專利名稱：壓電振動體、壓電振動體的調(diào)節(jié)方法、壓電致動器、鐘表、電子設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過對壓電元件施加電壓而振動的壓電振動體、該壓電振動體的調(diào)節(jié)方法、具有這些壓電振動體的壓電致動器、鐘表、以及電子設(shè)備。
背景技術(shù)：
以往，使用壓電元件的壓電振動體被用于電路中的振蕩器或致動器等中。在這樣的壓電振動體中，固有頻率由材料特性和尺寸確定，但由于壓電材料的特性容易出現(xiàn)偏差，而且壓電振動體的加工尺寸也會產(chǎn)生誤差，因此各個振動體的固有頻率的調(diào)節(jié)是不可缺少的。
這里，作為調(diào)節(jié)固有頻率的方法，公知的有利用激光，從長度方向上的端部開始，以每次幾十微米的形式依次切削長條狀的壓電元件的方法(專利文獻1)。即，通過縮短壓電元件的長度來調(diào)節(jié)固有頻率。
此外，還公知有通過在壓電振動體上涂布涂料來調(diào)節(jié)固有頻率的方法(專利文獻2)。這里，基于檢測出的壓電振動體的諧振頻率計算出涂料的涂布位置以及涂布量，通過噴涂器對振動體反復地涂布涂料，直到成為預定的諧振頻率為止。
另一方面，在具有壓電振動體的致動器中，在壓電振動體的一部分描繪出縱向振動和彎曲振動疊加而成的橢圓軌跡、且使被驅(qū)動體與該做橢圓運動的部分抵接而進行驅(qū)動的情況下，為了利用縱向振動和彎曲振動各自的諧振而高效地進行驅(qū)動，需要進行調(diào)節(jié)，以使縱向振動和彎曲振動各自的固有頻率成為預定的關(guān)系。因此，提出了如下的方法通過切削、研磨、溶解等切除圓筒狀的振動體的外周部上設(shè)置的頻率調(diào)節(jié)部而減小振動體的直徑，由此調(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動的諧振頻率之差(專利文獻3)。
日本特開平6-204778號公報( ～ ，圖1)[專利文獻2]日本特開平10-32445號公報( ，圖1)[專利文獻3]日本特開平10-146070號公報( ，圖1、圖3)但是，在如專利文獻1這樣切削壓電元件而改變振動體本身的尺寸的方法中，存在的問題是所需的能量大，從而由于施加到壓電振動體上的力或熱而使Q值等的振動特性劣化。并且，由于切削壓電元件需要時間，所以時間周期變長。而且，存在如下問題調(diào)節(jié)所需的加工程度大，難以從照射了激光束的壓電元件的表面起以準確的尺寸切削到背面，因此不一定能以恒定的幅度調(diào)節(jié)固有頻率，從而調(diào)節(jié)量出現(xiàn)偏差。
關(guān)于專利文獻3，也與專利文獻1的情況相同，存在振動特性的劣化、時間周期的增長、調(diào)節(jié)量的偏差等問題。特別是，為了得到所希望的橢圓軌跡，必需得到縱向振動和彎曲振動雙方的固有頻率，而各固有頻率只要稍有偏差，振動特性的偏差就會非常大，所以難以穩(wěn)定地驅(qū)動壓電致動器。特別是，在低輸出用的振動體中，該振動特性的偏差成為致命的問題。
另一方面，在如專利文獻2這樣的方法中，由于涂料的噴出量控制較困難，因此各個壓電振動體上的涂布量出現(xiàn)偏差，其調(diào)節(jié)結(jié)果難以令人滿意。而且，如果增加涂布量，則存在振動特性劣化的弊端，因此存在涂布量受到限制而僅能在很小的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)固有頻率的問題。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于這樣的問題點，本發(fā)明的目的在于提供可通過簡單的結(jié)構(gòu)，在幾乎不使振動特性劣化的情況下確保固有頻率的調(diào)節(jié)量，而且可減小固有頻率的調(diào)節(jié)量偏差而可靠地調(diào)節(jié)固有頻率，由此可以消除與固有頻率相關(guān)的個體差異的壓電振動體、壓電振動體的調(diào)節(jié)方法、具有壓電振動體的壓電致動器、鐘表、以及電子設(shè)備。
本發(fā)明的壓電振動體具有設(shè)置了電極的壓電元件、且通過對所述電極施加電壓而振動，其特征在于，所述電極由施加電壓的驅(qū)動電極和與該驅(qū)動電極相鄰的調(diào)節(jié)用電極構(gòu)成，所述調(diào)節(jié)用電極在與所述驅(qū)動電極相鄰的部分具有與該驅(qū)動電極導通的導通部，通過該導通部在所述驅(qū)動電極側(cè)和所述調(diào)節(jié)用電極側(cè)之間電氣地切斷，來調(diào)節(jié)固有頻率。
