(57)【要約】【課題】圧電素子の合成振動を被駆動体に摩擦力を介して伝達し、被駆動体を回転駆動させる駆動機構を用いたアナログ電子時計において、落下時の衝撃などによっても指針位置がずれたり、伝達機構の破壊を抑制する。【解決手段】ロータ３４３を圧電アクチュエータ３４１の振動により駆動し、ロータ３４３の駆動により直接あるいは伝達機構を介して時刻表示機構を動作させるに際し、押圧部材１６は、ロータ３４３を圧電アクチュエータ３４１に当接させるべく押圧する。これと並行してストッパピン５００は、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１体から離間する方向に所定距離移動した場合にロータ３４３の圧電アクチュエータ３４１に対する当接状態を維持すべく、押圧部材１６の離間する方向への動きを規制する。【選択図】      図２
2004301627.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の振動体と、
前記振動体の振動により駆動される被駆動体と、
前記被駆動体の駆動により直接あるいは伝達機構を介して動作する時刻表示機構と、
前記被駆動体を前記振動体に当接させるべく押圧する押圧部と、
前記被駆動体が前記振動体から離間する方向に所定距離移動した場合に前記被駆動体の前記振動体に対する当接状態を維持すべく、前記押圧部の前記離間する方向への動きを規制する規制部材と、
を備えたことを特徴とするアナログ電子時計。
【請求項２】
請求項１記載のアナログ電子時計において、
前記板状の振動体は、板状の圧電素子と補強板とが積層された振動板と、この振動板を支持体に固定する固定部と、前記振動板の長手方向端部に設けられた当接部とを備え、前記圧電素子に駆動信号を供給することにより、前記圧電素子を伸縮させて前記振動板に前記長手方向に伸縮する振動および前記長手方向とは交差する方向への振動を生じさせ、これらの振動に伴う前記当接部の変位によって被駆動体を駆動する圧電アクチュエータであることを特徴とするアナログ電子時計。
【請求項３】
請求項１記載のアナログ電子時計において、
前記伝達機構は、前記被駆動体の駆動状態を間欠的に伝達する非可逆歯型伝達部材を備えたことを特徴とするアナログ電子時計。
【請求項４】
請求項１または請求項２記載のアナログ電子時計において、
前記被駆動体あるいは前記伝達機構は、前記被駆動体あるいは前記伝達機構を機械的に支持するとともに、前記被駆動体が間欠駆動を行うための一対の電極パターン間を電気的に接続する、ばね接点部材を備えたことを特徴とするアナログ電子時計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圧電アクチュエータを用いたアナログ電子時計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧電素子の圧電効果で振動を誘起する振動体と、この振動体の振動により回転駆動される被駆動体と、この被駆動体の回転により動作する表示手段とを備えた時計が提案されている。このような時計として、例えば、特許文献１〜特許文献４に記載されているものが挙げられる。
【０００３】
【特許文献１】
特開昭６０−１１３６７５号公報
【特許文献２】
特開昭６２−２２３６８９号公報
【特許文献３】
特開昭６３−１１３９９０号公報
【特許文献４】
特公平７−３９１７５号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、特許文献２では、振動体の振動をラチェットにより回転移動に変換するため、変換効率が悪いという問題がある。時計のように限られたサイズの中で内蔵の電源を利用する商品では、電池寿命の極めて短い商品となってしまう。これを解決するためには、大容量の大きな電池を搭載しなければならず、時計サイズが大型化し、デザイン上の制約を受けるという問題がある。
特許文献１，３，４では、くさび構造、或いはリング状のモータ構造が採用されており、時計体の厚み方向を長手とする楕円の振幅を、平面方向の回転に変換する構造である。この振幅は平面方向の変位が極めて少ないため、回転移動に変換するためのエネルギー効率が極めて悪い。
従って、これを時計体に搭載した場合、上述と同様に電池寿命の極めて短い商品となってしまう。
【０００５】
これを解決するために、発明者らは、板状の振動体としての板状の圧電素子と補強板とが積層された振動板を支持体に固定し、振動体の長手方向端部に当接部を設けて、圧電素子に駆動信号を供給することにより、圧電素子の縦振動および屈曲二次振動を合成して被駆動体に摩擦力を介して伝達し、被駆動体を回転駆動させる駆動機構を提案している。
