏する。
また、このように貫通孔３１０に補強板本体とは別部材３５が配置されることにより、補強板本体３１の強度をより十分に確保することができる。
なお、図９のように部材３５が貫通孔３１０の一部にのみ設けられ、補強板本体３１に部材３５で囲まれた貫通孔３５０が形成されていてもよく、これによって振幅の拡大により寄与できる。
また、前記第１実施形態（図４）において、圧電素子２１と補強板本体３１とを接合する接着剤が貫通孔３１０の内部に流入した場合でも、この接着剤は補強板３０よりも弾性率が小さいため、本変形例と同様の効果を奏する。
【００７７】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態を説明する。本実施形態では、縦振動および屈曲振動の振幅を拡大することが可能な構成を示す。
図１０は、本実施形態の圧電振動体４０Ａを示す。本実施形態では、圧電素子２１に積層される補強板本体４１の形状のみが第１実施形態とは異なり、その他の構成は第１実施形態と同様に構成されている。
【００７８】
本実施形態の補強板本体４１は、前記第１実施形態と略同様の貫通孔３１０を有するとともに、補強板本体４１の幅方向両側でそれぞれ、圧電素子２１の長手方向に沿った外縁部２１Ａに対応する補強板本体４１の端縁から圧電素子２１の幅方向内側にくり貫かれて形成されたくり貫き孔４１１〜４１４を有している。これらのくり貫き孔４１１〜４１４は、中心線Ｙについて線対称に形成されており、かつ、圧電振動体４０Ａの振動時、図４０により導き出される様に屈曲振動によって生じる歪が最大となる点（箇所）Ｂ１，Ｂ２（屈曲振動の腹）に相当する位置にそれぞれ形成されている。
【００７９】
ここで、本実施形態の圧電振動体４０Ａの長手方向に沿った中心線Ｙにおける屈曲振動の振動挙動を検出すると、前記した図４１と略同様となり、圧電振動体４０Ａの平面中心位置から短辺までの距離を１００％としたとき約３７％の距離に圧電振動体幅方向の変位量（振幅）が極大となる点Ｐがある。そして図４０に示したように、圧電振動体４０Ａの幅方向における内側（中心側）の部分より外縁部の方の歪が大きくなることから、圧電振動体４０Ａにおいて、平面中心位置から短辺方向に３７％離れた上記点Ｐ位置での圧電振動体幅方向に沿った直線と上記外縁部（長辺）との交点位置であるＢ１、Ｂ２において、屈曲振動によって生じる歪が最大となる。すなわち、上記点（箇所）Ｂ１，Ｂ２（点Ｐをとる）位置が、圧電振動体４０Ａにおいて屈曲振動によって生じる歪が最大（屈曲振動のエネルギ密度が最大）となる箇所である。以上のように、図４０と図４１に基づいて、屈曲振動の歪が最大となる箇所は、Ｂ１、Ｂ２に相当することがわかる。
したがってこれら点Ｂ１，Ｂ２をそれぞれ含むようにくり貫き孔４１１〜４１４が形成されている。よって、くり貫き孔４１１〜４１４が第２くり貫き部となる。これらのくり貫き孔４１１〜４１４において、圧電素子２１がフリーで伸縮するので、圧電素子２１の屈曲振動により発生し得る最大の振動エネルギによる振幅拡大が可能となる。
なお、くり貫き孔４１１〜４１４および貫通孔３１０以外で圧電素子２１が補強板本体４１の表面に保持されることにより、圧電素子２１の面外方向への変位が規制されるため、圧電振動体２０Ａにおける縦振動および屈曲振動の振幅を略最大にできる。
【００８０】
ここで、くり貫き孔４１１〜４１４は、屈曲振動によって生じる歪が最大となる屈曲振動の点Ｂ１，Ｂ２それぞれの近傍部まで含んで開口しているので、突起部３３が当接するロータ２５（図２）の反力を受けて振動エネルギ密度分布が圧電振動体２０Ａ単体における振動エネルギ密度分布から変化した場合であっても、くり貫き孔４１１〜４１４には屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所が含まれている。
【００８１】
本実施形態の圧電振動体４０Ａは、前記第１実施形態と同様、縦振動および屈曲振動の混合モードによる楕円振動を励振するが、前述のように貫通孔３１０により縦振動の振幅および屈曲振動の振幅が拡大されるうえ、くり貫き孔４１１〜４１４によって屈曲振動の振幅が拡大されるため、振動効率がより一層向上する。
そのほか、本実施形態によっても第１実施形態と略同様の効果を奏する。
【００８２】
〔第２実施形態の変形例〕
図１１は、補強板本体４１の貫通孔３１０およびくり貫き孔４１１〜４１４の内側空間にそれぞれ、樹脂やはんだで形成された部材３５を配置固定した例を示す。部材３５は、補強板３０よりも弾性率が小さいため、貫通孔３１０およびくり貫き孔４１１〜４１４の内部が空間とされた前記第２実施形態（図１０）による効果と同様の効果を奏し、また、このように貫通孔３１０およびくり貫き孔４１１〜４１４に部材３５が配置されることにより、補強板本体４１の強度をより十分に確保することができる。
なお、この部材３５は、貫通孔３１０の一部や各くり貫き孔４１１〜４１４のそれぞれの一部にのみ設けられていてもよい。例えば、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所（点Ｂ１，Ｂ２）には部材３５を設けずに開口させてもよく、これにより振幅拡大を図ることができる。
また、前記第２実施形態（図１０）において、圧電素子２１と補強板本体４１とを接合する接着剤が貫通孔３１０やくり貫き孔４１１〜４１４の内部に流入した場合でも、この接着剤は補強板３０よりも弾性率が小さいため、本変形例と同様の効果を奏する。
【００８３】
〔第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態を説明する。本実施形態では、縦振動および屈曲振動の振幅を拡大することが可能な構成を示す。
図１２は、本実施形態の圧電振動体４５Ａを示す。本実施形態では、圧電素子２１に積層される補強板本体４６の形状のみが前記各実施形態とは異なり、その他の構成は前記各実施形態と同様に構成されている。
【００８４】
補強板本体４６は、圧電素子２１の平面中心部に積層されかつ貫通孔３１０が形成された中央部４６１と、圧電素子２１の長手方向における一端部から他端部までの間で中央部４６１を経由して延びる幹線部４６２と、幹線部４６２に交差するように形成される複数の枝部４６３とを有して魚の骨に似た形状とされている。
枝部４６３は、幹線部４６２の一端４６２Ａと中央部４６１との間、および幹線部４６２の他端４６２Ｂと中央部４６１との間のそれぞれに３つずつ、合計６つ設けられている。
【００８５】
このような補強板本体４６では、幹線部４６２の一端４６２Ａ、他端４６２Ｂ、各枝部４６３、および中央部４６１における隣り合う２つの間がいずれも、圧電素子２１の長手方向に沿った外縁部２１Ａに対応する位置から幹線部４６２に向かってくり貫かれており、これによってくり貫き孔４７１〜４８２がそれぞれ形成されている。これらのくり貫き孔４７１〜４８２は中心線Ｙについて線対称に形成されている。
