(57)【要約】【課題】  圧電素子の配線を容易とする。【解決手段】  板状の基材３２と当該基材３２に積層される圧電素子３０、３１とを有し、当該圧電素子３０、３１に駆動信号が与えられることにより振動する振動板１０と、前記振動板１０の振動により駆動されるロータ１００とを備えた圧電アクチュエータＡにおいて、前記振動板１０を固定する固定部１１と、前記固定部１０に固定され、前記圧電素子３０、３１を駆動する駆動回路５００からの駆動信号を前記圧電素子に与えるリード基板１４Ａ、１４Ｂとを備え、前記リード基板１４Ａ、１４Ｂは、前記圧電素子３０、３１に設けられた給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４にまで延びる接続部１７Ａ〜１７Ｃを有する構成とした。【選択図】      図１８
2005237102.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の基材と当該基材に積層される圧電素子とを有し、当該圧電素子に駆動信号が与えられることにより振動する振動板と、前記振動板の振動により駆動される被駆動体とを備えた圧電アクチュエータにおいて、
前記振動板を固定する固定部と、
前記固定部に固定され、前記圧電素子を駆動する駆動回路からの駆動信号を前記圧電素子に与える配線用基板とを備え、
前記配線用基板は、前記圧電素子に設けられた電極にまで延びる導通部材を有する
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記配線用基板は、
絶縁板と、当該絶縁板上に配置される導電膜材とを備え、
前記導通部材は、前記導電膜材を延出させて形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記導通部材は、前記電極を押圧する導電性の弾性部材から形成される
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記配線用基板は、
金属板と、前記金属板の一面を覆う絶縁板或いは絶縁性シートとを備え、
前記導通部材は、前記金属板に一体成形された板ばねにより構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記振動板は、前記基材の表面に積層された第１の圧電素子と、前記基材の裏面に積層された第２の圧電素子とを有し、
前記配線用基板は、前記固定部の表側及び裏側の各々に固定され、
前記固定部の表側に固定された前記配線用基板に前記第１の圧電素子に設けられた前記電極まで延びる前記導通部材が設けられる共に、前記固定部の裏側に固定された前記配線用基板に前記第２の圧電素子に設けられた前記電極まで延びる前記導通部材が設けられた
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記固定部の表側及び裏側の各々に固定された前記配線用基板を導通する導通部を備えたことを特徴とする請求項５に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記振動板は、前記基材の表面に積層された第１の圧電素子と、前記基材の裏面に積層された第２の圧電素子とを有し、
前記配線用基板は、フレキシブルに形成され、
前記配線用基板の一端が前記固定部の表側に固定され、他端が前記固定部の裏側に固定されると共に、前記固定部の表側に固定された前記配線用基板の一端に前記第１の圧電素子まで延びる前記導通部材が設けられ、前記固定部の裏側に固定された前記配線用基板の他端に前記第２の圧電素子まで延びる前記導通部材が設けられた
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記配線用基板と、前記固定部との間に介在し、前記配線用基板から延出する前記導通部材の高さを前記圧電素子よりも高くする高さ出し部材を更に備える
ことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
前記固定部に前記配線用基板が固定されてユニット化された
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記固定部と前記配線用基板とが、前記支持板に設けられた位置決め部材により位置決めされることを特徴とする請求項９に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、
前記振動板を駆動する駆動信号を出力する駆動回路と、
前記駆動回路に電力を供給する電源と、
前記圧電アクチュエータによって駆動され、暦情報を含む時刻情報を表示する時刻情報手段と
を具備することを特徴とする時計。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のいずれかに記載の圧電アクチュエータと、
前記振動板を駆動する駆動信号を出力する駆動回路と、
前記駆動回路に電力を供給する電源と、
前記圧電アクチュエータによって駆動される駆動対象と
を具備することを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
圧電素子を有する圧電アクチュエータ、この圧電アクチュエータを備えた時計および電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電素子は、電気エネルギから機械エネルギへの変換効率や、応答性に優れていることから、近年、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュエータが開発され、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド或いは超音波モータなどの分野に応用されている。また最近では、腕時計のカレンダ表示機構など、小型化の要請が強い用途への圧電アクチュエータの適用が提案等されている（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００１−２８６１６６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記圧電アクチュエータの圧電素子に駆動信号を供給するために、圧電素子にはリード線などで配線が施される必要があるものの、その配線作業が煩雑であるという問題があった。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、圧電素子の配線を容易とすることのできる圧電アクチュエータ、当該圧電アクチュエータを備えた時計、及び、電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、板状の基材と当該基材に積層される圧電素子とを有し、当該圧電素子に駆動信号が与えられることにより振動する振動板と、前記振動板の振動により駆動される被駆動体とを備えた圧電アクチュエータにおいて、前記振動板を固定する固定部と、前記固定部に固定され、前記圧電素子を駆動する駆動回路からの駆動信号を前記圧電素子に与える配線用基板とを備え、前記配線用基板は、前記圧電素子に設けられた電極にまで延びる導通部材を有することを特徴とする。
【０００６】
本発明によれば、配線用基板が圧電素子配線用の導通部材を有する構成であるため、当該配線用基板と圧電素子との配線時の作業工程を簡略化でき、以って、組立性を容易とすることが可能となる。
【０００７】
ここで、前記配線用基板は、絶縁板と、当該絶縁板上に配置される導電膜材とを備え、前記導通部材は、前記導電膜材を延出させて形成される構成が望ましい。この構成によれば、導電膜材が配線として用られるため、配線が振動板に与える荷重を抑え、振動板の振動を安定化させることができる。
【０００８】
また、前記導通部材は、前記電極を押圧する導電性の弾性部材から形成される構成も望ましい。具体的には、前記配線用基板は、金属板と、前記金属板の一面を覆う絶縁板或いは絶縁性シートとを備え、前記導通部材は、前記金属板に一体成形された板ばねにより構成される。この構成によれば、圧電素子への配線に半田付け等の接合作業を要しないため、組み立てが容易となる。
【０００９】
さらにまた、前記振動板は、前記基材の表面に積層された第１の圧電素子と、前記基材の裏面に積層された第２の圧電素子とを有し、前記配線用基板は、前記固定部の表側及び裏側の各々に固定され、前記固定部の表側に固定された前記配線用基板に前記第１の圧電素子に設けられた前記電極まで延びる前記導通部材が設けられる共に、前記固定部の裏側に固定された前記配線用基板に前記第２の圧電素子に設けられた前記電極まで延びる前記導通部材が設けられた構成が望ましい。この望ましい構成において、前記固定部の表側及び裏側の各々に固定された前記配線用基板を導通する導通部を備える構成が好ましい。
【００１０】