しかしながら、この駆動機構は、摩擦力を介して駆動力を被駆動体に伝達しているため、時計体として腕時計などを構成した場合、腕時計を落下させたような場合など時計体に衝撃が加わった場合には、振動体が被駆動体（例えば、ロータ）から離間して摩擦力が無くなると、被駆動体は自由状態となり、指針のアンバランスにより、輪列が回転して指針位置がずれてしまう可能性があった。
また、被駆動体と振動体との間の摩擦力を確保すべく、被駆動体に対して押圧部材により振動体側に押圧しているような構成の場合には、被駆動体も振動体から離間して、後段の輪列側に衝突し、輪列を構成する歯車および伝達車の支持部を破壊してしまう可能性があった。
そこで本発明の目的は、圧電素子の縦振動および屈曲二次振動を合成して被駆動体に摩擦力を介して伝達し、被駆動体を回転駆動させる駆動機構を用いたアナログ電子時計において、落下時の衝撃などによる指針位置ずれ、伝達機構の破壊等を抑制することが可能なアナログ電子時計を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、アナログ電子時計は、板状の振動体と、前記振動体の振動により駆動される被駆動体と、前記被駆動体の駆動により直接あるいは伝達機構を介して動作する時刻表示機構と、前記被駆動体を前記振動体に当接させるべく押圧する押圧部と、前記被駆動体が前記振動体から離間する方向に所定距離移動した場合に前記被駆動体の前記振動体に対する当接状態を維持すべく、前記押圧部の前記離間する方向への動きを規制する規制部材と、を備えたことを特徴としている。
上記構成によれば、被駆動体を振動体の振動により駆動し、被駆動体の駆動により直接あるいは伝達機構を介して時刻表示機構を動作させるに際し、押圧部は、被駆動体を振動体に当接させるべく押圧する。
これと並行して規制部材は、被駆動体が振動体から離間する方向に所定距離移動した場合に被駆動体の前記振動体に対する当接状態を維持すべく、押圧部の離間する方向への動きを規制する。
【０００７】
この場合において、前記板状の振動体は、板状の圧電素子と補強板とが積層された振動板と、この振動板を支持体に固定する固定部と、前記振動板の長手方向端部に設けられた当接部とを備え、前記圧電素子に駆動信号を供給することにより、前記圧電素子を伸縮させて前記振動板に前記長手方向に伸縮する振動および前記長手方向とは交差する方向への振動を生じさせ、これらの振動に伴う前記当接部の変位によって被駆動体を駆動する圧電アクチュエータであるようにしてもよい。
また、前記伝達機構は、前記被駆動体の駆動状態を間欠的に伝達する非可逆歯型伝達部材を備えるようにしてもよい。
さらに、前記被駆動体あるいは前記伝達機構は、前記被駆動体あるいは前記伝達機構を機械的に支持するとともに、前記被駆動体が間欠駆動を行うための一対の電極パターン間を電気的に接続する、ばね接点部材を備えるようにしてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。
［１］第１実施形態
図１は、第１実施形態によるアナログ電子時計を示すブロック・ダイヤグラム、図２は、同じくアナログ電子時計を示す表平面図である。
図１に示す時計では、制御対象が時刻表示機構５であり、時刻表示機構５は圧電アクチュエータ３４１で動作する。図１において、電源１からの電気エネルギーを受けて、電子回路２の発振回路２０１が基準信号である３２，７６８Ｈｚを発振する。基準信号を分周回路２０２において１Ｈｚとする。分周回路２０２からの信号は制御回路２２５に送られる。この制御回路２２５は、時刻表示機構５の駆動源である圧電アクチュエータ３４１の駆動パルスの供給タイミングを制御する。そして、制御回路２２５は、圧電アクチュエータ３４１に駆動パルスを与える発振回路２３６１に命令信号を入力する。
制御回路２２５からの供給タイミングを制御された駆動パルス命令信号が、発振回路２３６１に入力されると、波形成形回路２３６２を経てモータ駆動回路２３６３に入力され、このモータ駆動回路２３６３は圧電アクチュエータ３４１に駆動パルスを供給する。この圧電アクチュエータ３４１は駆動パルスに従い電気エネルギーを機械エネルギーに変換し、圧電効果を利用して被駆動体（ロータ）３４３の外周を突つき、この突つきにより回転されるロータ３４３が伝達機構（減速輪列）４を回転駆動し、時刻表示機構５を駆動する。この時刻表示機構５の表示を修正するには時刻修正装置８によって行われる。
【０００９】
図２は、アナログ電子時計の平面図である。
図１のブロック・ダイヤグラムで記した各種の機構は、図２に示すように、地板１１に対してまとまりよく配置されている。
即ち、電源１を構成する電池１Ａ、マイナス端子１Ｂ及びプラス端子１Ｃと、リューズ８Ａを含む時刻修正装置８と、発振回路２０１を構成する水晶発振器２０１Ａと、電子回路２が形成されたＩＣ２Ａと、駆動源としての圧電アクチュエータ３４１を含む時刻表示機構５とがまとまりよく配置されている。１０１は電池１Ａとも接触する回路押えである。