また、くり貫き孔４７２，４７８は、屈曲振動によって生じる歪が最大となる点（箇所）Ｂ１（上述したように補強板本体４６におけるＰ点位置での長辺部位置）を含んで形成され、一方、くり貫き孔４７５，４８１は、屈曲振動によって生じる歪が最大となる点（箇所）Ｂ２（上述したように補強板本体４６におけるＰ点位置での長辺部位置）を含んで形成されている。したがってくり貫き孔４７２，４７８、４７５、４８１が第２くり貫き部となる。
さらに、くり貫き孔４７１〜４８２の長さＬ１は、圧電素子２１の長さの７％以下（好ましくは３％以上）の長さとされ、かつくり貫き孔４７１〜４８２の幅Ｗ１は、圧電素子２１の幅の３９％以下（好ましくは１０％以上）の幅とされている。くり貫き孔４７１〜４８２が上記範囲に配置されていると、補強板の強度が確保されるとともに、振動時にＺ軸方向の振動成分が減少し、振動効率が向上するものである。
【００８６】
なお、くり貫き孔４７１〜４８２のそれぞれは、突起部３３が当接するロータ２５（図２）の反力を受けて振動エネルギ密度分布が変化した場合を加味してその形状、位置および寸法が決められている。
これらのくり貫き孔４７１〜４８２において、圧電素子２１がフリーで伸縮するため、圧電素子２１の屈曲振動により発生し得る最大の振動エネルギによる振幅拡大が可能となる。
【００８７】
図１３〜図１６を参照し、本実施形態の圧電振動体４５Ａの振動挙動について説明する。図１３は、圧電振動体４５Ａが備える補強板を示し、図１４は、圧電振動体４５Ａの斜視図である。ここで、補強板の補強板本体４６にくり貫き孔４７１〜４８２が形成された部分には、補強板本体４６と圧電素子２１とが接触していない非接触部４９が形成されている。この非接触部４９は、くり貫き孔４７１〜４８２にそれぞれ対応する位置に形成されている。
図１５は、圧電振動体４５Ａの各圧電素子２１における電極２３２，２３３，２３４（図３）に電圧を印加し、電極２３１，２３５（図３）には電圧を印加せずに圧電振動体４５Ａを振動させた状態を示す。なお、図１５は、圧電振動体４５Ａにロータなどを当接させることなく、圧電振動体４５Ａを無負荷で振動させた状態を示している。
【００８８】
図１５は、圧電振動体４５Ａの振動状態をソフトウェアでシミュレーションした結果を示している。図１６は、振動時の圧電振動体４５Ａにおける圧電素子２１のみを表示した図である。これらの図１５および図１６から、圧電振動体４５Ａは、非接触部４９のみならず圧電素子２１と補強板本体４６とが接触している部分も含めて全体的に面内方向に振動し、面外方向（当該方向にはＺ方向が含まれる）への振動（面外振動）が殆ど無いことがわかる。前述した大きなくり貫き部が形成された補強板に係る図３４および図３５では、非接触部１０３における面外振動が大きく、かつ非接触部１０３以外では補強板１０１と圧電素子１０２との接触によって振動が妨げられるために面内方向の振動効率が低かった。このように、図３４の圧電振動体の挙動と本実施形態の圧電振動体４５Ａの挙動とは顕著に相違する。
本実施形態ではくり貫き孔４７１〜４８２のそれぞれにおける補強板本体４６の開口領域の長さＬ１が圧電素子２１の長さの７％以下（好ましくは３％以上）に留まり、かつくり貫き孔４７１〜４８２のそれぞれにおける補強板本体４６の開口領域の幅Ｗ１が圧電素子２１の幅の３９％以下（好ましくは１０％以上）に留まることにより、くり貫き孔４７１〜４８２や貫通孔３１０以外の補強板本体４６の部分において圧電素子２１が保持される。その結果、面外振動を規制しつつ、振動を妨げずに振動効率を向上させることが可能となる。このくり貫き効果は、くり貫き孔による開口領域の長さＬ１が上記３％以上、かつくり貫き孔による開口領域の幅Ｗ１が上記１０％以上である場合に発揮される。一方、長さＬ１が上記７％を上回るあるいは幅Ｗ１が上記３９％を上回る場合には補強板の強度が弱くなるため面外振動の規制力が低下し、その分、振幅が減殺される。
【００８９】
図１７のグラフは、本実施形態の圧電振動体４５Ａの振動振幅（実線）と、補強板にくり貫き部が形成されていない圧電振動体の振動振幅（破線）とをそれぞれ示す。振動振幅を破線で示した圧電振動体は、補強板にくり貫き部が形成されていない点を除いて本実施形態の圧電振動体と同様に形成されている。図１７のグラフの横軸は圧電素子に印加する駆動電圧の周波数である。縦振動の共振点に対応する縦共振周波数ｆｒ１と、屈曲振動の共振点に対応する屈曲共振周波数ｆｒ２との間の適宜な周波数の駆動電圧を印加することにより、縦振動の振幅と屈曲振動の振幅との両方を大きくでき、これによって振動効率が向上する。図１７における上側の表は、図１７のグラフにおける駆動周波数の各目盛に対応する圧電振動体４５Ａの振動振幅を示し、図１７における下側の表は、くり貫き部が形成されていない圧電振動体の振動振幅を示す。
ここで、図１７に示したように、実線で示した圧電振動体４５Ａの振動振幅は、くり貫き部が形成されていない圧電振動体の振動振幅よりも大きい。すなわち、上述のように面外振動が規制され、振動が妨げられないことによって振動振幅が大きくなるので、圧電振動体４５Ａの突起部３３が描く楕円軌跡も大きくなり、これによってロータ２５は高効率で駆動される。
以上のように本実施形態の圧電振動体４５Ａは振動効率が高く、圧電振動体４５Ａとロータ２５とを有して構成される圧電アクチュエータの停止トルクはくり貫き孔を開けない補強板を用いた圧電振動体の場合に対して１５％〜２０％程度向上する。
【００９０】
本実施形態の圧電振動体４５Ａは、前記第２実施形態とほぼ同様に、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部と、屈曲振動によって生じる歪が最大となる点Ｂ１，Ｂ２とを含んで補強板本体４６が開口されているので、第２実施形態と略同様の効果を奏する。加えて、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
（５）補強板本体４６がくり貫かれる寸法が圧電素子２１の長さの７％以下、かつ幅の３９％以下とされることで、補強板本体４６によって圧電素子２１の面外方向への変位を確実に規制しつつ、振動を妨げずに振動効率を向上させることが可能となる。
【００９１】
〔第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態を説明する。本実施形態では、縦振動および屈曲振動の振幅を拡大することが可能な構成を示す。
図１８は、本実施形態の圧電振動体５０Ａを示す。本実施形態では、圧電素子２１に積層される補強板本体５１の形状のみが前記各実施形態とは異なり、その他の構成は前記各実施形態と同様に構成されている。
