(57)【要約】【課題】圧電振動子の特性のばらつきを改善して、歩留を向上した圧電振動ジャイロを提供する。      【解決手段】円柱形圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロであって、円柱形セラミックスに複数本の帯状電極を曲面スクリーン印刷方式で電極を形成した後、前記電極を研磨し、前記圧電振動子の各帯状電極の厚みが最大値と最小値を除いた平均値の±２０％以内になるように研磨した圧電振動ジャイロとする。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスに複数本の帯状電極が曲面スクリーン印刷方式で印刷された円柱形圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロにおいて、電極を形成し、前記帯状電極を研磨したことを特徴とする圧電振動ジャイロ。
【請求項２】
請求項１記載の円柱形圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロにおいて、前記円柱形圧電振動子の各帯状電極の厚みが最大値と最小値を除いた平均値の±２０％以内になるように研磨したことを特徴とする圧電振動ジャイロ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主として家電機器、産業機器等に使用されるのに好適な圧電振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電振動ジャイロは、ビデオ、カメラの手ぶれ補正や、船舶、自動車等の移動体に搭載される機器類の姿勢制御する制御装置や、自動車のナビゲーションシステム等の幅広い分野で用いられていた。
【０００３】
一般に、圧電振動ジャイロは、振動している物体に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角方向にコリオリ力を生じるという力学現象を利用したジャイロスコープに属する。この圧電振動ジャイロを構成する圧電振動子は、互いに直交する２つの方向の励振とその検出とが可能であるように構成した振動系を形成している。
【０００４】
この振動系において、一方の入力側で振動を励振した状態で圧電振動子自体を回転させると、上述したコリオリ力の作用によって、この振動と直角な方向に力が働き、他方の出力側で振動が励振される。ここで、出力側に励振される振動の大きさは、入力側の振動の大きさおよび圧電振動子の回転角速度に比例する。そこで、入力側における振動励振のための入力電圧（駆動電圧）を一定にした状態で、出力電圧（検出電圧）の大きさを検出すると、回転角速度の大きさを求めることができる。
【０００５】
従来の圧電振動ジャイロについては、特許文献１に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平５−０４５１６９号公報
【０００７】
図９は、圧電振動ジャイロに用いられる圧電振動子の概略構造の例を示したもので、図９（ａ）は圧電振動子２０の斜視図、図９（ｂ）は圧電振動子２０の中央部における断面図である。この圧電振動子２０は、円柱形の圧電セラミックス３０から成る。圧電セラミックス３０の外周面上には、等角間隔かつ長さ方向と平行な位置に７個の帯状電極２１〜２７が形成されている。これら７本の帯状電極２１と２２、２２と２３、２３と２４、２４と２５、２５と２６、２６と２７の全ての間隔は、等角度で配置され、かつ図９（ａ）に示すように、互いに長手方向に平行に延在している。
【０００８】
これら帯状電極２１〜２７の内、円周上に沿って１つおきに位置する帯状電極２１，２３，２５，２７は、アース用で、それらの両端は、図９（ａ）に示すように、環状のアース用接続電極２８ａ，２８ｂに接続されている。そして、帯状電極２４は、駆動端子とも呼ばれ、更に残りの２個の帯状電極２２，２６は検出端子とも呼ばれる。
【０００９】
図７に、曲面スクリーンの印刷方法のプロセスフローを示す。図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は正面図である。
【００１０】
図７に示すように、まず最初にスキージ４１はスクリーン４２の印刷パターン４５の手前で、スクリーン４２にある圧力で押し当てられ、圧電振動子２０とスクリーン４２が接触している（ステップａ）。この状態からスクリーン４２を水平に動かし始めると、スクリーン４２と圧電振動子２０間の摩擦力により、圧電振動子２０はスクリーン４２と同期して回転を始める（ステップｂ）。
【００１１】