【００１０】
図３は、圧電アクチュエータ３４１を含む時刻表示機構５の断面図である。圧電アクチュエータ（以下、振動体）３４１は略長方形状の板状の振動体である（図２）。この振動体３４１は、後述するように電圧が印加されると、長手方向への振動（以下、縦振動という）および短手方向への揺動（以下、屈曲二次振動）する振動体であり、その中程には固定部３４１Ａが一体的に形成されている。この固定部３４１Ａは固定ピン１２を介して地板１１に固定されている。振動体３４１は地板１１に対してほぼ水平に配置され、振動体３４１の縦振動および屈曲二次振動をすることにより、その先端の当接部３４１Ｂの先端部は、楕円軌道を描きつつ、回転自在に支持されたロータ３４３の外周部に接触するように構成されている。
振動体３４１の当接部３４１Ｂがロータ３４３の外周部に接触すると、摩擦力によりロータ３４３が図２の矢印Ａ方向に回転し、これと一体の被駆動車３４３Ａが同一方向に回転し、被駆動車３４３Ａに噛み合う４番車３５１が、図２の矢印Ｂ方向に回転し、回転軸３５１Ａに取り付けられた秒針３５１Ｂが移動する。
【００１１】
４番車３５１の回転軸３５１Ａには被駆動車３５１Ｃが固定され、被駆動車３５１Ｃには３番車３５２が噛み合い、３番車３５２は図２の矢印Ｃ方向に回転する。３番車３５２の回転軸３５２Ａには被駆動車３５２Ｂが固定され、被駆動車３５２Ｂには２番車３５３が噛み合い、２番車３５３が回転することにより、２番車３５３の回転軸３５３Ａに取り付けられた分針３５３Ｂが移動する。
２番車３５３の回転軸３５３Ａには、被駆動車３５３Ｃが固定され、この被駆動車３５３Ｃには日の裏車３５４が噛み合い、日の裏車３５４は図２の矢印Ｄ方向に回転する。
日の裏車３５４の回転軸３５４Ａに固定された被駆動車３５４Ｂには筒車３５５が噛み合い、この筒車３５５が回転することにより、筒車３５５の回転軸３５５Ａに取り付けられた時針３５５Ｂが移動する。上記構成では、被駆動体３４３、４番車３５１、３番車３５２、２番車３５３、日の裏車３５４、筒車３５５等が、伝達機構（減速輪列）４及び時刻表示機構５を構成する。
【００１２】
本実施形態では、圧電アクチュエータ３４１を時計の駆動源としたため、電磁モータを駆動源とする時計と比較して、外部磁界に対して強い時計を提供できる。また、駆動源の部品点数が少なく、さらに発生トルクが大きく、伝達輪列を削減することができるため、部品コスト、時計の組み立てコスト等のコストを削減できる。発生トルクが大きいということは幅があり、厚みのある秒針、分針、時針等の針を取り付けることができるため、時計として、視認性に優れ、質感の高いものとなる。また、摩擦駆動のため、針がふらつくことがなく、位置精度に優れた時計となる。また、圧電アクチュエータ３４１が、平面方向の振幅を、ロータ３４３の回転方向に変換する構成であるため、振動体３４１に被駆動体（ロータ）が重なり合うことがなく、薄型化が図られる。また、ロータ３４３である輪列の回転方向に対して振動体３４１が振動するため、伝達効率に優れる。しかも地板１１に対する振動漏れの影響等を抑制することができる。
上記構成では、４番車３５１、３番車３５２、２番車３５３、日の裏車３５４、筒車３５５等と平面的に重なり合わない位置に、振動体３４１が配置されている。従って、時計の薄型化が図られる。
圧電アクチュエータ３４１は、固定ピン１２を介して地板１１にしっかりと固定される一方、ロータ３４３は押圧部材１６を介して振動体３４１側に常に押圧されている。
押圧部材１６はピン１６Ａを介して地板１１に支持されたばね性を有するＵ字状の板材であり、押圧部材１６の一端１６Ｂにロータ３４３が係止され、他端１６Ｃが地板１１に固定されたピン１７に係止され、Ｕ字状の板材の復元力でロータ３４３を圧電アクチュエータ３４１側に押圧している。
これによれば、圧電アクチュエータ３４１が固定ピン１２を介してしっかりと固定されるため、時計のような衝撃を受ける携帯機器において、駆動特性の劣化や、振動体の破損を防止できる。また、駆動信号を印加するための配線経路長が変化せず、導通が安定する。
【００１３】
さらに押圧部材１６の近傍には、アナログ電子時計に外部から衝撃が加わった場合などのように、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１から離間する方向に所定距離移動した場合に押圧部材１６に当接して、圧電アクチュエータ３４１がロータ３４３から当接した状態を維持できるように押圧部材１６の離間方向への動きを規制するストッパピン５００が設けられている。
このストッパピン５００は、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１から離間した場合に、ロータ３４３が他のいかなる部材にもぶつかることが無い位置、かつ、ロータ３４３と次の伝達車の歯形の噛み合いが外れない位置に配置されている。より好ましくは、押圧部材１６のよりロータ３４３の回転中心からより遠い位置に配置する。