【００９２】
本実施形態の補強板本体５１は、圧電素子２１の平面視における外周部全周に沿った略矩形枠状の輪郭部５１１を有している。補強板本体５１はこの輪郭部５１１を残してくり貫かれ、輪郭部５１１の内側には１つの開口５１Ａが形成されている。
この開口５１Ａは、突起部３３が当接するロータ２５（図２）の反力を受けて振動エネルギ密度分布が圧電振動体５０Ａ単体における振動エネルギ密度分布から変化した場合でも、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部と、屈曲振動によって生じる歪が最大となる点Ｂ１，Ｂ２の近傍の箇所（屈曲振動によって生じる歪が略最大となる点Ｂ１´，Ｂ２´）を含むように形成されている。つまり、開口５１Ａは、第１くり貫き部と第３くり貫き部とを兼ねている。この開口５１Ａにおいて、圧電素子２１がフリーで伸縮するので、圧電素子２１の縦振動および屈曲振動により発生し得る最大の振動エネルギによる振幅拡大が可能となる。
なお、屈曲振動によって生じる歪が最大となる点（箇所）Ｂ１，Ｂ２は、輪郭部５１１上にある。また、開口５１Ａは、中心線Ｙについて線対称に形成されている。
ここで、開口５１Ａの幅は、好ましくは補強板本体５１の幅の４０％から７８％、より好ましくは５０％から６０％であり、また、開口５１Ａの長さは、好ましくは補強板本体５１の長さの４０％から８０％、より好ましくは５０％から６０％である。
【００９３】
本実施形態の圧電振動体５０Ａは、前記第２実施形態とほぼ同様に、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部と、屈曲振動によって生じる歪が略最大となる点Ｂ１´，Ｂ２´とを含んで補強板本体５１が開口されているので、第２実施形態と略同様の効果を奏する。加えて、本実施形態によれば、次のような効果を奏する。
（６）輪郭部５１１が形成されていることにより、補強板本体５１の部材強度が向上し、面内方向に対するねじり強度を大きくできる。
【００９４】
（７）また、圧電素子２１の外周部に沿った輪郭部５１１を有することで、圧電振動体５０Ａの製造工程において、圧電素子２１と補強板５Ａとを積層する際に補強板５Ａの位置と圧電素子２１の位置とを揃えることが容易となる。すなわち、圧電振動体５０Ａの生産性を向上させ、特性のばらつきも抑えることができる。
【００９５】
（８）前記のような貫通孔とくり貫き孔とが連通した１つの開口５１Ａが形成され、この開口５１Ａの部分が大きく開放されるので、圧電素子２１の変位が妨げられることを極力防止できる。
【００９６】
〔第４実施形態の変形例〕
図１９は、補強板本体５１の輪郭部５１１´内側に形成された開口５１Ａ´の内側空間にそれぞれ、樹脂やはんだで形成された部材３５を配置固定した例を示す。部材３５は、補強板５Ａよりも弾性率が小さいため、開口５１Ａの内部が空間とされた前記構成（図１８）による効果と同様の効果を奏し、また、このように開口５１Ａ´が大きく形成されていても、部材３５が配置されることにより、補強板本体５１の強度をより十分に確保することができる。このため、開口５１Ａ´の長さは図１８の開口５１Ａの長さよりも長くなっており、この広い開口５１Ａ´において圧電素子２１はフリーで伸縮することができる
から、振動効率を良好にできる。
なお、この部材３５は、縦振動の節と屈曲振動の節とが重なり一致する箇所（圧電素子２１の平面中心）に相当する部分が開口されていてもよい。
また、前記第４実施形態では、輪郭部５１１が圧電素子２１の外周全周に沿って設けられていたが、輪郭部５１１の一部が分断されている場合も前記骨格が構成されるため、このような構成でもよい。
【００９７】
〔第５実施形態〕
次に、本発明の第５実施形態を説明する。本実施形態では、縦振動および屈曲振動の振幅を拡大することが可能な構成を示す。
図２０は、本実施形態の圧電振動体５５Ａを示す。本実施形態では、圧電素子２１に積層される補強板本体５６の形状のみが前記各実施形態とは異なり、その他の構成は前記各実施形態と同様に構成されている。
【００９８】
本実施形態の補強板本体５６は、略矩形状の輪郭部５１１と、輪郭部５１１の各長辺部５１１Ａ，５１１Ｂの間を圧電素子２１の幅方向に沿って連結するように形成される複数の連結部５６１〜５６４とを有して略はしご状に形成されている。連結部５６１〜５６４は、圧電素子２１の長さを二等分する直線Ｘ−Ｘの両側それぞれで２つずつ設けられている。
このような補強板本体５６において、輪郭部５１１と各連結部５６１〜５６４とに囲まれた貫通孔５６Ａおよびくり貫き孔５６Ｂ〜５６Ｅのそれぞれが中心線Ｙについて線対称に形成されている。貫通孔５６Ａは、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所を含んで形成されており、第１くり貫き部として機能する。
また、くり貫き孔５６Ｃ，５６Ｄは、屈曲振動によって生じる歪が略最大となる点（箇所）Ｂ１´，Ｂ２´を含んで形成されており、第３くり貫き部として機能する。
【００９９】
なお、貫通孔５６Ａ、くり貫き孔５６Ｂ〜５６Ｅのそれぞれは、突起部３３が当接するロータ２５（図２）の反力を受けて振動エネルギ密度分布が圧電振動体５５Ａ単体における振動エネルギ密度分布から変化した場合を加味してその形状、位置および寸法が決められている。
また、くり貫き孔５６Ｂ〜５６Ｅおよび貫通孔５６Ａのそれぞれの長さＬ２は、圧電素子２１の長さの１５％以下（好ましくは５％以上）の長さとされ、かつくり貫き孔５６Ｂ〜５６Ｅおよび貫通孔５６Ａのそれぞれの幅Ｗ２は、圧電素子２１の幅の７８％以下（好ましくは４０％以上）の幅とされている。
これらの貫通孔５６Ａ、くり貫き孔５６Ｂ〜５６Ｅにおいて、圧電素子２１がフリーで伸縮するので、圧電素子２１の縦振動および屈曲振動により発生し得る最大の振動エネルギによる振幅拡大が可能となる。
【０１００】
本実施形態の圧電振動体５５Ａは、前記第４実施形態とほぼ同様に、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部と、屈曲振動によって生じる歪が略最大となる点Ｂ１´，Ｂ２´とを含んで形成されているので、第３実施形態と略同様の効果を奏する。
（９）加えて、輪郭部５１１の両長辺部５１１Ａ，５１１Ｂが支柱となり、これら長辺部５１１Ａ，５１１Ｂと連結部５６１〜５６４とによって骨格が形成されるので、この骨格により、圧電素子２１の面外方向への変位を良好に規制できる。これによって振幅を確実に拡大して振動効率をより向上させることが可能となる。
【０１０１】