そして、速度Ｖｏでスクリーンの速度を一定にする（ステップｃ）。この速度を保ったままスキージ４１が印刷パターン４５上を通過すると、導電ペースト４３が印刷パターン４５を通してかき出され、圧電振動子２０の円周上に塗布され帯状電極２１から順次形成されていく（ステップｄ）。
【００１２】
そして、途中からスクリーン４２は減速し（ステップｅ）、最後に印刷される帯状電極２７を形成すると同時に、スクリーン４２は止まる（ステップｆ）。このようなスクリーンを用いた曲面印刷方法の場合、スクリーン４２を必要以上動かしてしまうと、圧電振動子２０は回転を続けてしまい、そうした場合、１回転目に形成された電極が、スクリーン４２と接触してしまう。
【００１３】
一般的に、スクリーン印刷に用いられる導電ペーストは、作業性、再現性を良くするために、常温では、ほとんど乾燥しないように作られている。そのため、乾燥していない電極がスクリーンと接触することで、１回転目で形成された電極がにじんでしまい、鮮明に形成することができなくなってしまう。これを回避するために、図７に示すように、最後に印刷される帯状電極２７を形成すると同時にスクリーンを止めて、電極塗布してから圧電振動子２０が１回転以上しないようにして、すでに形成された帯状電極２１〜２７をにじませることなく鮮明に保つようにしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、帯状電極２７を印刷した後すぐにスクリーン４２を停止させようとすると、図８に示すように、最後に印刷される帯状電極２７だけ、他の帯状電極よりも遅い速度で印刷されることになり、その結果、帯状電極２７の厚みが薄くなってしまうという問題点があった。圧電振動子は、駆動電圧を印加した場合、図３に示すように、駆動用帯状電極２４を通る圧電振動子の中心線方向に振動するのが理想である。しかしながら、電極の厚みが極端に違うものがあると、電極は振動体に対する質量負荷と見なすことができるので、質量負荷のバランスが崩れてしまい、図４に示すように、振動方向が大きくずれてしまう。この結果、圧電振動子２０の特性劣化を招き、そのまま圧電振動ジャイロの歩留が悪くなるという問題点があった。
【００１５】
本発明は、かかる問題点を解消すべくなされたもので、電極の厚みが均一なことによる圧電振動子の特性のばらつきを改善して、歩留を向上した圧電振動ジャイロを提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、円柱形圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロにおいて、円柱形セラミックスに複数本の帯状電極を曲面スクリーン印刷方式で電極を形成した後、前記帯状電極を研磨した圧電振動ジャイロが得られる。
【００１７】
本発明によれば、円柱形圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロにおいて、前記円柱形圧電振動子の各帯状電極の厚みが最大値と最小値を除いた平均値の±２０％以内になるように研磨した圧電振動ジャイロが得られる。
【００１８】
本発明において、円柱形圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロにおいて、円柱形セラミックスに複数本の帯状電極を曲面スクリーン印刷方式で電極を形成した後、前記圧電振動子の各帯状電極の厚みが最大値と最小値を除いた平均値の土２０％以内になるように研磨することにより、電極の厚みのばらつきが小さくなるので、駆動電圧を印加した場合に、振動方向が駆動電圧を通る圧電振動子の中心線からずれを抑えることができ、この結果、圧電振動子の特性を劣化させることなく、圧電振動ジャイロの歩留が向上する。
【００１９】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態による円柱形圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロについて、以下に説明する。
【００２０】
本発明の実施の形態の圧電振動ジャイロに使用される圧電振動子は、ＰＺＴ系の圧電セラミックスを径１.４ｍｍ×長さ１３ｍｍに加工し、図７に示すような曲面スクリーン印刷法を用いて、銀ペーストを塗布後、焼成して電極とした。
【００２１】
電極の構成としては、図９に示すように、帯状電極２１〜２７とアース用接続電極２８を形成した。本発明では、さらに８００番の研磨テープを用いて、電極研磨して電極の厚みを調整した。
【００２２】
図１に、本発明の圧電振動子の電極厚みを、図２に、従来の圧電振動子の電極厚みを示す。従来は、最後に印刷される帯状電極２７（図９参照）の電極厚みは、印刷速度が遅いために他の帯状電極よりも約２μｍ程薄く形成されていて、最大値と最小値を除いた平均値よりも３０％近く異なることが分かる。