このストッパピン５００を設けることにより、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１の当接部３４１Ｂから離間したとしても、ロータ３４３が４番車３５１などの他の歯車や伝達車の支持部にぶつかってこれらを破壊することも無くなる。
【００１４】
また、ロータ３４３と次の伝達車の歯形の噛み合いが外れることもなくなる。
圧電アクチュエータ３４１は、図３に示すように、２つの板状の圧電素子１３，１４の間に、ステンレス鋼板等の補強板１５を挟んで構成されている。この補強板１５に、上述した固定部３４１Ａ及び当接部３４１Ｂが一体的に形成されている。この積層構造により、振動体３４１の過振幅や外力に起因する圧電素子１３，１４の損傷を抑制することができる。
圧電素子１３，１４の面上には、図４に示すように、それぞれ電極１３Ａ，１４Ａが配置され、駆動回路２３６３からの電圧が、これらの電極１３Ａ，１４Ａを介して圧電素子１３，１４に供給される。圧電素子１３の分極方向と圧電素子１４の分極方向が逆向きの場合、図中で上面、中央、下面の電位がそれぞれ＋Ｖ，−Ｖ，＋Ｖ（或いは−Ｖ，＋Ｖ，−Ｖ）となるように、駆動回路２３６３から交流の駆動信号を供給すれば、圧電素子１３，１４が伸び縮みするように変位する。ここで、＋Ｖの駆動信号、及び−Ｖの駆動信号は、位相が反転した交流信号である。このため、補強板１５に対して上側の圧電素子１３と、下側の圧電素子１４とに発生する振動の振幅は、補強板１５に０Ｖを印加した場合（補強板１５を駆動回路２３６３のアースに接続した場合）に比べて、大きくすることができる。なお、図４では、説明の便宜上、圧電素子１３，１４と接触する給電用電極を省略して、外側に位置する電極１３Ａ，１４Ａのみを示す。
【００１５】
圧電素子１３，１４としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛、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が使用される。
つぎに、圧電アクチュエータ３４１の動作を説明する。駆動回路２３６３から、電極１３Ａ，１４Ａを介して、圧電素子１３，１４に交流の駆動信号が印加されると、この圧電素子１３，１４には長手方向に伸縮する振動が発生する。この場合、図５に矢印で示すように、圧電素子１３，１４が長手方向に伸縮する縦振動を発生する。このように圧電素子１３，１４への駆動信号の印加によって、圧電アクチュエータ３４１が電気的に縦振動で励振すると、圧電アクチュエータ３４１の重量バランスのアンバランスさによって、圧電アクチュエータ３４１の重心を中心とした回転モーメントが発生する。この回転モーメントによって、図６に示すように、圧電アクチュエータ３４１が幅方向に揺動する屈曲二次振動が誘発される。圧電アクチュエータ３４１の当接部３４１Ｂと反対側の端部にバランス部３４１Ｃ（図２）を設けることにより、より大きな屈曲振動を誘発させて、より大きな回転モーメントを発生させてもよい。
【００１６】
このように、圧電アクチュエータ３４１に縦振動と屈曲振動とを生じさせ、縦振動と屈曲振動とを合成させることにより、圧電アクチュエータ３４１の当接部３４１Ｂとロータ３４３との接触部分は、図７に示すように、楕円軌道に沿って移動することになる。そして、当接部３４１Ｂが時計方向の楕円軌道を描くことにより、当接部３４１Ｂがロータ３４３側に膨らんだ位置にあるとき、当接部３４１Ｂがロータ３４３を押す力が大きくなる一方、当接部３４１Ｂがロータ３４３側から退避した位置に膨らんだとき、当接部３４１Ｂがロータ３４３を押す力が小さくなる。従って、両者の押圧力が大きい間、つまり当接部３４１Ｂがロータ３４３側に膨らんだ位置にあるとき、当接部３４１Ｂの変位方向に、ロータ３４３が回転駆動される。
以上の説明のように、本実施形態によれば、押圧部材１６の近傍には、アナログ電子時計に外部から衝撃が加わった場合などのように、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１から離間する方向に所定距離移動した場合に押圧部材１６に当接して、圧電アクチュエータ３４１がロータ３４３から当接した状態を維持できるように押圧部材１６の離間方向への動きを規制するストッパピン５００が設けられているので、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１の当接部３４１Ｂから離間することがないため、ロータ３４３が秒針などの指針がアンバランス状態で取り付けられていることに起因して回転させられることが無くなり、指針の位置ずれを起こすことがないという効果が得られる。