（１０）くり貫き孔５６Ｂ〜５６Ｅおよび貫通孔５６Ａのそれぞれの寸法が圧電素子２１の寸法に対して長さ１５％以下（好ましくは５％以上）、幅７８％以下（好ましくは４０％以上）となっているので、補強板本体５６による圧電素子２１の面外方向への変位を確実に規制することができる。
【０１０２】
なお、本実施形態の変形例として、貫通孔５６Ａおよびくり貫き孔５６Ｂ〜５６Ｅのすべてに、或いはいずれかに補強板３０とは別部材を配置してもよい。
【０１０３】
〔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。
本実施形態における圧電振動体は、被駆動体に当接される突起部の形状が前記各実施形態とは相違する。なお、本実施形態では、縦振動および屈曲振動の振幅を拡大できる構成を示す。
図２１は、日表示装置８に組み込まれた圧電アクチュエータ８０を示す。圧電アクチュエータ８０では、補強板８１０の表裏の各圧電素子２１のいずれにも、分割されていない単一の電極２３０が形成されており、この電極２３０と補強板８１０との間で電圧が印加される。
図２２は、圧電振動体８０Ａにおける補強板８１０の形状を示す。補強板８１０は、第２実施形態（図１０）と略同様の補強板本体８１と、補強板本体８１の長辺側の側面部に連設される支持部８２と、補強板本体８１の短辺部にそれぞれ設けられる突起部８３，８４とを有している。図２２の貫通孔３１０およびくり貫き孔４１１〜４１４のそれぞれの形状位置は、図１０の貫通孔３１０およびくり貫き孔４１１〜４１４のそれぞれの形状位置と同様である。上記くり貫き孔４１１〜４１４が第２くり貫き部となる。
ここで、突起部８３，８４は、中心線Ｙから互いに反対方向に離間した位置に配置されており、この突起部８３，８４の位置による重量アンバランスで生じたモーメントによって屈曲振動が誘起する。これによって圧電振動体８０Ａは縦振動および屈曲振動を励振する。そして、突起部８３が描く楕円軌跡Ｒ１により、ロータ７８（図２１）は所定方向に駆動される。
以上の本実施形態によれば、第２実施形態と略同様の効果を奏する。
【０１０４】
〔第７実施形態〕
次に、本発明の第７実施形態を説明する。本実施形態では、主として屈曲振動の振幅を拡大することが可能な構成を示す。
図２３は、本実施形態の圧電振動体６０Ａを示す。本実施形態では、圧電素子２１に積層される補強板本体６１の形状のみが前記各実施形態とは異なり、その他の構成は前記各実施形態と同様に構成されている。
【０１０５】
補強板本体６１は、圧電素子２１の平面中心部に積層されかつ支持部３２と連設された中央部６１１と、圧電素子２１の長手方向における一端部から他端部まで中央部６１１を介して延びる幹線部６１２と、幹線部６１２に交差するように形成される各枝部６１３とを有している。
枝部６１３は、幹線部６１２の一端６１２Ａと中央部６１１との間、および幹線部６１２の他端６１２Ｂと中央部６１１との間のそれぞれに１つずつ、合計２つ設けられ、各枝部６１３の圧電素子２１の外縁部２１Ａと重なる先端部は、略Ｔ字状とされて圧電素子２１の長手方向に肉付けされている。
【０１０６】
このような補強板本体６１では、幹線部６１２の一端６１２Ａ、他端６１２Ｂ、各枝部６１３、および中央部６１１における隣り合う２つの間がいずれも、圧電素子２１の長手方向に沿った外縁部２１Ａに対応する位置から幹線部６１２に向かってくり貫かれており、くり貫き孔６２１〜６２８がそれぞれ形成されている。これらのくり貫き孔６２１〜６２８は中心線Ｙについて線対称に形成されている。
また、くり貫き孔６２２，６２３，６２６，６２７は、上述した屈曲振動によって生じる歪が最大となる点Ｂ１またはＢ２を含んで形成されている。したがって、上記くり貫き孔６２２、６２３、６２６、６２７が第２くり貫き部となる。
【０１０７】
なお、くり貫き孔６２１〜６２８のそれぞれは、突起部３３が当接するロータ２５（図２）の反力を受けて振動エネルギ密度分布が圧電振動体６０Ａ単体における振動エネルギ密度分布から変化した場合を加味してその形状、位置および寸法が決められている。
これらのくり貫き孔６２１〜６２８において、圧電素子２１がフリーで伸縮するので、圧電素子２１の屈曲振動により発生し得る最大の振動エネルギによる振幅拡大が可能となる。なお、本実施形態の圧電振動体６０Ａは、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部に開口を有していないが、くり貫き孔６２１〜６２８において圧電素子２１がフリーで伸縮するため、縦振動の振幅拡大にも寄与できる。
【０１０８】
本実施形態の圧電振動体６０Ａは、屈曲振動によって生じる歪が略最大となる点Ｂ１，Ｂ２を含んで形成されており、前記（３）、（４）の効果に加えて、次のような効果を奏する。
（１´）時計１に搭載され電池を電源として動作する圧電アクチュエータ２０において、図４０、図４１に示したような圧電振動体２０Ａにおける振動エネルギ密度についての考察に基づき、屈曲振動によって生じる歪が最大となる点Ｂ１，Ｂ２を含むくり貫き孔６２１〜６２８が補強板本体３１に形成されている。このようなくり貫き孔６２１〜６２８において、圧電素子２１における最大の振動エネルギを発揮させて振幅拡大を図りつつ、補強板本体３１におけるくり貫き孔６２１〜６２８以外の部分により圧電素子２１の面外方向への変位を規制するので、屈曲振動の振幅が確実に拡大される。
これにより、同じ投入電力でもより負荷の大きい被駆動体（ロータ２５や歯車２６１，２６２、およびクロノグラフ秒針７Ａ）の駆動や、被駆動体を高速に駆動してクロノグラフ秒針７Ａのような比較的高速に駆動される秒針の駆動を実現できる。
他方、投入電力を減らしても所定の負荷の被駆動体を駆動可能となるため、電池容量を小さくすることができ、時計１の小型化および薄型化も促進できる。
【０１０９】
（１１）幹線部６１２が支柱となり、幹線部６１２、中央部６１１、および枝部６１３によって骨格が形成されるので、この骨格により、圧電素子２１の面外方向への変位を良好に規制できる。これによって振動効率をより向上させることが可能となる。
【０１１０】
〔第７実施形態の変形例〕
図２４は、補強板本体６１におけるくり貫き孔６２１´〜６２８´にそれぞれ、樹脂やはんだで形成された部材３５を配置固定した例を示す。部材３５は、補強板本体６１よりも弾性率が小さいため、各くり貫き孔６２１´〜６２８´が空間とされた前記構成（図２３）による効果と同様の効果を奏し、また、このようにくり貫き孔６２１´〜６２８´が形成され補強板本体６１におけるくり貫き面積が広くても、部材３５が配置されることにより、補強板本体６１の強度をより十分に確保することができる。このため、各枝部６１３´の先端部は、Ｔ字状とはされていない。
【０１１１】
〔第８実施形態〕
次に、本発明の第８実施形態を説明する。本実施形態は、第７実施形態における枝部の数を増やした態様を示し、主として屈曲振動の振幅を拡大することが可能な構成を示す。