また、振動板は、前記基材の表面に積層された第１の圧電素子と、前記基材の裏面に積層された第２の圧電素子とを有し、前記配線用基板は、フレキシブルに形成され、前記配線用基板の一端が前記固定部の表側に固定され、他端が前記固定部の裏側に固定されると共に、前記固定部の表側に固定された前記配線用基板の一端に前記第１の圧電素子まで延びる前記導通部材が設けられ、前記固定部の裏側に固定された前記配線用基板の他端に前記第２の圧電素子まで延びる前記導通部材が設けられた構成も望ましい。
【００１１】
これらの望ましい構成によれば、１つの配線用基板から基材の表裏面の圧電素子の各々に配線する構成に比べ、配線用基板に接合した配線を表側の圧電素子から回り込ませて裏側の圧電素子に接続するといった必要が無いため、このような配線の態様に比べ、配線が振動板に与える荷重を抑え、振動板の振動を安定化させることができる。
【００１２】
また、前記配線用基板と、前記固定部との間に介在し、前記配線用基板から延出する前記導通部材の高さを前記圧電素子よりも高くする高さ出し部材を更に備える構成が望ましい。この構成によれば、導通部材を圧電素子に配線した場合に、当該導通部材が圧電素子に担がれる姿勢となることが無いため、配線が振動板に与える荷重を抑え、振動板の振動を安定化させることができる。
【００１３】
また、前記固定部に前記配線用基板が固定されてユニット化された構成も望ましい。この望ましい構成において、前記固定部と前記配線用基板とが、前記支持板に設けられた位置決め部材により位置決めされる構成が好ましい。
【００１４】
この構成によれば、圧電アクチュエータを組み立てる際の組み立て性を向上させることができる。また、固定部と配線用基板との位置決め精度を向上させることが可能となる。
なお、これらの圧電アクチュエータを時計や各種の電子機器に適用しても良い。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、圧電素子への配線を容易とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
Ａ．全体構成
図１は、本実施形態に係る圧電アクチュエータＡが組み込まれた腕時計のカレンダ表示機構の構成を示す平面図である。図１に示すように、圧電アクチュエータＡは、地板１０２、矩形状の振動板１０およびロータ１００を備えている。ロータ１００は、振動板１０によって駆動される被駆動体であり、振動板１０に生じる振動によってその外周面が叩かれることにより、時計回りに回転し、日付表示車５０に駆動力を伝達する。このロータ１００は、減速輪列としての日付回し中間車４０及び日付回し車６０を介してリング状の日付表示車５０に連結されている。この日付表示車５０は、ロータ１００の駆動対象であり、ロータ１００の駆動に連動して回転駆動される。
【００１８】
図２は、図１に示す時計の断面図である。図において、網目部分に、圧電アクチュエータＡを備えたカレンダ表示機構が組み込まれている。このカレンダ表示機構の上方には、円盤状の文字板７０が設けられている。この文字板７０の外周部の一部には日付を表示するための窓部７１が設けられており、窓部７１から日付表示車５０の日付が覗けるようになっている。また、文字板７０の下方には、針７２を駆動するムーブメント７３および後述する駆動回路５００が設けられている。
【００１９】
Ｂ．カレンダ表示機構の構成
図３は、図１におけるカレンダ表示機構の詳細な構成を示す断面図である。図３に示すように、時計は、第１の底板１０３と、この底板１０３と段違いに配置された第２の底板１０３’とを有している。この第２の底板１０３’の上には、カレンダ表示機構のうち圧電アクチュエータＡを除いた部分が搭載され、第１の底板１０３上には、圧電アクチュエータＡが搭載される。
【００２０】
図３に示すように、第２の底板１０３’には、日付回し中間車４０を軸支するためのシャフト４１が起立している。日付回し中間車４０の下面には軸受（図示せず）が設けられており、シャフト４１の先端部が同軸受内に収容されている。日付回し中間車４０は、小径部４ａと大径部４ｂとから構成されている。小径部４ａは、大径部４ｂと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４ｃが形成されている。この小径部４ａは、大径部４ｂに対し、同心をなすように固着されている。大径部４ｂには、ロータ１００の上部の歯車１００ｃが噛合している。従って、大径部４ｂと小径部４ａとからなる日付回し中間車４０は、ロータ１００の回転に連動し、シャフト４１を回転軸として回転する。
【００２１】
日付表示車５０は、図１に示すように、リング状の形状をしており、その内周面に内歯車５ａが形成されている。日付回し車６０は五歯の歯車を有しており、内歯車５ａに噛合されている。また、図３に示すように、日付回し車６０の中心にはシャフト６１が設けられており、これは、第２の底板１０３’に形成された貫通孔６２に遊嵌されている。この貫通孔６２は、日付表示車５０の周回方向に沿って延びる眉状の形状を有している。板ばね６３は、その一方が底板１０３’に固定され、他方はシャフト６１を図１の右上方向に押圧している。そして、板ばね６３は、シャフト６１および日付回し車６０を付勢する。この板ばね６３の付勢作用によって日付表示車５０の揺動が規制される。
【００２２】
板ばね６４は、一方が底板１０３’にねじ止めされており、その他方には略Ｖ字状に折り曲げられた先端部６４ａが形成されている。また、接触子６５は、日付回し中間車４０が回転し、先端部６４ａが切欠部４ｃに入り込んだときに板ばね６４と接触するように配置されている。板ばね６４には所定の電圧が印加されており、接触子６５に接触すると、その電圧が接触子６５にも印加される。従って、接触子６５の電圧を検出することにより、日送り状態を検出することができる。なお、内歯車５ａに噛合する手動駆動車を設け、ユーザが竜頭（いずれも図示せず）に対して所定の操作を行うと、日付表示車５０を駆動するようにしてもよい。
【００２３】
以上の構成において、圧電アクチュエータＡの振動板１０は、駆動回路５００から駆動電圧が印加されることにより、その板面を含む平面内において振動する。ロータ１００は、この振動板１０に発生する振動を受けてその外周面が叩かれ、図１中の矢印で示すように、時計回りに回転駆動される。このロータ１００の回転は、日付回し中間車４０を介して日付回し車６０に伝達され、この日付回し車６０が日付表示車５０を時計回り方向に回転させる。
【００２４】
Ｃ．圧電アクチュエータの構成
図４は圧電アクチュエータＡの平面図、図５は図４中の矢印Ｖ−Ｖ方向から見た断面図、図６および図７はロータ１００の部分拡大図、図８はロータ１００の支持構造を示す断面図、図９は押圧調整カムによる押圧力の調整方法を示す断面図、図１０は振動板１０の分解斜視図、図１１は圧電素子への駆動信号の供給を示す駆動構成図、図１２〜図１４は振動板の振動状態を示す図、図１５は振動板１０における振動周波数とインピーダンスとの関係を示す図である。
【００２５】
図４に示すように、圧電アクチュエータＡは、底板１０３とは別体の地板１０２、振動板１０、レバー２０、押圧調整カム２６およびロータ１００を具備している。なお、本実施形態による圧電アクチュエータＡの地板１０２は、底板１０３と別体に設けるものとしたが、地板１０２を省略して底板１０３の一部に振動板１０、レバー２０、押圧調整カム２６およびロータ１００を設けて圧電アクチュエータＡを構成しても良い。
【００２６】
圧電アクチュエータＡのロータ１００は、内部に軸受（図示せず）を有しており、この軸受には、地板１０２に支持されたレバー２０のシャフト２４が挿入されている。ロータ１００は、このシャフト２４を中心として回転することができる。
【００２７】
図４に示すように、振動板１０は平坦な短冊状をなしている。この振動板１０は、図１０に示すように、２つの短冊状の圧電素子３０，３１間に、基材３２を配置した積層構造となっている。この基材３２は、圧電素子３０，３１とほぼ同じ短冊状をなし、かつ圧電素子３０，３１よりも肉厚の薄いステンレス鋼などの導体によって構成されている。基材３２を囲む２つの長辺の一方に固定部１１が形成されている。図示のように固定部１１は、基材３２の長辺に対して平行に延びた長尺状をなしている。また、固定部１１には位置決め孔１１Ａが穿設されている。
【００２８】
ねじ１３は、図４および図５に示すように、位置決め孔１１Ａに挿通して地板１０２の固定部凸部１０２Ａにねじ止めされることにより、振動板１０が固定部凸部１０２Ａに固定される。また、基材３２における固定部１１とは反対側の部分には圧電素子３０，３１からはみ出した支持当接部１２が形成されており、この支持当接部１２は、図５に示すように、地板１０２の支持当接部凸部１０２Ｂに載置される。
【００２９】