【００１７】
［２］第２実施形態
以上の説明は、ストッパピン５００により外部からの衝撃の影響を低減する実施形態であったが、本第２実施形態は、伝達機構にロータ（被駆動体）の駆動状態を間欠的に伝達する非可逆歯型伝達部材として、ゼネバ歯車を用いた場合の実施形態である。
図８は、第２実施形態のアナログ電子時計の部分平面図である。図８において、図２と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
振動体３４１は地板１１に対してほぼ水平に配置され、振動体３４１の縦振動および屈曲二次振動をすることにより、その先端の当接部３４１Ｂの先端部は、楕円軌道を描きつつ、回転自在に支持されたロータ３４３の外周部に接触する。
そして、振動体３４１の当接部３４１Ｂがロータ３４３の外周部に接触すると、摩擦力によりロータ３４３が所定方向に回転し、これと一体の被駆動車３４３Ａが同一方向に回転し、被駆動車３４３Ａに噛み合うゼネバ歯車５１０の被駆動車５１０Ａが回転する。
しかしながら、ゼネバ歯車５１０の伝達歯車５１０Ｂは間欠的に配置されているため、４番車３５１に駆動力を伝達すべき被駆動車５１５の伝達歯５１５Ａは伝達歯５１０Ｂに間欠的にしか噛合しない。
【００１８】
この結果、アナログ電子時計に外部から衝撃が加わった場合などのように、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１から離間する方向に所定距離移動しロータの回転を保持する力がなく、秒針などの指針がアンバランス状態で取り付けられていることに起因して、回転させられる状態であっても、その力は、４番車３５１側から伝達されることがなく、針飛びを防止し、指針の位置ずれを起こすことがない。
さらに位置検出機構としてフォトリフレクタなどの非接触検出機構を用いた場合にも位置ずれを起こすことなく、正確に位置検出を行える。
さらにまた、ゼネバ歯車（ゼネバ機構）を用いることにより、輪列負荷を低減することができ、減速輪列の構成を簡略化でき、よりいっそうの小型化を図ることができる。
【００１９】
［３］第３実施形態
上記第２実施形態は、衝撃に伴う圧電アクチュエータの当接部のロータからの離間を抑制することにより指針の自由な回転を抑制するものであったが、本第３実施形態は、回転制御用のばね接点機構をロータの回転防止に用いる場合の実施形態である。
図９は、第３実施形態のアナログ電子時計の部分平面図である。図９において、図２と同様の部分には同一の符号を付すものとする。
また、図１０は、第３実形態のアナログ電子時計の部分断面図である。
振動体３４１は地板１１（図１０参照）に対してほぼ水平に配置され、振動体３４１の縦振動および屈曲二次振動をすることにより、その先端の当接部３４１Ｂの先端部は、楕円軌道を描きつつ、回転自在に支持されたロータ３４３の外周部に接触する。
振動体３４１の当接部３４１Ｂがロータ３４３の外周部に接触すると、摩擦力によりロータ３４３が図１０の矢印Ａ方向に回転し、これと一体の被駆動車３４３Ａが同一方向に回転し、被駆動車３４３Ａに噛み合う５番車３６０（伝達車；図１０参照）が回転される。
【００２０】
この回転軸３６０Ａには、第１ばね接点機構５２１が形成されており、この第１ばね接点機構５２１に対向する位置には、回転制御用電極パターン３６０Ｘが配置されており、回転制御に用いられる。そして、第１ばね接点機構５２１の付勢力により５番車３６０が衝撃などにより不必要に回転するのを防止している。
また５番車３６０の回転軸３６０Ａには被駆動車３６０Ｃが固定され、被駆動車３６０Ｃには４番車３５１が噛み合い、４番車３５１は回転する。この結果、４番車３５１の回転軸３５１Ａに取り付けられた秒針が回転駆動されることとなる。
また、４番車３５１の回転軸３５１Ａには、第２ばね接点機構５２２が形成されており、この第２ばね接点機構５２２に対向する位置には、秒針位置検出用電極パターン３５１Ｘが配置されており、秒針位置の検出に用いられる。そして、第２ばね接点機構５２２の付勢力により４番車３５１が衝撃などにより不必要に回転するのを防止している。
さらに圧電アクチュエータ３４１は、固定ピン１２を介して地板１１にしっかりと固定される一方、ロータ３４３は押圧部材１６を介して振動体３４１側に常に押圧されており、押圧部材１６の近傍には、アナログ電子時計に外部から衝撃が加わった場合などのように、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１から離間する方向に所定距離移動した場合に押圧部材１６に当接して、圧電アクチュエータ３４１がロータ３４３から当接した状態を維持できるように押圧部材１６の離間方向への動きを規制するストッパピン５２０が設けられている。
【００２１】