図２５は、本実施形態の圧電振動体６５Ａを示す。本実施形態では、圧電素子２１に積層される補強板本体６６の形状のみが前記各実施形態とは異なり、その他の構成は前記各実施形態と同様に構成されている。
【０１１２】
補強板本体６６は、第７実施形態（図２３）と略同様に、中央部６１１と、幹線部６１２と、幹線部６１２に交差するように形成される各枝部６６３とを有している。
ここで、枝部６６３は、幹線部６１２の一端６１２Ａと中央部６１１との間、および幹線部６１２の他端６１２Ｂと中央部６１１との間のそれぞれに３つずつ、合計６つ設けられている。
【０１１３】
このような補強板本体６６では、幹線部６１２の一端６１２Ａ、他端６１２Ｂ、各枝部６６３、および中央部６１１における隣り合う２つの間がいずれも、圧電素子２１の長手方向に沿った外縁部２１Ａに対応する位置から幹線部６１２に向かってくり貫かれており、これによってくり貫き孔６７１〜６８２がそれぞれ形成されている。これらのくり貫き孔６７１〜６８２は中心線Ｙについて線対称に形成されている。
また、くり貫き孔６７２，６７８は、屈曲振動によって生じる歪が最大となる点Ｂ１を含んで形成され、くり貫き孔６７５，６８１は、屈曲振動によって生じる歪が最大となる点Ｂ２を含んで形成されている。したがって、上記くり貫き孔６７２，６７８、６７５，６８１は、第２くり貫き部である。
【０１１４】
なお、くり貫き孔６７１〜６８２のそれぞれは、突起部３３が当接するロータ２５（図２）の反力を受けて振動エネルギ密度分布が圧電振動体６５Ａ単体における振動エネルギ密度分布から変化した場合を加味してその形状、位置および寸法が決められている。
ここで、くり貫き孔６７１〜６８２の長さＬ１は、圧電素子２１の長さの７％以下（好ましくは３%以上）の長さとされ、かつくり貫き孔６７１〜６８２の幅Ｗ１は、圧電素子２１の幅の３９％以下（好ましくは１０%以上）の幅とされている。
これらのくり貫き孔６７１〜６８２において、圧電素子２１がフリーで伸縮するので、圧電素子２１の屈曲振動により発生し得る最大の振動エネルギによる振幅拡大が可能となる。なお、本実施形態の圧電振動体６５Ａは、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部に開口を有していないが、くり貫き孔６７１〜６８２において圧電素子２１がフリーで伸縮するため、縦振動の振幅拡大にも寄与できる。
【０１１５】
本実施形態によれば、第７実施形態で述べた効果に加えて、次のような効果を奏する。（１２）補強板本体６６がくり貫かれる寸法が前記の比率以下とされることで、補強板本
体６６によって圧電素子２１の面外方向への変位を確実に規制することができる。
【０１１６】
〔第９実施形態〕
次に、本発明の第９実施形態について説明する。前記各実施形態における圧電振動体は、線対称に形成されていたが、線対称でない圧電振動体の例を本実施形態で示す。なお、本実施形態では、主として屈曲振動の振幅を拡大できる構成を示す。
［１．全体構成］
図２６は、本実施形態における携帯機器としての時計の平面図である。
本実施形態の時計は、計時手段としてのムーブメント２と、計時情報表示部としての文字板３、時針４、分針５、秒針６とを備えたアナログ表示式の腕時計（ウォッチ）である。
文字板３の３時位置には、略矩形状の窓部３Ａが設けられ、この窓部３Ａからは、文字板３の裏側に設けられた日車７４の回転により、日車７４に印字された日が順次表示される。
【０１１７】
なお、時計は電子時計（クォーツ時計）として構成されており、時針４、分針５、秒針６の駆動機構として、図示を省略するが、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、駆動輪列とがムーブメント２にそれぞれ組み込まれている。
【０１１８】
［２．日表示装置の構造］
図２７は、ムーブメント２を文字板３が設けられる側から見た平面図であり、図２８は、図２７の部分拡大図である。ムーブメント２には、窓部３Ａ（図２６）から日を表示する日表示装置７が組み込まれている。
日表示装置７は、圧電振動体７０Ａおよびロータ７８を有する圧電アクチュエータ７０を駆動源として、その駆動力を減速しつつ伝達する日回し中間車７１，７２および日回し車７３と、日回し車７３により回転する日車７４とを有して構成されている。
これらの圧電アクチュエータ７０、日回し中間車７１，７２、および日回し車７３、日車７４は、地板７５の表側（文字板３側）にそれぞれ設けられる。
一方、地板７５の裏側には、時針４、分針５、秒針６などを駆動する駆動輪列や、電池などが設けられている。
【０１１９】
日回し中間車７１には、ロータ７８上部のロータかな７８Ａが噛合しており、日回し中間車７１は、ロータ７８の回転に連動して回転する。
日回し中間車７２は、大径部７２１と小径部７２２とから構成されている。大径部７２１には、日回し中間車７１が噛合している。また、小径部７２２は、大径部７２１よりも若干小径の円板状であり、大径部７２１に対し、同心をなすように固着されている。この小径部７２２の外周面には１つの切欠部７２２Ａが形成されている。
【０１２０】
日回し車７３は、歯数が５つの歯車であり、その回転軸７３１は、地板７５に形成された孔７５Ａに遊挿されている。孔７５Ａは、日車７４の周回方向に沿って長孔状に形成されている。回転軸７３１は、地板７５に固定された板ばね７３２によって図２７における右上方向、すなわち日回し中間車７２側に付勢されている。そして、日回し中間車７２の１回転に伴い、日回し車７３の歯が日回し中間車７２の切欠部７２２Ａに嵌まり込んで１歯分回転することで、日回し車７３は１歯送られ、窓部３Ａ（図２６）から表示される日が変更される。
なお、日回し車７３は日車７４の内歯７４１に噛合しており、板ばね７３２の付勢作用によって日車７４の揺動も防止される。
【０１２１】
日車７４は、周上に「１」〜「３１」までの数字が印字されたリング状の歯車であり、ムーブメント２の外周部に配置されている。
このような日表示装置７では、日の変わり目（２４時）に圧電アクチュエータ７０が動作し、ロータ７８、日回し中間車７１，７２が順次回転し、日回し車７３が切欠部７２２Ａと係合して回転することにより、日車７４が１日分回転する。
【０１２２】
［３．圧電アクチュエータの構造］
（ロータの構成）
圧電アクチュエータ７０を構成するロータ７８は、ロータ支持体７８０に回転自在に保持されている。ロータ支持体７８０は、ロータ７８の表裏を挟む断面コ字状に形成されるとともに、ピン７８１を中心に地板７５に軸支されている。また、ロータ支持体７８０は、別のピン７８２を備えており、このピン７８２に地板７５の軸７５Ｂに巻回された付勢手段としての押圧ばね７８３が当接することによって、図２８中、反時計回りに（圧電振動体７０Ａ側に）付勢されている。