【００２３】
一方、本発明では、電極研磨をすることで電極厚みのばらつきが０.５μｍ以下に抑えることができ、最大値と最小値を除いた平均値と比較しても、全ての電極厚みが１０％以内にあることが分かる。研磨したことにより、電極厚みが約４〜４.５μｍと従来の約７μｍよりも薄くなっているが、振動子の電気的特性には影響しない。
【００２４】
これを確認するために、圧電振動子の伝送特性を評価した。伝送特性とは、駆動用帯状電極２４（図９参照）に電圧を印加した時に、二つの検出用帯状電極２２、２６から出力される電圧のことで、二つの電圧の差（以下、△Ｖと呼ぶ）が無いほど振動子の電極がばらつきなく形成されていて、圧電振動子の特性が良いことを示す。
【００２５】
図５は、本発明の圧電振動子の伝送特性の分布を示す図、図６は、従来の圧電振動子の伝送特性の分布を示す図である。この伝送特性は、駆動用帯状電極２４（図９参照）に２０ｍＶｒｍｓの交流電圧を印加した時の、検出用帯状電極２２，２６から出力された電圧を各々５０倍に増幅した時の伝送特性を測定した。
【００２６】
本発明の振動子では、伝送特性が０を中心として±１０ｍＶ以内に分布しているのに対し、従来の圧電振動子では、−２０ｍＶを中心に＋３０〜−２０ｍＶとばらついていることが分かる。このことから、本発明のように電極を研磨して電極厚みを均一にすることの効果の確認できた。また、研磨により電極厚みが薄くなったことの影響もないことが確認できた。
【００２７】
図１０は、圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロの内部構造を示す斜視図である。圧電振動ジャイロ１０は、圧電振動子２０、筐体のなるホルダ１１、圧電振動子の支持及び圧電振動子と電気的接続を取るための複数のワイヤー１２、処理回路を含むハイブリッドｌＣ１３から構成される。圧電振動ジャイロ１０は組立後、感度とオフセット電圧を電気的に調整する。
【００２８】
表１に、本発明の圧電振動子と従来の圧電振動子を用いた圧電振動ジャイロの調整工程の歩留を示す。
【００２９】
【表１】
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【００３０】
調整工程の歩留は、圧電振動子の伝送特性、すなわち△Ｖと関係しており、△Ｖが大きいと設計された感度に調整できなかったりやオフセット電圧を小さく調整することができなくなる。従って、図５、図６に示すように、△Ｖの分布ために、従来の方法では、△Ｖが中心値が０ｍＶからずれて分布しているために歩留５５％となっているのに対し、本発明では、△Ｖが０ｍＶ中心で、ばらつきが小さいために１００％調整可能となった。
【００３１】
【発明の効果】
以上、述べた通り、本発明により、全ての電極の厚みが均一な圧電振動子を提供することが可能となり、その結果、圧電振動子の特性のばらつきを改善して圧電振動ジャイロの歩留を向上することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の圧電振動子の電極厚みを示す図。
【図２】従来の圧電振動子の電極厚みを示す図。
【図３】本発明の圧電振動子の駆動振動とコリオリ振動の方向を示す図。
【図４】従来の圧電振動子の駆動振動とコリオリ振動の方向を示す図。
【図５】本発明の圧電振動子の伝送特性の分布を示す図。
【図６】従来の圧電振動子の伝送特性の分布を示す図。
【図７】曲面スクリーン印刷のプロセスフローを示す図。図７（ａ）は側面図、図７（ｂ）は正面図。
【図８】曲面スクリーン印刷時の印刷速度を示す図。
【図９】圧電振動ジャイロに用いられる圧電振動子の概略構造を示す図、図９（ａ）はその斜視図、図９（ｂ）はその中央部における断面図。
【図１０】圧電振動ジャイロの内部構造を示す斜視図。
【符号の説明】
１０    圧電振動ジャイロ
１１    ホルダ
１２    ワイヤー
１３    ハイブリッドＩＣ
２０    圧電振動子
２１，２３，２５，２７    （アース用）帯状電極
２２，２６    （検出用）帯状電極
２４    （駆動用）帯状電極
２８ａ，２８ｂ    アース用接続電極
３０    圧電セラミックス
３１    駆動振動方向
３２    コリオリ力振動方向
４１    スキージ
４２    スクリーン
４３    導電ペースト
４４    振動子受け治具
４５    印刷パターン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
2004198364.tif 000012
【図１０】
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