これらの結果、本第３実施形態によれば、第１ばね接点機構５２１および第２ばね接点機構５２２により、５番車３６０あるいは４番車３５１を不用意に回転させないように保持するので、指針が不用意に回転して指針位置がずれることがない。
さらにストッパピン５２０を設けることにより、ロータ３４３が圧電アクチュエータ３４１の当接部３４１Ｂから離間することがないため、ロータ３４３が秒針などの指針がアンバランス状態で取り付けられていることに起因して回転させられることが無くなり、指針の位置ずれを起こすことがなく、ロータ３４３が５番車３６０などの他の歯車や伝達車の支持部にぶつかってこれらを破壊することも無くなる。
さらに回転制御に用いるばね接点機構を指針の位置ずれ防止に兼用しているため、アナログ電子時計の小型化を図ることもできる。
【００２２】
［４］圧電アクチュエータの構成
以上の説明においては、圧電アクチュエータ３４１の具体的構成については説明しなかったが、具体的には以下のような態様が考えられる。
まず、圧電アクチュエータ３４１の駆動効率を向上させるべく以下の形状に準ずる構成を採用する。すなわち、圧電アクチュエータ３４１の寸法を以下の様に設定する。
７［ｍｍ］×２［ｍｍ］×厚さ０．４［ｍｍ］
この場合において、圧電素子として０．１５［ｍｍ］のＰＺＴを２枚用い、補強板として０．１［ｍｍ］のステンレス板を用いる。
このようなおよそ７［ｍｍ］×２［ｍｍ］の縦横比を採用することにより、上述した縦振動と屈曲二次振動の共振周波数がほぼ等しくなり、効率的に楕円駆動を行える。
【００２３】
この場合において、屈曲二次振動の共振周波数は、縦振動の共振周波数に対し、０．９７倍〜１．０３倍の範囲となるのが好ましい
例えば、共振周波数は、以下の通りとなる。
縦振動      ：２８４．３［ｋＨｚ］
屈曲二次振動：２８８．６［ｋＨｚ］（縦振動共振周波数の１．０１５倍）
本例の共振周波数設定によれば、圧電アクチュエータ３４１において、良好な楕円振動を得ることができた。
ところで、縦振動の共振周波数および屈曲二次振動の共振周波数は、圧電アクチュエータ３４１の縦横比によって容易に制御可能であり、上述の例の場合、縦の長さ（７［ｍｍ］）を固定した状態で、横の長さを２［ｍｍ］未満とすると、共振周波数の差が小さくなり、横の長さを２［ｍｍ］超とすると、共振周波数の差が大きくなる。これは、横の長さのみを変化させた場合、縦振動の共振周波数に影響が無いのに対し、屈曲二次振動の共振周波数のみが変化することに起因している。
【００２４】
より詳細には、圧電素子あるいは補強板のヤング率によっても変化するので、それらに応じて最適化が必要ではあるものの、縦横比が７：２近辺が好ましいことがわかっている。なお、圧電アクチュエータ３４１の当接部３４１Ｂの質量に応じて屈曲二次振動の共振周波数は低下する。
ここで、最適駆動周波数の設定について説明する。
図１１は圧電アクチュエータの具体的構成における周波数−インピーダンス特性を説明する図である。
図１１に示すように、圧電アクチュエータ３４１の周波数−インピーダンス特性は、縦振動の極小値（縦振動の共振周波数）ｆ１と、屈曲二次振動の極小値（屈曲二次振動の共振周波数）ｆ２と、の間に反共振周波数ｆ０を有している。
【００２５】
上述の例の場合、縦振動の共振周波数ｆ１＝２８４．３［ｋＨｚ］であり、屈曲二次振動の共振周波数ｆ２＝２８８．６［ｋＨｚ］であるので、圧電アクチュエータ３４１の駆動周波数（加振周波数）を２８０〜２９０［ｋＨｚ］とすることより、縦振動および屈曲二次振動を同時に起こさせることが可能となる。
望ましくは、縦振動の共振周波数ｆ１と屈曲二次振動の共振周波数ｆ２との間の周波数を圧電アクチュエータ３４１の駆動周波数とすればよい。上述の例の場合、圧電アクチュエータ駆動周波数を、
ｆ１＝２８４．３［ｋＨｚ］≦駆動周波数≦ｆ２＝２８８．６［ｋＨｚ］とすればよい。
さらに望ましくは、圧電アクチュエータの駆動周波数を、縦振動の共振周波数ｆ１と屈曲二次振動の共振周波数ｆ２との間に位置する反共振周波数ｆ０より高い周波数、かつ、屈曲二次振動の共振周波数ｆ２未満の周波数とすればよい。
すなわち、
ｆ０＜駆動周波数≦ｆ２
とすればよい。
【００２６】
この結果、より大きな楕円振動（縦振動と屈曲二次振動の合成振動）を得ることが可能となり、より効率的な駆動が行えることとなる。
以上、各実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
図１２は圧電アクチュエータの電極配置の一例の説明図である。
本変形例の圧電アクチュエータ４００Ｂは、図１３に示すように、全面電極４０４を設けるようにしている。
【００２７】
そして、振動体３４１の当接部３４１Ｂに代えて、振動体３４１にアンバランスな位置に当接部３４１Ｂ１、バランス部３４１Ｃ１を設けることにより、機械的にアンバランス状態として、縦振動および屈曲二次振動を生成している。