【０１２３】
（圧電振動体の構成）
図２８に示すように、圧電振動体７０Ａは、前記各実施形態と同様の圧電素子２１を備えるが、図２９に示すように、補強板７９の形状が前記各実施形態とは相違する。
図２９に示すように、補強板本体７９０は、圧電素子２１の平面中心部に積層されかつ支持部３２と連設された中央部６１１と、中央部６１１の両側にそれぞれ延びる幹線部７９１，７９２と、幹線部７９１，７９２にそれぞれ交差するように形成される各枝部７９３，７９４とを有している。
各幹線部７９１，７９２は、圧電素子２１の平面中心に対し点対称に設けられ、各枝部７９３，７９４において圧電素子２１の外縁部２１Ａと重なる先端部は、略Ｔ字状とされて圧電素子２１の長手方向に肉付けされている。
【０１２４】
このような補強板本体７９０には、圧電素子２１の長手方向に沿った外縁部２１Ａに対応する位置から幹線部７９１，７９２に向かってくり貫かれたくり貫き孔７９Ａ〜７９Ｈがそれぞれ形成されている。これらのくり貫き孔７９Ａ〜７９Ｈは圧電素子２１の平面中心について点対称に形成されている。
また、くり貫き孔７９Ｂ，７９Ｆは、上述した屈曲振動によって生じる歪が最大となる点Ｂ１を含んで形成され、くり貫き孔７９Ｃ，７９Ｇは、上述した屈曲振動によって生じる歪が最大となる点Ｂ２を含んで形成されている。したがって、くり貫き孔７９Ｂ，７９Ｆ、７９Ｃ，７９Ｇが、第２くり貫き部となる。
【０１２５】
なお、くり貫き孔７９Ａ〜７９Ｈのそれぞれは、突起部３３が当接するロータ２５（図２）の反力を受けて振動エネルギ密度分布が圧電振動体７０Ａ単体における振動エネルギ密度分布から変化した場合を加味してその形状、位置および寸法が決められている。
【０１２６】
［４．圧電振動体の作用］
本実施形態の圧電振動体７０Ａでは、電極２３１，２３３，２３５（図２８）と補強板７９とに電位を印加することで、縦振動および屈曲振動が合成された混合モードで振動し、突起部３３は楕円軌跡Ｒ１を描いてロータ７８（図２８）を所定の方向に駆動する。この際、電位印加されない電極２３２，２３４は振動状態の検出電極として使用される。
ここで、くり貫き孔７９Ａ〜７９Ｈにおいて、圧電素子２１がフリーで伸縮するので、圧電素子２１の屈曲振動により発生し得る最大の振動エネルギによる振幅拡大が可能となる。なお、本実施形態の圧電振動体６０Ａは、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部に開口を有していないが、くり貫き孔７９Ａ〜７９Ｈにおいて圧電素子２１がフリーで伸縮するため、縦振動の振幅拡大にも寄与できる。
【０１２７】
本実施形態によれば、第７実施形態（図２３）と略同様の効果を奏する。
なお、本実施形態において、線分Ａの一部を含む貫通孔を中央部６１１に形成してもよい。
この場合、第３実施形態（図１２）と略同様の効果を奏する。
【０１２８】
〔本発明の変形例〕
なお、本発明は前記各実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で任意に構成の改良および変形が可能である。
例えば、前記図２０に示した構成を改変して図３０のようにしてもよい。図３０の構成においても、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部と、屈曲振動によって生じる歪が略最大となる点Ｂ１´，Ｂ２´とが開口されているから、図２０に示した第５実施形態と略同様の効果を奏する。
また、図１９に示した構成に連結部を付加して図３１のようにしてもよい。この連結部５６１，５６４により、補強板本体５１のねじり強度がより向上する。
さらに、図１８に示した構成では、縦振動によって生じる歪が最大となる線分Ａの一部、および屈曲振動によって生じる歪が略最大となる点Ｂ１´，Ｂ２´のいずれも、１つの開口５１Ａに含まれていたが、これに限らず、例えば図３０のように、これらの線分Ａの一部，Ｂ１´，Ｂ２´が別々に開口されていてもよい。
さらに、前記各実施形態における補強板の支持部は、圧電振動体の長辺の中央部付近に形成されていたが、支持部の形成箇所は、前記実施形態に限定されるものではない。たとえば、補強板における支持部の形成箇所は、圧電振動体の長辺の中央部から多少短辺側に移動した位置でもよく、あるいは圧電振動体の短辺の中央付近でもよい。また、前記各実施形態における補強板の支持部は、圧電振動体の幅方向両側にそれぞれ設けられていても、片側のみに設けられていてもいずれでもよい。なお、圧電振動体の一方の短辺部に支持部が形成されていてもよい。
このように、補強板における支持部の数、形成箇所は前記実施形態には限定されず、支持部の数、形成箇所に応じて縦振動の節、腹、屈曲振動の節、腹のそれぞれの位置が前述の説明とは異なる場合がある。このような場合においても、図３６、図４０、および図４１などを参照して説明した内容と同様にして、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所や、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所を特定することができる。例えば、屈曲振動では、圧電素子や補強板の平面形状、縦横寸法比、駆動周波数、電極形成個数や電極の配置などによって、図３７の圧電振動体の中心点Ｏから短辺までにおいて図４１の点Ｐ（屈曲振動における圧電振動体幅方向の変位量が極大となる箇所）に相当する位置が複数箇所有る場合がある。その場合において、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所（上記Ｐ位置と最大歪部（図４０参照）を共に満足する箇所）に対応した補強板位置に前述の第２くり貫き部あるいは第３くり貫き部を形成することも本発明に含まれるものである。その場合も前述した圧電振動体の振動効率を向上することができるという本発明の作用効果を発揮することができる。そして、これら縦振動によって生じる歪が最大となる箇所や、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所に基づいて、第１くり貫き部、第２くり貫き部、および第３くり貫き部が形成される。
【０１２９】