振動板１０は、図５に示すように、基材３２のうち圧電素子３０，３１によって挟まれた部分から両側にはみ出した固定部１１および支持当接部１２が地板１０２に載せられている。一方、固定部１１および支持当接部１２は、基材３２および圧電素子３０，３１を地板１０２との間に空間３９を持たせた状態で、振動板１０が地板１０２に固定されている。支持当接部１２が地板１０２上に載置されているものの、固定部１１は、ねじ１３によって地板１０２に強固に固定される。
【００３０】
また、基材３２には、図４および図１０に示すように、当接部３６が突設されている。そして、当接部３６は、ロータ１００の外周面に押し当てられている。当接部３６としては、導体または非導体のものを用いることができるが、非導体で形成すれば、一般的に金属から形成されるロータ１００を介して地板１０２と圧電素子３０，３１とが短絡しないようにすることができる。この短絡を防止するためには、ロータ１００を回転支持するシャフト２４に絶縁処理を施してもよい。
【００３１】
また、当接部３６は、平面的に見てロータ１００側に突出した円弧状をなしている。このようにロータ１００と当接する当接部３６を円弧状にすることにより、ロータ１００と振動板１０の位置関係が、寸法ばらつき等により変化した場合であっても、円形であるロータ１００の外周面に対して常に同じ接触面積で円弧状に形成された当接部３６の外周面の一部を当接させることができる。従って、ロータ１００と当接部３６の接触は、安定した状態で維持させることができる。
さらに、図３および図６に示すように、ロータ１００の外周面には、周方向に沿って断面が円弧状になった凹溝１００Ａが形成される。この凹溝１００Ａの溝底に当接部３６が当接するようにすれば、ロータ１００の外れを防止することができる。しかも、凹溝１００Ａは、その断面が円弧状（曲面状）に形成されると共に、この凹溝１００Ａに接触する当接部３６も円弧状に形成されているため、凹溝１００Ａと当接部３６との接触が点接触となり、エネルギの伝達を安定して行うことができる。なお、図７に示すように、ロータ１００’の凹溝１００Ａ’のように、断面略「コ」字状に形成してもよい。
【００３２】
レバー２０は、図３および図４に示すように、その長手方向に延びる腕の途中部位に挿通孔２２が形成されており、これに地板１０２から立設されたシャフト２１が挿通されている。このように挿通孔２２をシャフト２１に挿通させることにより、レバー２０が地板１０２に対して回動可能に支持される。また、レバー２０の一方には略Ｕ字状のばね部２３が形成されている。また、レバー２０の他方にはシャフト２４を有するロータ取付部２５が設けられており、シャフト２４によりロータ１００が回転可能に軸支持されている。
【００３３】
さらに、シャフト２４に対するロータ１００の取り付け構造について図８に基づいて詳述する。
一般に、文字板７０の下側に位置したムーブメント７３は底板１０３（図３）および押さえ板９９を備えており、この押さえ板９９によって底板１０３に押さえられることにより、ムーブメント７３の各部位が固定される。このため、レバー２０のシャフト２４に軸支されたロータ１００も、押さえ板９９の環状凸部９９Ａによって抜け止めされている。
【００３４】
また、前述した如く、ロータ１００は振動板１０の当接部３６を押圧しているため、ロータ１００の軸受は、耐久性と強度が必要になる。このため、耐摩耗性の高いルビー材料からなる軸受１０１が用いられる。この軸受１０１とシャフト２４との間に注油することにより、さらに耐摩耗性を向上させることが可能となる。この軸受１０１に限らず、耐摩耗性の高い軸受（例えば、ベアリング軸受）であればよい。また、ロータ１００の高さ方向へのスキマ決めは、押さえ板９９の環状凸部９９Ａによって高さ方向上側へのスキマ決めがなされ、シャフト２４の段部によって高さ方向下側へのスキマ決めがなされる。さらに、ロータ１００は、比較的径寸法の小さいところ、即ち軸受１０１のところでスキマ決めがなされる。これにより、ロータ１００に加わる負荷トルクが小さくなる。
【００３５】
次に、図４に戻って、ばね部２３の先端部には、押圧調整カム２６が押し当てられている。この押圧調整カム２６は、図９に示すように、貫通孔２６Ａを有しており、この貫通孔２６Ａには、地板１０２に立設されたねじ受け部２６Ｂが嵌着され、このねじ受け部２６Ｂの内側には、ねじ２７と螺合するねじ山が刻設されている。押圧調整カム２６と地板１０２の間にはスペーサ２８が介在されており、ねじ２７が締め付けられることによって、押圧調整カム２６は地板１０２に回動規制された状態で固定されることになる。
【００３６】
ここで、ねじ２７を緩めると、押圧調整カム２６が、このねじ２７を回動中心として回動可能となる。この際、調整作業者が、押圧調整カム２６に穿設された端子案内穴２６Ｃに略Ｌ字状をなす調整用端子２９を挿入し、この調整用端子２９を手で動かすことにより、押圧調整カム２６の回動調整を容易に行うことができる。
この押圧調整カム２６からばね部２３への押圧力は、図４に示す如く、Ｕ字状をなすばね部２３の２本の脚の間を狭める。このときばね部２３に発生する弾性力は、シャフト２１を中心としてロータ取付部２５を時計回り方向に回転させようとする。これによりロータ取付部２５に取り付けられたロータ１００の外周面が当接部３６に押し当てられる。
【００３７】
このような構成によれば、押圧調整カム２６の調整により振動板１０に加わる圧力を調整することができる。押圧調整カム２６を回転させて図４に点線で示すようにばね部２３を大きく変形させれば、このばね部２３の弾性力に抗してロータ取付部２５はシャフト２１を中心として図中時計回り方向に変位し、ロータ１００によって振動板１０に与えられる押圧力が増加する。また、押圧調整カム２６を調整して図中実線に示すようにばね部２３の２本の足の間を広げると、ばね部２３の弾性力が減少し、ロータ１００によって振動板１０に与えられる押圧力が減少する。なお、押圧調整カム２６の調整は、手作業による調整も可能であるし、時計のムーブメントを自動的に組み立てる自動組立機によって調整することも可能である。
【００３８】
次に、図１０を参照し、振動板１０について説明する。
既に説明したように、振動板１０は、圧電素子３０，３１の間に板状の基材３２を配置した積層構造となっている。この構成は、過振幅や落下などによる外部からの衝撃力に起因する振動板１０の損傷を低減し、耐久性を向上させている。また、基材３２としては、圧電素子３０，３１よりも肉厚の薄いものが用いられることにより、圧電素子３０，３１の振動を極力妨げないようにしている。上述した固定部１１、支持当接部１２および当接部３６を当該基材３２は、一体に形成されているため、製造工程を簡略化することができる。
【００３９】
また、基材３２の上側に配置された圧電素子３０の表、裏面上には、この圧電素子３０のほぼ全面を覆うように短冊状の給電用電極３３Ａ，３３Ｂが貼着される。同様に、基材３２の下側に配置された圧電素子３１の表、裏面上には、この圧電素子３１のほぼ全面を覆うように短冊状の給電用電極３３Ｃ，３３Ｄが貼着される。また、給電用電極３３Ｃには、当該給電用電極３３Ｃの他の領域から切り込みにより絶縁分離され、振動板１０の長手方向の略真ん中から一方側に延びる矩形状の検出用電極３４（図１７参照）が形成されている。この検出用電極３４は振動板１０の振動を表す検出信号を得るための電極である。
【００４０】
ここで、圧電素子３０，３１としては、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ（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。ここで、亜鉛ニオブ酸鉛の組成式は、［Ｐｂ（Ｚｎ1/3−Ｎｂ2/3）Ｏ3］1-X（ＰｂＴｉＯ3）X］、（但し、Ｘは組成により異なり、Ｘ＝０．０９程度）となり、スカンジウムニオブ酸鉛の組成式は、［｛Ｐｂ（（Ｓｃ1/2−Ｎｂ1/2）1-XＴｉX）Ｏ3｝、（但し、Ｘは組成により異なり、Ｘ＝０．０９程度）となる。
【００４１】
圧電素子３０の分極方向と圧電素子３１の分極方向が逆向きの場合には、例えば図１１に示すように、給電用電極３３Ａ、基材３２、給電用電極３３Ｃの電位が各々＋Ｖ、ＶDD、＋Ｖ（もしくは−Ｖ、ＶDD、−Ｖ：但しＶDDは駆動回路５００のアース電位）となるように駆動回路５００から上記給電用電極３３Ａ、基材３２、給電用電極３３Ｃの各々に交流の駆動信号が供給される。ここで、＋Ｖの駆動信号および−Ｖの駆動信号は、位相が反転した交流信号である。なお、上記のように基材３２を導体によって形成しているため、圧電素子３０，３１と接する給電用電極３３Ｂ，３３Ｄは省略することが可能であるため、図１１ではその記載を省略している。
【００４２】
このように構成される振動板１０は、駆動回路５００から給電用電極３３Ａ〜３３Ｄを介して圧電素子３０，３１に交流の駆動信号が供給されると、圧電素子３０，３１には、長手方向に伸縮する振動が発生する。その際、図４および図１２中の矢印Ｘに示すように、圧電素子３０，３１が長手方向に伸縮する縦振動を発生する。