本変形例では、当接部として、当接部３４１Ｂ１およびバランス部３４１Ｃ１の二つを設けていたが、当接部３４１Ｂ１一つであってもかまわない。
図１３は他の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
図１２の例においては、全面電極４０４を設ける構成としていたが、本変形例の圧電アクチュエータ４００Ｃは、図１３に示すように、当接部３４１Ｂ１とバランス部３４１Ｃ１を結ぶ位置に配置された駆動電極４０５と、検出電極対４０６を設けるように構成することも可能である。
このような構成を採ることにより、駆動電極４０５に駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動を励振されるとともに、圧電素子の伸縮にアンバランスが生じる。さらに当接部３４１Ｂ１およびバランス部３４１Ｃ１による機械的なアンバランス状態によりより確実に屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、楕円振動が生成されることとなる。
そして、検出電極対４０６については、検出電極として、上記変形例と同様の理由により振動状態の検出に用いることにより、より正確な制御が可能となる。
【００２８】
以上の説明においては、ロータを一方向に駆動するものであったが、正方向／逆方向の双方に駆動するように構成することも可能である。
図１４は正方向／逆方向の双方に駆動する場合の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
本変形例の圧電アクチュエータ４００の電極配置においては、図１４に示すように、中央電極４０１と、中央電極４０１に対して互いに交差するように配置された二組の電極対４０２、４０３と、を備えるように構成している。
このような構成とし、第１の方向（正方向）へ楕円駆動するためには、中央電極４０１および電極対４０２に駆動電圧を印加して駆動する。電極対４０３には駆動電圧は印加しない。
この結果、中央電極４０１により縦振動を励振されるが、電極対４０２、４０３のうち、電極対４０２のみに駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動の伸縮にアンバランスが生じ、第１の方向に対応する屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、第１の方向に楕円振動が生成されることとなる。
これに対し、第２の方向（逆方向）へ楕円駆動するためには、中央電極４０１および電極対４０３に駆動電圧を印加して駆動する。電極対４０２には駆動電圧は印加しない。
【００２９】
この結果、中央電極４０１により縦振動を励振されるが、電極対４０２、４０３のうち、電極対４０３のみに駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動に起因する伸縮にアンバランスが生じ、第２の方向に対応する屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、第２の方向に楕円振動が生成されることとなる。
この場合において、駆動電圧が印加されない電極対については、検出電極として、振動状態の検出に用いることが望ましい。これは、圧電素子は、振動によって発熱し、温度によってヤング率や諸特性が変化するため、駆動周波数を固定的に制御するよりも、駆動電圧を印加していない電極対を介して振動によって発生する電圧を検出し、その位相差や電圧の絶対値を所定の制御目標値に合わせるように駆動周波数を制御する方が好ましいからである。
【００３０】
図１５は正方向／逆方向の双方に駆動する場合の他の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
上記変形例においては、中央電極４０１と、２対の電極対４０２，４０３を設けていたが、本他の変形例の圧電アクチュエータ４００Ａにおいては、図１５に示すように、中央電極４０１を廃し、２対の電極対４０２，４０３のみを設けるようにしている。
このような構成とし、第１の方向（正方向）へ楕円駆動するためには、電極対４０２に駆動電圧を印加して駆動する。電極対４０３には駆動電圧は印加しない。
この結果、電極対４０２に駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動を励振されるとともに、圧電素子の伸縮にアンバランスが生じ、第１の方向に対応する屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、第１の方向に楕円振動が生成されることとなる。
【００３１】