前記各構成において、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所や、屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所は、補強板と圧電素子との積層体である圧電振動体の全体の振幅（変位量）や歪に基づいて特定されており、このように特定された歪が最大となる箇所に対応する補強板の位置にくり貫き部が形成されていた。ただし、圧電振動体全体の振幅や歪に限らず、圧電素子単体や補強板単体の振幅や歪に基づいて、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所や屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所が特定されていてもよい。圧電素子単体や補強板単体の振幅や歪は、ソフトウェアでシミュレーションすることなどによって検出することができ、その検出データは、図３６、図４０、および図４１などにおけるデータに類似する。すなわち、圧電素子単体の歪や振幅、および補強板単体の歪や振幅は、図３６、図４０、および図４１と同じ傾向を示す。
ここで、前記各実施形態では、くり貫かれていない状態の基本形状が矩形である補強板に、同じく矩形の圧電素子が積層されており、圧電素子の幅および長さと、補強板の基本形状の幅および長さとが略一致し、圧電素子の四辺と補強板の基本形状の四辺とのそれぞれの位置が略一致していた。このような構成以外に、本発明には、圧電素子の形状と補強板の基本形状とが相違する構成や、圧電素子の縦横寸法と補強板の基準形状の縦横寸法とが相違する構成も含まれる。
すなわち、本発明には、矩形の圧電素子の幅寸法と基本形状が矩形である補強板の幅寸法とが相違しており、圧電素子の長辺に沿った外縁部の位置と、補強板の基本形状の長辺に沿った外縁部の位置とが一致しない構成も含まれる。このような構成においても、前述と同様に、圧電振動体全体の振幅・歪または圧電素子単体の振幅・歪に基づいて、縦振動によって生じる歪が最大となる箇所や屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所が特定されるから、このように特定された歪が最大となる箇所に対応する補強板の位置にくり貫き部が形成されていればよい。
例えば、補強板の基本形状の幅が圧電素子の幅よりも狭く、圧電振動体の屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所が補強板の外縁部のさらに外側に位置する場合には、第２くり貫き部または第３くり貫き部は、屈曲振動によって生じる歪が最大となる前記箇所から幅方向内側に離間して位置する補強板の外縁部から幅方向内側に向かってくり貫かれていればよい。また、補強板の基本形状の幅が圧電素子の幅よりも広く、かつ圧電素子単体の振幅や歪に基づいてくり貫き部の形成箇所を特定する場合であって、圧電素子単体の屈曲振動によって生じる歪が最大となる箇所が補強板の外縁部の内側に位置する場合には、第２くり貫き部または第３くり貫き部は、屈曲振動によって生じる歪が最大となる前記箇所から幅方向外側に離間して位置する補強板の外縁部から幅方向内側に向かってくり貫かれていればよい。
【０１３０】
前記各実施形態では、平面視矩形状の圧電振動体を示したが、圧電振動体の形状としては、これに限らず、台形や、平行四辺形、ひし形等、縦振動または屈曲振動を励振する各種形状を採用しうる。
また、前記各実施形態における圧電振動体は、補強板の表裏に圧電素子が１枚ずつ積層されていたが、これに限らず、圧電素子が補強板の表裏のそれぞれに複数積層されていたり、補強板の片面のみに圧電素子が積層されていてもよい。
なお、圧電素子を駆動するための電極配置およびその形状は、前述したものに限定されることなく、状況によって適宜選択できるものである。たとえば、第１実施形態などでは圧電素子に形成される電極が５分割されていたが、これに限らず、矩形状の圧電素子において、縦横に四分割された電極が形成されていてもよい。なお、圧電素子に形成される電極の数は任意であり、３つ以下、４つ、５つ、６つ以上であってもよい。また補強板の表面と裏面とにそれぞれ圧電素子が積層される場合、表面側圧電素子に形成される電極数や形状と、裏面側圧電素子に形成される電極数や形状とは、同じであっても異なっていても良い。
また図２３〜図２５、図２９にそれぞれ示した圧電振動体は、主として屈曲振動を励振させるものであり、これらの圧電振動体の圧電素子に形成される電極の態様（位置、形状、数）や駆動信号（印加電圧）の周波数などは、屈曲振動の振幅を拡大させるように適宜決められている。
【０１３１】
そして、前記各実施形態では、圧電振動体の振動をロータに伝達することによって被駆動体を駆動していたが、これに限らず、圧電振動体の振動が伝達されるのは、例えば、直線駆動する駆動体であってもよい。その直線駆動する駆動体は、例えば、スライダに設けられたり、複数のローラによりガイドされていればよい。
【０１３２】
なお、前記各実施形態では、圧電振動体の適用例として腕時計を例示したが、これに限定されず、本発明は、懐中時計、置時計、掛け時計などにも適用できる。これらの各種時計において、例えばからくり人形などを駆動する機構としても利用できる。
さらに、時計以外に、カメラのズームやオートフォーカス機構、フィルムの巻き上げ機構、プリンタの紙送り機構や、乗り物並びに人形などの玩具類を駆動する機構などにも、本発明の圧電振動体を適宜利用できる。本発明の圧電振動体は、時計、カメラやプリンタ、玩具などをはじめとして、携帯情報端末、電話機などの各種電子機器に広く利用できる。
【０１３３】
以上、本発明を実施するための最良の構成について具体的に説明したが、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および改良を加えることができるものである。
上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、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、材質など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】
【０１３４】
【図１】本発明の第１実施形態における腕時計の外観図。
【図２】前記実施形態における圧電アクチュエータユニットの斜視図。
【図３】前記実施形態における圧電振動体の斜視図。
【図４】前記実施形態における補強板の平面図。
【図５】前記実施形態における圧電振動体の電気的接続を示す図。
【図６】前記実施形態における圧電振動体における駆動周波数とインピーダンスとの関係を示すグラフ。
【図７】前記実施形態における圧電振動体の動作を示す図。
【図８】前記第１実施形態の変形例を示す図。
【図９】前記第１実施形態の他の変形例を示す図。
【図１０】本発明の第２実施形態における圧電振動体の平面図。
【図１１】前記第２実施形態の変形例を示す図。
【図１２】本発明の第３実施形態における圧電振動体の平面図。
【図１３】前記実施形態における補強板を示す図。
【図１４】図１３の補強板を備える本実施形態の圧電振動体を示す図。