また、振動板１０に縦振動が発生すると、振動板１０の重量バランスのアンバランスさによって振動板１０の重心を中心とした回転モーメントによっても、図１３に示すように、幅方向に揺動する屈曲振動が誘発される。このような縦振動と屈曲振動とが発生し、両者が結合されると、振動板１０の当接部３６におけるロータ１００の外周面との接触部分は、図１４に示すように楕円軌道に沿った時計回りに振動することになる。つまり、当接部３６におけるロータ１００との接触部分が大きく変位することになる。なお、振動板１０の当接部３６が設けられた側と反対側の端部にバランス部８９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るようにしてもよい。
【００４３】
上記のように、振動板１０は、縦振動と屈曲振動とが結合した振動を生じるが、この振動のうち、縦振動モードが優勢になるか、屈曲振動モードが優勢になるかは、圧電素子３０、３１に供給される駆動信号の周波数に依存する。図１５は、振動板１０の振動周波数とインピーダンスとの関係の一例を示す図である。同図に示すように、縦振動モードのインピーダンスの極小値である共振周波数ｆ１と、屈曲振動モードのインピーダンスの極小値である共振周波数ｆ２とは、互いに異なる値を有する。そこで、共振周波数ｆ１と共振周波数ｆ２との間でインピーダンスが極大値となる周波数ｆ３と、屈曲振動モードの共振周波数ｆ２との間の周波数ｆ２’にて圧電素子３０、３１が駆動されれば、圧電素子３０、３１が縦振動するとともに、屈曲振動が誘発されることになる。さらに、圧電素子３０、３１は、屈曲振動モードの共振周波数ｆ２に近い周波数ｆ２’にて駆動されることにより、大きな屈曲振動が誘発され、振動板１０の当接部３６がより大きな楕円軌道を描くようになる。このように、当接部３６が描く楕円が大きくなるため、当接部３６によりロータ１００に加えられる回転力も大きくなり、駆動効率が高くなる。なお、この駆動効率は、圧電素子３０、３１に供給される電気エネルギに対するロータ１００の単位時間当たりの仕事（即ち、回転数×負荷トルク）にて定義されるものとする。
【００４４】
このように、当接部３６が時計回りに楕円軌道を描くことにより、当接部３６がロータ１００側に膨らんだ位置にあるときに、当接部３６がロータ１００を押す押圧力が大きくなり、一方当接部３６がロータ１００側から待避した位置にあるときには、当接部３６がロータ１００を押す押圧力が小さくなる。従って、圧電アクチュエータＡは、両者の押圧力の大きい間、つまり当接部３６がロータ１００側に膨らんだ位置にある時、当接部３６の変位方向にロータ１００を回動駆動させることになる。
【００４５】
Ｄ．圧電素子３０，３１への配線の接続及び製造方法
次に、圧電素子３０，３１への配線の接続及び製造方法について説明する。
図１６は振動板１０の上面（表）を示す平面図、図１７は振動板１０の下面（裏）を示す平面図、図１８は図１６のＡ−Ａ’線における視断面図である。なお、図１８に示す視断面図では給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４の図示を省略している。
【００４６】
本実施の形態では、振動板１０への駆動信号入力には、駆動回路５００から圧電素子３０、３１に設けられた給電用電極３３Ａ、３３Ｃへ供給する駆動信号入力用配線と、振動板１０の振動状態出力には、圧電素子３１に設けられた検出用電極３４から駆動回路５００へ供給する検出信号出力用配線のために、２枚のリード基板１４Ａ、１４Ｂが用いられている。これらのリード基板１４Ａ、１４Ｂは、図１６乃至図１８に示すように、振動板１０の固定部１１に設けられる。詳述すると、固定部１１の上面及び下面の各々には高さ出し部材８０が接着或いは溶接等により固着され、その高さ出し部材８０上に上記リード基板１４Ａ、１４Ｂが接着或いは溶接等により固着されている。この高さ出し部材８０は、基材３２（固定部１１）を基準にした場合のリード基板１４Ａ、１４Ｂの高さを圧電素子３０，３１よりも高くするためのものである。
【００４７】
上記リード基板１４Ａ、１４Ｂは、例えばポリイミド等の絶縁板１６上に導電膜たる銅箔１５が配設されて構成される。具体的には、固定部１１表側のリード基板１４Ａの上面は、図１６に示すように、その上面の略全体が１枚の銅箔１５Ａにより覆われている。さらに、この銅箔１５Ａには、振動板１０側に向けて延出する接続部１７Ａが形成されている。この接続部１７は、図１８に示すように絶縁板１６からオーバーハング状態になされ、リード基板１４Ａと給電用電極３３Ａとの間を繋ぐ配線（導通部材）として機能し、その先端が給電用電極３３Ａに接合される。接続部１７Ａと給電電極３３Ａとの接合は、例えば半田付けや抵抗溶接等により行われ、接合信頼性が維持されるようになっている。
【００４８】
一方、固定部１１裏側のリード基板１４Ｂの上面は、図１７に示すように、互いに離間配置された２枚の銅箔１５Ｂ、１５Ｃにより覆われ、各々の銅箔１５Ｂ、１５Ｃには、振動板１０側に向けて延出し絶縁板１６からオーバーハング状態になされた接続部１７Ｂ、１７Ｃが形成されている。接続部１７Ｂはリード基板１４Ｂと検出用電極３４との間を繋ぐ配線として機能し、また接続部１７Ｃはリード基板１７Ｂと給電用電極３３Ｃとの間を繋ぐ配線として機能する。すなわち、接続部１７Ｂの先端は圧電素子３１の面上に設けられた給電用電極３３Ｃに接合され、また、接続部１７Ｃの先端は検出用電極３４に接合される。これら接続部１７Ｂ、１７Ｃと検出用電極３４及び給電用電極３３Ｃとの接合も、接続部１７Ａと同様に、例えば半田付けや抵抗溶接等により行われ、接合信頼性が維持されるようになっている。
【００４９】
このように、本実施の形態では、リード基板１４Ａ、１４Ｂの銅箔１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを延出させて形成した接続部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃを、給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４との配線として用いる構成としている。この構成により、振動板１０とリード基板１４Ａ、１４Ｂとをリード線等の別部材で配線する場合と比べ、配線時の作業工程を簡略化でき、以って、組立性を向上させることができる。また、振動板１０に加わる配線の荷重を小さくできるため、振動板１０の振動を安定化させることが可能となり、結果として、圧電アクチュエータＡの運動性能に与えるの影響を抑えることができる。
さらにまた、本実施の形態では、基材３２の表側の圧電素子３０へは固定部１１上側に設けたリード基板１４Ａから配線し、基材３２の裏側の圧電素子３１へは固定部１１下側に設けたリード基板１４Ｂから配線する構成としている。これにより、基材３２を挟んでリード基板の裏側の圧電素子に配線する場合に、１つのリード基板から圧電素子３０、３１の各々に配線する構成に比べ、リード基板から延びる配線を表側の圧電素子から回り込ませて裏側の圧電素子に接続する必要が無いため、このような配線の態様に比べ、振動板１０に加わる配線の荷重を抑え、振動板１０の振動を安定化させることができる。
【００５０】
また、本実施の形態では、給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４を、振動板１０の振動における節に相当する箇所に設ける構成としたため、振動板１０の振動により、当該給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４に接続された上記接続部１７Ａ〜１７Ｃが剥離するのが防止可能となる。また、これにより、接続部１７Ａ〜１７Ｃと給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４との接合強度をさほど強くする必要がないため、接続部１７Ａ〜１７Ｃと給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４との接合の際の組立が容易となり、組立性を向上させることが可能となる。
さらに、本実施の形態では、リード基板１４Ａ、１４Ｂを固定部１１に設ける際に、高さ出し部材８０を介在させる構成としている。従って、リード基板１４Ａ、１４Ｂの各々から延出した接続部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃを給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４に接合する際には、接続部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃが圧電素子３０，３１に担がれる姿勢ではなく、接続部１７Ａが圧電素子３０の上方から直接的に給電用電極３３Ａに到達し、また、接続部１７Ｂ、１７Ｃが圧電素子３１の下方から直接的に給電用電極３３Ｃ及び検出用電極３４に到達する姿勢となる。これにより、振動板１０に加わる接続部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃからの荷重をより小さくすることが可能となる。