これに対し、第２の方向（逆方向）へ楕円駆動するためには、電極対４０３に駆動電圧を印加して駆動する。電極対４０２には駆動電圧は印加しない。
この結果、電極対４０３に駆動電圧が印加されることによって圧電素子の縦振動を励振されるとともに、圧電素子の伸縮にアンバランスが生じ、第２の方向に対応する屈曲二次振動が励起されることとなる。
そして、縦振動と屈曲二次振動とが合成されて、第２の方向に楕円振動が生成されることとなる。
これらの場合においても、駆動電圧が印加されない電極対については、検出電極として、上記変形例と同様の理由により振動状態の検出に用いることが望ましい。
以上の説明においては、圧電アクチュエータの支持部位については、詳細に説明しなかったが、縦振動と屈曲二次振動の双方の振動の節となる中央部分を支持することにより振動損失を低減することが可能となる。
【００３２】
［５］実施形態の効果
以上の説明のように各実施形態によれば、圧電素子の縦振動および屈曲二次振動を合成して被駆動体に摩擦力を介して伝達し、被駆動体を回転駆動させる駆動機構を用いたアナログ電子時計において、落下時の衝撃などによっても指針位置がずれたり、伝達機構の破壊を抑制できる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電素子の縦振動および屈曲二次振動を合成して被駆動体に摩擦力を介して伝達し、被駆動体を回転駆動させる駆動機構を用いたアナログ電子時計において、落下時の衝撃などによっても指針位置がずれたり、伝達機構の破壊を抑制することができ、長期にわたって正確に時を刻むことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態を示すブロック・ダイヤグラムである。
【図２】第１実施形態のアナログ電子時計の表平面図である。
【図３】第１実施形態のアナログ電子時計の断面図である。
【図４】圧電アクチュエータの断面図である。
【図５】圧電アクチュエータの側面図である。
【図６】圧電アクチュエータの平面図である。
【図７】圧電アクチュエータの当接部の拡大図である。
【図８】第２実施形態のアナログ電子時計の表部分平面図である。
【図９】第３実施形態のアナログ電子時計の表部分平面図である。
【図１０】第３実施形態のアナログ電子時計の部分断面図である。
【図１１】圧電アクチュエータの具体的構成における周波数−インピーダンス特性を説明する図である。
【図１２】圧電アクチュエータの電極配置の一例の説明図である。
【図１３】他の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
【図１４】正方向／逆方向の双方に駆動する場合の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
【図１５】正方向／逆方向の双方に駆動する場合の他の圧電アクチュエータの電極配置の説明図である。
【符号の説明】
４…伝達機構（減速輪列）  ５…時刻表示機構  ８…時刻修正装置  １１…地板  １３，１４…圧電素子  １６…押圧部材  １９…ジャンパばね  ２２５…制御回路  ３４１…圧電アクチュエータ（振動体）  ３４３…被駆動体（ロータ）３５１…４番車  ３５１Ｘ…秒針位置検出用電極パターン  ３６０…５番車  ３６０Ｘ…回転制御用電極パターン  ４００…圧電アクチュエータ（振動体）  ４００Ａ…圧電アクチュエータ（振動体）  ４００Ｂ…圧電アクチュエータ（振動体）  ４００Ｃ…圧電アクチュエータ（振動体）  ４０１…中央電極  ４０２…電極対  ４０３…電極対  ４０４…全面電極  ４０５…駆動電極  ４０６…検出電極対  ５００…ストッパピン（規制部材）  ５１０…ゼネバ歯車  ５１０Ａ…被駆動車  ５１０Ｂ…伝達歯車  ５２１…第１ばね接点機構  ５２２…第２ばね接点機構  ２３６１…発振回路  ２３６２…波形成形回路  ２３６３…モータ駆動回路
【図１】
2004301627.tif 000003
【図２】
2004301627.tif 000004
【図３】
2004301627.tif 000005
【図４】
2004301627.tif 000006
【図５】
2004301627.tif 000007
【図６】
2004301627.tif 000008
【図７】
2004301627.tif 000009
【図８】
2004301627.tif 000010
【図９】
2004301627.tif 000011
【図１０】
2004301627.tif 000012
【図１１】
2004301627.tif 000013
【図１２】
2004301627.tif 000014
【図１３】
2004301627.tif 000015
【図１４】
2004301627.tif 000016
【図１５】
2004301627.tif 000017