【図１５】前記圧電振動体の振動挙動を示す図。
【図１６】振動時の前記圧電振動体における圧電素子のみを示した図。
【図１７】本実施形態の圧電振動体の振動振幅と、補強板にくり貫き部が形成されていない圧電振動体の振動振幅とをそれぞれ示す図。
【図１８】本発明の第４実施形態における圧電振動体の平面図。
【図１９】前記第４実施形態の変形例を示す図。
【図２０】本発明の第５実施形態における圧電振動体の平面図。
【図２１】本発明の第６実施形態における日表示装置の平面図。
【図２２】前記実施形態における補強板の平面図。
【図２３】本発明の第７実施形態における圧電振動体の平面図。
【図２４】本発明の第７実施形態の変形例を示す図。
【図２５】本発明の第８実施形態における圧電振動体の平面図。
【図２６】本発明の第９実施形態における腕時計の外観図。
【図２７】前記実施形態における日表示装置の平面図。
【図２８】図２７の部分拡大図。
【図２９】前記実施形態における補強板の平面図。
【図３０】本発明の変形例における補強板の平面図。
【図３１】本発明の変形例における補強板の平面図。
【図３２】圧電素子の面積よりもかなり小さい面積の補強板を示す図。
【図３３】図３２の補強板を有する圧電振動体を示す図。
【図３４】図３２の補強板を有する圧電振動体において、その面外方向への変位の傾向を解析した図。
【図３５】振動時の前記圧電振動体における圧電素子のみを示した図。
【図３６】縦振動によって生じる歪の大きさを示す図。
【図３７】図３６および図４０のそれぞれにおいて１００に規格化された距離を示す図。
【図３８】前記圧電振動体に形成される検出電極の位置を示す図。
【図３９】縦振動により被駆動体を駆動する態様を示す図。
【図４０】屈曲振動によって生じる歪の大きさを示す図。
【図４１】屈曲振動の挙動を示す図。
【図４２】屈曲振動により被駆動体を駆動する態様を示す図。
【符号の説明】
【０１３５】
１・・・時計（携帯機器）、２０・・・圧電アクチュエータ、２０Ａ・・・圧電振動体、２１・・・圧電素子、２１Ａ・・・外縁部、２５・・・ロータ（被駆動体）、３０・・・補強板、３１・・・補強板本体、３２・・・支持部、３３，３４，９１１，９３１・・・突起部（当接部）、３５・・・部材（弾性率が小さい部材）、４０Ａ・・・圧電振動体、４１・・・補強板本体、４５Ａ・・・圧電振動体、４６・・・補強板本体、５０Ａ・・・圧電振動体、５Ａ・・・補強板、５１・・・補強板本体、５１Ａ・・・開口（第１くり貫き部および前記第３くり貫き部を兼ねる）、５５Ａ・・・圧電振動体、５６・・・補強板本体、５６Ａ・・・貫通孔（第１くり貫き部）、５６Ｃ，５６Ｄ・・・くり貫き孔（第３くり貫き部）、６０Ａ・・・圧電振動体、６１・・・補強板本体、６５Ａ・・・圧電振動体、６６・・・補強板本体、７０・・・圧電アクチュエータ、７０Ａ・・・圧電振動体、７９Ａ〜７９Ｈ・・・くり貫き孔、７９・・・補強板、８０・・・圧電アクチュエータ、８０Ａ・・・圧電振動体、８１・・・補強板本体、８２・・・支持部、８３，８４・・・突起部、９１・・・圧電振動体、９２・・・ロータ（被駆動体）、９３・・・圧電振動体、３１０・・・貫通孔（第１くり貫き部）、３５０・・・貫通孔、４１１〜４１４・・・くり貫き孔（第２くり貫き部）、４６１・・・中央部、４６２・・・幹線部、４６２Ａ・・・一端、４６２Ｂ・・・他端、４６３・・・枝部、４７１〜４８２・・・くり貫き孔、５１１Ａ，５１１Ｂ・・・長辺部、５１１・・・輪郭部、５６１〜５６４・・・連結部、６１１・・・中央部、６１２・・・幹線部、６１２Ａ・・・一端、６１２Ｂ・・・他端、６１３・・・枝部、６２１〜６２８・・・くり貫き孔、６６３・・・枝部、６７１〜６８２・・・くり貫き孔、７９０・・・補強板本体、７９１，７９２・・・幹線部、７９３，７９４・・・枝部、８１０・・・補強板、Ａ・・・縦振動によって生じる歪が最大となる線分（箇所）、Ｂ１，Ｂ２・・・屈曲振動によって生じる歪が最大となる点（箇所）、Ｂ１´，Ｂ２´・・・屈曲振動によって生じる歪が略最大となる点（箇所）、Ｌ１，Ｌ２・・・長さ、Ｗ１，Ｗ２・・・幅、Ｙ・・・中心線。
【図１】
2008228556.tif 000006
【図２】
2008228556.tif 000007
【図３】
2008228556.tif 000008
【図４】
2008228556.tif 000009
【図５】
2008228556.tif 000010
【図６】
2008228556.tif 000011
【図７】
2008228556.tif 000012
【図８】
2008228556.tif 000013
【図９】
2008228556.tif 000014
【図１０】
2008228556.tif 000015
【図１１】
2008228556.tif 000016
【図１２】
2008228556.tif 000017
【図１３】
2008228556.tif 000018
【図１４】
2008228556.tif 000019
【図１５】
2008228556.tif 000020
【図１６】
2008228556.tif 000021
【図１７】
2008228556.tif 000022
【図１８】
2008228556.tif 000023
【図１９】
2008228556.tif 000024
【図２０】
2008228556.tif 000025
【図２１】
2008228556.tif 000026
【図２２】
2008228556.tif 000027
【図２３】
2008228556.tif 000028
【図２４】
2008228556.tif 000029
【図２５】
2008228556.tif 000030
【図２６】
2008228556.tif 000031
【図２７】
2008228556.tif 000032
【図２８】
2008228556.tif 000033
【図２９】
2008228556.tif 000034
【図３０】
2008228556.tif 000035
【図３１】
2008228556.tif 000036
【図３２】
2008228556.tif 000037
【図３３】
2008228556.tif 000038
【図３４】
2008228556.tif 000039
【図３５】
2008228556.tif 000040
【図３６】
2008228556.tif 000041
【図３７】
2008228556.tif 000042
【図３８】
2008228556.tif 000043
【図３９】
2008228556.tif 000044
【図４０】
2008228556.tif 000045
【図４１】
2008228556.tif 000046
【図４２】
2008228556.tif 000047