【００５１】
ところで、本実施の形態では、給電用電極３３Ａと給電用電極３３Ｃとに同位相の駆動信号が供給される。すなわち、本実施の形態では、給電用電極３３Ａに接続される銅箔１５Ａと給電用電極３３Ｃに接続される銅箔１５Ｃとを電気的に導通し、給電用電極３３Ａ、３３Ｃに同位相の駆動信号を供給する構成としている。以下この構成について図１９を参照して説明する。
【００５２】
図１９は図１６のＢ−Ｂ’線における視断面図である。この図に示すように、上記駆動回路５００が実装された回路基板１８は、導電パターンとしての銅箔１８Ａが配設された面を上にして地板１０２上に配置される。この回路基板１８には、固定部１１下側のリード基板１４Ｂが上側から圧接され、回路基板１８の銅箔１８Ａとリード基板１４Ｂの銅箔１５Ｂ及び１５Ｃとが直接接触することで、回路基板１８及びリード基板１４Ｂとが電気的に接続される。
また図１９及び図１６に示すように、固定部１１上面側に配置されたリード基板１４Ａの銅箔１５Ａには、当該リード基板１４Ａから回路基板１８に向けて延びる導通用板ばね３７が設けられている。この導通用板ばね３７の先端部３７Ａは、図１９中に一点鎖線で示すように、回路基板１８の取り付け位置下方まで延び、固定部１１が地板１０２に取り付けられる際には、導通用板ばね３７が上方に撓み、その先端部３７Ａが回路基板１８の上面の銅箔１８Ａに圧接する。これにより、回路基板１８の銅箔１８Ａとリード基板１４Ａの銅箔１５Ａとが導通する。上記のように、回路基板１８とリード基板１４Ｂとも導通されるから、結果として、リード基板１４Ａとリード基板１４Ｂとが導通されることとなる。
【００５３】
一方、基材３２は、上記のように、駆動回路５００のアース電位であるＶDD電圧が印加される構成となっている。本実施の形態では、基材３２に設けられた固定部１１にＶDD電圧を印加することで、基材３２にＶDD電圧を印加する。詳述すると、図１６に示すように、固定部１１の上面側に配置されるリード基板１４Ａは、上方から見た場合に、固定部１１上面全体を覆うのではなく、固定部１１の一部が露出する形状になされている。この露出部１１Ｂに、図２０に示すように、駆動回路５００（上記回路基板１８）のアース電位（ＶDD電圧）と導通をとるためのアース導通部材８１が接続される。
以上の構成により、給電用電極３３Ａに接続される銅箔１５Ａと給電用電極３３Ｃに接続される銅箔１５Ｃとが電気的に導通し、給電用電極３３Ａ、３３Ｃに同位相の駆動信号が供給可能となると共に、基材３２にＶDD電圧が印加されることとなる。
【００５４】
ここで、本実施の形態では、上記振動板１０及びリード基板１４Ａ、１４Ｂを予めユニット化されており、圧電アクチュエータＡに組み込む際に回路基板１８と導通をとる構成としている。この構成について以下に説明する。
図１９に示すように、地板１０２上には、上記固定部凸部（ねじピン）１０２Ａの他に２本の案内ピン１５０Ａ、１５０Ｂが立設されており、図１６乃至図１８に示すように、固定部１１には、固定部凸部１０２Ａが上記位置決め孔１１Ａの他に、上記案内ピン１５０Ａ、１５０Ｂが挿通される２つのピン孔１５１Ａ、１５１Ｂが穿設されている。さらに、上記リード基板１４Ａ、１４Ｂにも、図１９に示すように、固定部凸部１０２、案内ピン１５０Ａ、１５０Ｂが挿通される位置決め孔１４０、ピン孔１５２Ａ、１５２Ｂの各々が穿設され、これと同様に、高さ出し部材８０にも固定部凸部１０２Ａ、案内ピン１５０Ａ、１５０Ｂが挿通される位置決め孔１５３、ピン孔１５３Ａ、１５３Ｂの各々が穿設されている。
【００５５】
これら固定部１１、リード基板１４Ａ、１４Ｂ及び高さ出し部材８０は、上記のように、リード基板１４Ｂ、高さ出し部材８０、固定部１１、高さ出し部材８０、リード基板１４Ａの順で積層され各部材が接着或いは溶接等で固定される。このとき、各部材は、各々に穿設された位置決め孔、ピン孔が重なるように位置決めされる。そして、リード基板１４Ａの銅箔１５Ａが延出してなる接続部１７Ａが給電用電極３３Ａに接合され、リード基板１４Ｂの銅箔１５Ｂが延出してなる接続部１７Ｂが検出用電極３４に接合され、また、このリード基板１４Ｂの銅箔１５Ｃが延出してなる接続部１７Ｃが給電用電極３３Ｃに接合されてリード基板１４Ａ、１４Ｂが固定部１１に一体化され、振動板１０とリード基板１４Ａ、１４Ｂがユニット化される。
【００５６】
リード基板１４Ａ、１４Ｂとユニット化された振動板１０は、その固定部１１が地板１０２に設けられた上記固定部凸部１０２Ａ、案内ピン１５０Ａ、１５０Ｂに挿通されて、地板１０２に取り付けられる。このとき、リード基板１４Ａに設けられた導通用板ばね３７の先端部１８Ａが地板１０２に配置された回路基板１８の銅箔１８Ａを押圧することでリード基板１４Ａと回路基板１８とが導通し、また、リード基板１４Ｂの銅箔１５Ｂ、１５Ｃが回路基板１８の銅箔１８Ａと接触することでリード基板１４Ｂと回路基板１８が導通する。本実施の形態では、リード基板１４Ａ、１４Ｂが設けられた固定部１１を上記固定部凸部１０２Ａ、案内ピン１５０Ａ、１５０Ｂに挿通すれば、この固定部凸部１０２Ａ、案内ピン１５０Ａ、１５０Ｂによりリード基板１４Ａ、１４Ｂと回路基板１８との相対的な位置決めがなされ、各々の位置決めを個別に行う必要がない構成となっている。
【００５７】
また、振動板１０が地板１０２に取り付けられた後、図１９に示すように、リード基板１４Ａの上面が絶縁板１５４により覆われて腕時計の他の部材との電気的絶縁がなされ、さらに、絶縁板１５４の上に押え板１５５が載置される。そして、この押え板１５５の上面から上記固定部凸部１０２Ａにねじ１３が挿通され締められると、このねじ１３により押え板１５５が圧せられ、結果として、上記振動板１０が地板１０２に圧接し、地板１０２と振動板１０との間のガタがとられる。また、押さ板１５５の押圧力によりリード基板１４Ａと導通用ばね３７との接続、及び、リード基板１４Ｂと回路基板１８との接続が強固なものとなる。
【００５８】
このように、本実施の形態では、振動板１０とリード基板１４Ａ、１４Ｂとをユニット化した構成としたため、地板１０２への振動板１０の取り付け、及び、振動板１０と回路基板１８との間の配線といった組み立て作業が容易となり、また、品質を安定化させることが可能となる。また、固定部１１及びリード基板１４Ａ、１４Ｂの各々の位置決めに、固定部凸部１０２Ａ、案内ピン１５０Ａ、１５０Ｂといった共通の部材を用いる構成としたため、これら固定部１１及びリード基板１４Ａ、１４Ｂの各々を個別に位置決めする必要がない。
【００５９】
ここで、本実施の形態では、リード基板１４Ａ、１４Ｂの銅箔１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを延出させてリード基板１４Ａ、１４Ｂと圧電素子３０、３１とを配線する構成について説明したが、これに限らず、リード基板１４Ａ、１４Ｂの各々に板ばねを接続し、この板ばねを用いてリード基板１４Ａ、１４Ｂと圧電素子３０、３１とを配線する構成としても良い。この構成について図２１乃至図２３を参照して説明する。
【００６０】
図２１は、本実施の形態の他の態様にかかる振動板１０の上面（表）を示す平面図、図２２は振動板１０の下面（裏）を示す平面図、図２３は図２１のＣ−Ｃ’線における視断面図である。なお図２３に示す視断面図においては、給電用電極３３Ａ〜３３Ｄ及び検出用電極３４の図示を省略している。これらの図に示すように、本態様では、上述したリード基板１４Ａが、絶縁性シート８５と、この絶縁性シート８５の上に貼着された金属板１５Ａ’により構成すると共に、リード基板１４Ｂが、絶縁性シート８５と、この絶縁性シート８５の上に貼着され、互いに離間された２枚の金属板１５Ｂ’、１５Ｃ’により構成される。絶縁性シート８５は上述の絶縁基板１６の代わりとなるものであり、また、金属板１５Ａ’〜１５Ｃ’は、上述の銅箔１５Ａ〜１５Ｃの代わりとなるものである。金属板１５Ａには給電用電極３３Ａへの配線部材としての板ばね１７Ａ’が接続され、また、金属板１５Ｂ’には検出用電極３４への配線部材としての板ばね１７Ｂ’が接続され、同様に、金属板１５Ｃ’には給電用電極３３Ｃへの配線部材としての板ばね１７Ｃ’が接続されている。これらの金属板１５Ａ’〜１５Ｃ’と板ばね１７Ａ’〜１７Ｃ’の接続は、溶接等でなされても良く、また、これらを一体形成しても良い。
【００６１】
板ばね１７Ａ’は、図２３に示すように、山形に折られ、その先端部が圧電素子３０の上方から給電用電極３３Ａに点接触することで、板ばね１７Ａ’との接触によって圧電素子３０に加わる荷重を小さくしている。また板ばね１７Ｂ’１７Ｃ’も、その先端部が圧電素子３１の下方から給電用電極３３Ｃ及び検出用電極３４に点接触し、板ばね１７Ｂ’、１７Ｃ’の接触によって圧電素子３０に加わる荷重を小さくしている。これにより、振動板１０の振動が配線によって阻害されるのが防止される。
また、リード基板１４Ａ、１４Ｂと圧電素子３０、３１との配線に、板ばね１７Ａ’〜１７Ｃ’を用いる構成とすることで、圧電素子３０、３１に配線する際に半田付け等の作業を行う必要がなく、さらに、配線時に圧電素子３０、３１に熱を加えることがないため圧電素子３０、３１が配線による熱影響を受けず、その性能を安定化させることが可能となる。
なお、固定部１１と金属板１５Ａ’〜１５Ｃ’との間に絶縁性シート８５を介在させる構成に代えて、図２４に示すように、金属板１５Ａ’〜１５Ｃ’を非導電性接着剤で固定部１１に貼着する構成としても良い。この構成によれば、絶縁のための部品点数が少なくなりコストを抑えることができると共に、さらに、薄型・小型化が可能となる。
【００６２】
また、リード基板１４Ａ、１４Ｂの導通に導通用板ばね３７を用いる構成について例示したが、これに限らない。すなわち、図２５に示すように、リード基板１４Ａ、１４Ｂを、一枚の可撓性プリント基板１４’（例えば、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuit））で構成しても良い。この可撓性プリント基板１４’は、ポリエステル等の絶縁性シート１６’の上に導体パターンとしての銅箔１５’が貼着されて構成されたものである。この可撓性プリント基板１４’を固定部１１に取り付ける場合には、銅箔１５’が表になるように絶縁性シート１６’を、固定部１１の表側或いは裏側の高さ出し部材８０に接着等した後、固定部１１を回り込むように屈曲させて、固定部１１の裏側或いは表側の高さ出し部材８０に他端部を接着する。これにより、リード基板１４Ａ、１４Ｂの２つの基板を用いる構成に比べ、コストを削減することが可能となると共に、固定部１１の表側と裏側とを簡単に導通させることができる。
【００６３】
Ｅ．圧電アクチュエータの駆動回路
以下、図２６を参照しながら、上記構成からなる時計のカレンダ機構に用いられる駆動回路について説明する。
同図に示すように、駆動回路５００は、午前０時検出手段５０１と、制御回路５０３と、日送り検出手段５０２と発振回路５０４とを備えている。午前０時検出手段５０１は、ムーブメント７３（図２参照）に組み込まれた機械的なスイッチであり、午前０時になると、制御信号を制御回路５０３に出力する。また、日送り検出手段５０２は、上述した板ばね６４と接触子６５（図１参照）を主要部とするものであり、板ばね６４と接触子６５が接触する、即ち日送り終了が検出されると制御回路５０３に制御信号が出力される。
制御回路５０３は、午前０時検出手段５０１から供給される制御信号と日送り検出手段５０２から供給される制御信号とに基づいて、発振制御信号を発振回路５０４に出力する。この発振制御信号は、午前０時検出手段５０１によって午前０時が検出された時点でローレベルからハイレベルに立ち上がり、この後日送り検出手段５０２によって日送り終了が検出されるとハイレベルからローレベルに立ち下がる。
発振回路５０４は、発振制御信号がハイレベルのときに給電され、ローレベルのときに給電が停止されるようになっており、発振制御信号がハイレベルのときに所定周波数の駆動信号が給電用電極３３Ａ〜３３Ｄを介して圧電素子３０，３１に供給される。この駆動信号を受けた圧電素子３０，３１は、前述したような伸縮動作を行う。
上述したように日付回し中間車４０は、日付を変更する際に１回転するが、その期間は午前０時の限られた時間である。従って、発振回路５０４は当該期間のみ発振していれば足りる。この例の駆動回路５００にあっては、発振回路５０４への給電をハイレベル又はローレベルの発振制御信号によって制御することにより、日付回し中間車４０を回動させる必要のない期間は、発振回路５０４の動作を完全に停止させている。従って、発振回路５０４の無駄な電力消費を低減することができる。
本実施形態では、日付回し中間車４０の小径部４ａの周面に１個の切欠部４ｃを形成するものとして述べたが、複数個（例えば、４個）形成した場合には、日付変更にあっては、カレンダ中間車４０を１／４だけ回転させればよい。
【００６４】
Ｆ．カレンダ表示機構の動作
上記構成の圧電アクチュエータＡを備えたカレンダ表示機構の自動更新動作について、図１および図２６を参照しつつ説明する。
各日において午前０時になると、図２１に示す午前０時検出手段５０１によって午前０時になったことが検出され、制御回路５０３から発振制御信号が発振回路５０４に出力される。これにより、発振回路５０４から所定周波数の駆動信号が給電用電極３３Ａ〜３３Ｄを介して圧電素子３０，３１に供給される。駆動回路５００からの駆動信号が給電用電極３３Ａ〜３３Ｄに供給されると、圧電素子３０，３１が伸縮によって撓み振動し、振動板１０が縦振動する。
この際、駆動回路５００からは、上述したように圧電素子３０，３１の分極方向が逆方向となるようにした場合には、上面、中央、下面の電位が各々＋Ｖ、ＶDD、＋Ｖ（もしくは−Ｖ、ＶDD、−Ｖ）となるように交流の駆動信号が供給される。
そして、振動板１０が縦方向に電気的に励振されると、振動板１０の重量バランスのアンバランスさによって機械的な屈曲振動が誘発される。そして、縦振動と屈曲振動が合わさることにより、当接部３６が楕円軌道に沿って振動し、ロータ１００が駆動させる。
このように駆動回路５００によって圧電アクチュエータＡの振動板１０が駆動されることにより、図１に示すロータ１００が図１中時計回り方向に回転し、これに伴って日付回し中間車４０が反時計回り方向に回転を開始する。
ここで、駆動回路５００は、図１に示す板ばね６４と接触子６５が接触した時に駆動信号の供給を停止するように構成されている。板ばね６４と接触子６５とが接触する状態では先端部６４ａが切欠部４ｃに入り込んでいる。従って、日付回し中間車４０は、そのような状態から回転を開始する。
日付回し車６０は板ばね６３によって時計回り方向に付勢されているため、小径部４ａは日付回し車６０の歯６ａ，６ｂに摺動しつつ回転することになる。その途中で切欠部４ｃが日付回し車６０の歯６ａの位置に達すると、歯６ａが切欠部４ｃと噛合する。
次に、日付回し中間車４０が引き続き反時計回り方向に回動すると、日付回し車６０は日付回し中間車４０に連動して１歯分、即ち「１／５」周だけ時計回り方向に回動する。さらに、これに連動して、日付表示車５０が時計回り方向に１歯分（１日分の日付範囲に相当する）だけ回動される。なお、月内の日数が「３１」に満たない月の最終日においては、上記動作が複数回繰返され、暦に基づく正しい日が日付表示車５０によって表示されることになる。
そして、日付回し中間車４０が引き続き反時計回り方向に回動して、切欠部４ｃが板ばね６４の先端部６４ａの位置に達すると、先端部６４ａが切欠部４ｃに入り込む。すると、板ばね６４と接触子６５とが接触して、駆動信号の供給が終了し、日付回し中間車４０の回転が停止する。従って、日付回し中間車４０は、１日に１回転することになる。
【００６５】
Ｇ．押圧力の大きさの調整手順
次に、押圧調整カム２６を回転させて、ロータ１００を振動板１０に押し付ける押圧力の大きさを調整する手順について説明する。
時計のムーブメント組立工程において、調整作業者は、圧電アクチュエータＡが搭載されたムーブメントを、ロータ１００の回転数を検知するための図示せぬ回転数センサにセットする。この回転数センサとしては、例えばレーザ変位計等のように、検出対象に対して非接触のまま回転数を検出するセンサが望ましい。
次いで、調整作業者は、所定の操作を行って駆動回路５００を調整モードに移行させる。これに応じて、制御回路５０３から発振制御信号が発振回路５０４に出力され、発振回路５０４から所定周波数の駆動信号が給電用電極３３Ａ〜３３Ｄを介して圧電素子３０，３１に供給される。これによって、振動板１０が振動し、当接部３６の変位に伴ってロータ１００が駆動し始める。
次に、調整作業者は、ドライバでねじ２７を緩め、この状態で調整用端子２９を端子案内穴２６Ｃに挿入して徐々に押圧調整カム２６を回動させる。この際、調整作業者は、回転数センサの検出値を図示せぬモニタ等で監視しながら、押圧調整カム２６を少なくとも１回転以上させる。そして、回転数センサの検出値が最高になるように押圧調整カム２６の向きを調整する。このような向きが定まったならば、調整作業者は、ねじ２７を締めて押圧調整カム２６を地板１０２に固定させる。
なお、この押圧力の調整は、上記のような手作業による調整の他、時計のムーブメントを自動的に組み立てる自動組立機によって調整することも可能である。
【００６６】
Ｈ．押圧方向の調整
さて、調整作業者は上記のようにして押圧力の大きさを調整することが可能であるが、ロータ１００の駆動効率を向上させるという観点からは、その押圧力がどの方向に加えられるかということも重要な要素である。
以下では、それぞれ異なる３つの押圧方向を例に挙げて説明する。なお、これらの図面では、ばね部を省略しているが、前記実施形態のように、ロータ１００を支持するレバーの一部にばね部を設けても、別個にばね部材を設けても、或いはレバーの取付時におけるロータの押し付け力のみによって、振動板に押圧力を発生させるようにしてもよい。
図２７は、ロータ１００が振動板１０に加える押圧力の方向が０°となる場合、ロータ１００と振動板１０との位置関係を示す平面図である。同図において二点鎖線で示す直線Ｐ１は、ロータ１００が移動する方向を示した線である。この直線Ｐ１は、振動板１０の振動方向とほぼ平行になる関係にある。ロータ１００に矢印ａ方向に力を加えることにより、当接部３６には矢印ｂ方向への押圧力が与えられることになる。
次に、図２８および図２９は、ロータ１００が振動板１０に加える押圧力の方向が９０°となる場合、ロータ１００と振動板１０との位置関係を示す平面図である。図２８において二点鎖線で示す直線Ｐ２は、ロータ１００が移動する方向を示した線である。この直線Ｐ２は、振動板１０の振動方向とほぼ直交する関係にある。ロータ１００に矢印ａ２方向の力を加えることにより、当接部３６には矢印ｂ２方向（振動方向に対して直交した方向）の押圧力が与えられることになる。
【００６７】
また、図２９において二点鎖線で示す直線Ｐ３は、ロータ１００と当接部３６とが当接する部分から振動板１０の振動方向に延びた線である。この直線Ｐ３上に回動中心を設置することにより、ロータ１００は当接部３６に対してほぼ９０°の押圧力を与えることになる。即ち、ロータ１００に矢印ａ３方向の力を加えることにより、当接部３６には矢印ｂ３方向（振動方向に対して直交した方向）の押圧力が与えられることになる。
次に、図３０および図３１は、ロータ１００が振動板１０に加える押圧力の方向が３０°となる場合、ロータ１００と振動板１０との位置関係を示す平面図である。図３０において二点鎖線で示す直線Ｐ４は、ロータ１００と当接部３６とが当接する部分から振動板１０の振動方向に対して３０°傾斜した方向に延びた線である。ロータ１００に矢印ａ４方向の力を加えることにより、当接部３６には矢印ｂ４方向（振動方向に対して３０°傾いた方向）の押圧力が与えられることになる。
また、図３１において二点鎖線で示す直線Ｐ５は、ロータ１００と当接部３６とが当接する部分から振動板１０の振動方向に対して３０°傾斜した方向に延びた線である。この直線Ｐ５に直交した線上で、かつ直線Ｐ５が接線となる位置にロータ１００の回動中心を設置する。これにより、ロータ１００は当接部３６に対してほぼ３０°の押圧力を与えることになる。即ち、ロータ１００に矢印ａ５方向の力を加えることにより、当接部３６には矢印ｂ５方向（振動方向に対して３０°傾いた方向）の押圧力が与えられることになる。
なお、上述した例では、押圧力の方向は単なる一例であり、実際には、ばね部２３の形状や弾性特性、当接部３６の位置や形状、ロータ１００の径等の条件によって、最適な押圧方向が定められるようになっている。
【００６８】
Ｉ．振動体の形状
圧電アクチュエータの駆動特性を安定化するためには、振動板の先端の当接部が常に同じ軌道を描いて周期的に運動するように、振動板における縦振動と屈曲２次振動の発生を安定化させる必要がある。
この点に関し、文献「電子回路素子としての電気機械振動子とその応用」（コロナ社）の第９頁には、「長方形の振動板は、長辺と短辺との比率が１：０．２７２で縦振動と第２横振動が縮退する」ことが記載されている。なお、第２横振動とは、本実施形態における屈曲２次振動に相当する。
しかしながら、圧電アクチュエータに用いられる振動板は、この文献に開示されているような単純な矩形の板ではなく、先端に当接部を有している。このため、長辺と短辺の比を文献に開示された比にしたとしても、安定した縦振動と屈曲２次振動は得られない。
そこで、本発明者らは、当接部の質量（慣性）が縦振動と屈曲２次振動に影響を与えていることに着目して、以下の検討により、当接部を有する振動板の長辺と短辺の最適な寸法比を求めた。
【００６９】
本願発明者らは、図３２に示すような振動板１０を想定した。具体的には、圧電素子はＰＺＴで、長辺７ｍｍ、短辺１．９８ｍｍ、基材の材料はステンレス（ＳＵＳ３０１）、厚さ０．１ｍｍ、当接部の幅寸法０．５ｍｍ、突出寸法０．４５ｍｍで、質量が０．１６ｍｇとなる。因みに、固定部に延びる梁の幅寸法０．４ｍｍ、長さ０．５ｍｍとなる。
上記形状の振動板において、当接部の有る振動板と、当接部の無い振動板について振動のシミュレーションを行った結果を図３３に示す。なお、図３３において、（）内の数値は実測値を示す。図３３に示す結果によると、当接部の有無は、縦振動よりも屈曲２次振動の方に大きく影響し、当接部を設けることにより縦振動の共振周波数と屈曲２次振動の共振周波数の差が広がることが分かる。
縦振動および屈曲２次振動を縮退させるためには、当接部の付加により広がった縦振動の共振周波数と屈曲２次振動の共振周波数の差を減らすのが効果的であると考えられる。
【００７０】
ここで、振動板の長辺の長さをａ、短辺の長さをｂとすると、縦振動の共振周波数ｆは、
ｆ∝１／ａ
屈曲２次振動の共振周波数ｆは、
ｆ∝ｂ／ａ２
となることが知られている。
従って、短辺の長さｂを変えることにより、縦振動と屈曲２次振動の共振周波数の差を減らし、当接部の影響をキャンセルできることが分かる。
当接部が無いときは、縮退が起きる辺の比ｂ／ａ＝１／０．２７２＝７ｍｍ／１．９０ｍｍであるので、当接部が有る場合には、ｂ／ａ＝７ｍｍ／１．９２ｍｍ＝１／０．２７４にする必要がある。
因みに、実験を行ったところ、短辺の長さを０．０６ｍｍ大きくした１．９８ｍｍのところが実験上最適であった。これは、縦振動と屈曲２次振動の２つの共振周波数が非常に接近したとき、僅かな駆動周波数の違いによって２つの振動割合が大きく変動したためと思われる。このときの、辺の比ｂ／ａ＝１／０．２８３＝７ｍｍ／１．９８ｍｍとなった。
この実験の結果から、最適な振動板の辺の比ｂ／ａは、ｂ／ａ≧０．２７４の範囲（１＞ｂ／ａ）となる。
【００７１】
Ｊ．本実施形態の効果
以上説明したように、本実施形態では、時計といった限られたスペースに収納可能な薄型の圧電アクチュエータＡにおいて、被駆動体となるロータ１００を振動板１０の当接部３６に押し付けることにより、ロータ１００と振動板１０との間に押圧力を与えるように構成し、この押圧力が押圧調整カム２６の回動によって調整可能とした。これにより、振動板１０をロータ１００に押し付けることによって押圧力を発生させていた従来例に比べ、本実施形態では、地板１０２に対して遊び（可動ガタ）をなくした状態で振動板１０を固定できる。これにより、振動板１０の振動を受けて駆動されるロータ１００による駆動特性の劣化、振動板１０の耐久性の低下等を大幅に改善することができる。
さらに、本実施形態では、リード基板１４Ａ、１４Ｂの銅箔１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃを延出させて形成した接続部１７Ａ、１７Ｂ、１７Ｃを、給電用電極３３Ａ、３３Ｃ及び検出用電極３４との配線として用いる構成とした。この構成により、振動板１０とリード基板１４Ａ、１４Ｂとをリード線等の別部材で配線する場合と比べ、配線時の作業工程を簡略化でき、以って、組立性を向上させることができる。
さらに、振動板１０に対して適切な押圧力を与えることにより、圧電アクチュエータＡを効率よく駆動させることが可能となる。
【００７２】
Ｋ．変形例
本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、以下に例示するような種々の変形が可能である。
（１）押圧機構及び調整機構の形態
実施形態においては、ロータ１００を介して振動板１０に押圧力を与える押圧機構として、ばね部２３を有するレバー２０を用い、その押圧力を調整する調整機構として押圧調整カム２６を用いた。しかし、本発明はこれに限定されることはなく、例えば以下のような構成としてもよい。
ばね部は、図３に示す振動板１０と地板１０２との間に空きスペースがあれば、そのスペースに収納される形状（例えば、板状ばね、スプリング形状等）であってもよく、さらにレバー２０とは別体で形成するようにしてもよい。
また、調整機構は、押圧調整カム２６に限らず、ばね部で発生する弾性力を調整する構造であればよい。
（２）ロータ１００と振動板１０との位置関係
ロータ１００と日付表示車５０との間に介在する中間歯車の数は、実施形態で例示したものに限らず、任意である。中間歯車の数によってロータ１００を回転すべき方向が定まってくるため、これに応じてロータ１００と振動板１０の位置関係を変更する必要がある。
【００７３】
（３）振動板１０の形状
前記実施形態では、２枚の圧電素子３０，３１を有する振動板１０を例示したが、本発明はこれに限らず、１枚の圧電素子を有する振動板でも、３枚以上の圧電素子を振動板に積層する構造であって適用可能である。
また、上述した実施形態では、短冊状の振動板１０を用いるようにしていたが、振動板１０の形状は短冊状に限るものではなく、長手方向を有する形状であればよく、例えば台形状、平行四辺形状、ひし形状、三角形状等の様々な形状のものを用いることができる。
さらに、圧電素子に貼着された電極の形状は、図１０に示す形状に限定されずに、図３４〜図３６に示すように、圧電素子に形成されてもよい。
例えば、図３４に示すように電極が形成された場合には、電極Iと電極IIに駆動信号を供給することによって駆動される。電極Iの部分から縦振動を起こし、電極IIの部分から振動を起こし、電極IIIの部分からは振動を起こさないことにより、縦方向の伸縮に対してアンバラスが生じ、屈曲２次振動が励振され、当接部に対してある方向（例えば、時計回り方向）の楕円軌道に沿った振動が発生させる。一方、当接部を逆転方向（例えば、反時計回り方向）に騒動させる場合には、電極Iと電極IIIに駆動信号を供給することによって駆動される。電極Iの部分から縦振動を起こし、電極IIIの部分から振動を起こし、電極IIの部分からは振動を起こさないようにすればよい。当接部を正転／逆転させる場合には、上記のように構成すればよいが、特に１方向にのみ駆動させる場合には、電極Iと電極IIとを一体に形成すればよい。
【００７４】
図３５は、図３４の電極Iを無くしたものである。電極IIに駆動信号を供給することによっても縦振動を発生させることができる。
図３６は、全面電極Iで駆動する場合を示している。この振動体は、形状的なアンバラス（当接部）により屈曲２次振動を励振させる。破線で示すように圧電体のうち振動させない部分を生じさせる電極IIIを形成するようにしてもよい。
さらに、前述した圧電アクチュエータＡは、固定部１１が地板１０２の固定部凸部１０２Ａにねじ止めされ、支持当接部１２が地板１０２の支持当接部凸部１０２Ｂに載置されることにより、振動板１０が片持ち支持される構造とした。しかし、本発明はこれに限定されるものではなく、固定部１１と同様に、支持当接部１２を支持当接部凸部１０２Ｂにねじ止めすることにより、振動板１０が両持ち支持される構造の圧電アクチュエータであってもよい。
また、前記圧電アクチュエータＡは、地板１０２に振動板１０、ロータ１００を設置する構成としたが、本発明は地板１０２に限らず、圧電アクチュエータＡを構成する部材を支持し得る部位であればよい。
【００７５】
（４）圧電アクチュエータを搭載する機器のバリエーション
また、上述した実施形態では、圧電アクチュエータＡを時計に搭載されるカレンダ表示機構の圧電アクチュエータとして採用した場合を例に挙げて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、時針、分針、秒針によって時刻を表示する時刻表示機構に用いてもよい。
さらに、他の種類の機器、例えば玩具などのアミューズメント機器や小型送風機といった電子機器の圧電アクチュエータに適用することが可能である。また、上述したように圧電アクチュエータＡは、薄型化、小型化が可能であり、かつ高効率での駆動が可能であるため、電池駆動される携帯機器に搭載する圧電アクチュエータとしても好適である。
【００７６】
（５）圧電アクチュエータＡの駆動形態
また、上述した実施形態では、振動板１０が振動することにより、当接部３６に当接しているロータ１００を回転駆動する場合を例示したが、これに限らず、被駆動体を直線状に駆動させる圧電アクチュエータに本発明を適用することも可能である。この場合であっても被駆動体が振動板１０に押圧力を与える構造とする。
さらに、前記実施形態における圧電アクチュエータＡでは、腕時計のように極めて小さい電気エネルギによってロータ１００を駆動する駆動力を得ようとしたために、振動板１０の当接部３６を楕円軌道に沿って振動させるようにした。しかし、本発明はこれに限らず、当接部３６を振動板１０の長手方向に沿って縦振動させることにより、ロータ１００を回転駆動させてもよい。
【００７７】
（６）地板１０２の形状
地板１０２は、振動板１０を固定するために、固定部１１を固定する固定部凸部１０２Ａと支持当接部１２に当接する支持当接部凸部１０２Ｂを突出形成するようにした。しかし、本発明は、これに限らず、地板１０２には、固定部１１および支持当接部１２のみで振動板１０を支持するような開口部を有する凹部を形成するようにしてよい。
（７）カレンダ表示機構
前記実施形態では、カレンダ表示機構として暦情報のうち日付を表示する場合を例示したが、曜日、月、年をそれぞれ表示させるカレンダ表示機構としてもよいことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の実施形態に係る時計のカレンダ表示機構を示す平面図である。
【図２】同実施形態における時計の概略構成を示す断面図である。
【図３】同実施形態におけるカレンダ表示機構の主要部分を示す断面図である。
【図４】同実施形態における圧電アクチュエータの構成を示す平面図である。
【図５】図４中の矢示Ｖ−Ｖ方向から見た断面図である。
【図６】同実施形態におけるロータを横から見た側面図である。
【図７】同実施形態におけるロータを横から見た側面図である。
【図８】同実施形態におけるロータを支持する構造を示す断面図である。
【図９】同実施形態における圧電アクチュエータの押圧調整機構および調整方法を示す断面図である。
【図１０】同実施形態における圧電アクチュエータの振動板を示す分解斜視図である。
【図１１】同実施形態における圧電素子に駆動信号を供給する際の駆動構成を示す図である。
【図１２】同実施形態における振動板が縦振動する様子を模式的に示す図である。
【図１３】同実施形態における振動板が屈曲振動する様子を模式的に示す図である。
【図１４】同実施形態における振動板の当接部の軌道を説明するための図である。
【図１５】前記振動板の振動周波数とインピーダンスとの関係の一例を示す図である。
【図１６】同実施形態における振動板の表側を示す平面図である。
【図１７】同実施形態における振動板の裏側を示す平面図である。
【図１８】図１６のＡ−Ａ’線における視断面図である。
【図１９】図１６のＢ−Ｂ’線における視断面図である。
【図２０】同実施形態における振動板の基材への配線を説明するための図である。
【図２１】他の態様の振動板の表側を示す平面図である。
【図２２】同振動板の裏側を示す平面図である。
【図２３】図２１のＣ−Ｃ’線における視断面図である。
【図２４】その他の態様の振動板の構成を示す視断面図である。
【図２５】その他の態様の振動板の構成を示す視断面図である。
【図２６】同実施形態における圧電アクチュエータに駆動信号を供給する駆動回路の構成を示す図である。
【図２７】同実施形態において、押圧力を振動板の振動方向と平行な方向に加える場合の、振動板とロータとの位置関係を示す平面図である。
【図２８】同実施形態において、押圧力を振動板の振動方向と直交する方向に加える場合の、振動板とロータとの位置関係を示す平面図である。
【図２９】同実施形態において、押圧力を振動板の振動方向と直交する方向に加える場合の、振動板とロータとの位置関係を示す平面図である。
【図３０】同実施形態において、押圧力を振動板の振動方向に対して３０°傾斜した方向に加える場合の、振動板とロータとの位置関係を示す平面図である。
【図３１】同実施形態において、押圧力を振動板の振動方向に対して３０°傾斜した方向に加える場合の、振動板とロータとの位置関係を示す平面図である。
【図３２】前記振動板の具体的な大きさを示す平面図である。
【図３３】実験結果による共振周波数を示す表である。
【図３４】振動板の圧電素子に形成される電極の変形例を示す平面図である。
【図３５】振動板の圧電素子に形成される電極の変形例を示す平面図である。
【図３６】振動板の圧電素子に形成される電極の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
【００７９】
１０…振動板、１１…固定部、１１Ａ…位置決め孔、１４、１４Ａ、１４Ｂ…リード基板、１５、１５Ａ〜１５Ｃ…銅箔、１５Ａ’〜１５Ｃ’…金属板、１６…絶縁板、１７Ａ〜１７Ｃ…接続部、１７Ａ〜１７Ｃ’…板ばね、１８…回路基板、３０，３１…圧電素子、３２…基材、３３Ａ〜３３Ｄ…給電用電極、３４…検出用電極、３６…当接部、８０…高さ出し部材、８１…アース導通部材、８５…絶縁性シート、１００…ロータ、１０２…地板、５００…駆動回路、Ａ…圧電アクチュエータ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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