根據(jù)該發(fā)明，在初始狀態(tài)下，調(diào)節(jié)用電極通過導通部與驅(qū)動電極相互導通，但根據(jù)振動體的特性檢查結(jié)果，切斷導通部，從而調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極斷開，利用該驅(qū)動電極和調(diào)節(jié)用電極之間的絕緣，減小在壓電元件上施加電壓的區(qū)域，由此調(diào)節(jié)固有頻率。即，設(shè)置在電極的一部分上的調(diào)節(jié)用電極是壓電元件中的固有頻率調(diào)節(jié)用區(qū)域，根據(jù)調(diào)節(jié)用電極在壓電元件中的位置、大小、范圍而確保固有頻率的調(diào)節(jié)量。這里，可通過蝕刻或絲網(wǎng)印刷技術(shù)而容易且高精度地對電極進行構(gòu)圖(patterning)，通過預先設(shè)置這樣進行了準確構(gòu)圖的調(diào)節(jié)用電極，無論怎樣地切斷在調(diào)節(jié)用電極的與驅(qū)動電極鄰接的部分上設(shè)置的導通部，都幾乎不影響調(diào)節(jié)量，所以可減小各個壓電振動體的固有頻率調(diào)節(jié)量的偏差。從而，由于可以預先掌握調(diào)節(jié)量，所以能夠可靠且簡單地調(diào)節(jié)固有頻率，并可以消除與固有頻率相關(guān)的個體差異而大幅地提高可靠性。
可以根據(jù)處于組裝在設(shè)備中的狀態(tài)下的壓電振動體的振動特性檢查結(jié)果來進行該固有頻率的調(diào)節(jié)。由此，可以對應(yīng)于成為使固有頻率變化的原因的壓電振動體的支撐部件的結(jié)構(gòu)、固定在支撐部件上的固定條件、組裝時的熱影響等，在接近使用狀態(tài)的狀態(tài)下調(diào)節(jié)固有頻率。
并且，僅僅切斷(斷開)壓電元件上設(shè)置的電極來進行這樣的固有頻率調(diào)節(jié)，所以與對壓電元件本身進行加工的情況相比更為簡單，并且可以格外地減小對振動體的損壞，幾乎不產(chǎn)生Q值降低(振動的衰減)等的振動特性劣化。此外，由于僅僅是電極部分的切斷，因此即使在切斷中使用端銑刀、超聲波切割器等，也可以在很短的時間周期中進行調(diào)節(jié)，并且還可以減少設(shè)備投資。另外，如果在導通部的切斷中使用激光，則具有可以通過非接觸方式而瞬間切斷導通部的優(yōu)點，這適合于在組裝到設(shè)備中之后對壓電振動體進行調(diào)節(jié)的情況。
例如可以通過蝕刻等線狀地除去通過電鍍或濺射等在壓電元件上形成的電極而形成驅(qū)動電極和調(diào)節(jié)用電極。在進行該除去時，優(yōu)選為在驅(qū)動電極和調(diào)節(jié)用電極相鄰的部分留有微小的區(qū)間，并將該區(qū)間作為導通部。這樣，如果將導通部設(shè)為微小的區(qū)間，則在為了調(diào)節(jié)而切斷導通部時，可以在非常短時間內(nèi)進行切斷加工，所以可以避免振動特性的劣化，并可以進一步降低調(diào)節(jié)所需的時間周期以及成本。
本發(fā)明的壓電振動體具有設(shè)置了電極的壓電元件，通過對所述電極施加電壓而振動，其特征在于，所述電極由施加電壓的驅(qū)動電極和與所述驅(qū)動電極隔開間隔而相鄰的調(diào)節(jié)用電極構(gòu)成，在所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極之間設(shè)置了導電性元件，所述驅(qū)動電極和所述調(diào)節(jié)用電極經(jīng)由該導電性元件導通，由此調(diào)節(jié)固有頻率。
這里，作為導電性元件，可以采用焊錫或引線、接合線、導電膏等。
根據(jù)該發(fā)明，在初始狀態(tài)下，調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極絕緣，但根據(jù)振動體的特性檢查結(jié)果來設(shè)置導電性元件，從而經(jīng)由導電性元件，調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極導通(short，短接)，通過該調(diào)節(jié)用電極和驅(qū)動電極之間的導通，把調(diào)節(jié)用電極包含到電壓施加的范圍內(nèi)，從而與前面所述的發(fā)明一樣地調(diào)節(jié)固有頻率。這里，通過如上所述準確地形成調(diào)節(jié)用電極，即使在調(diào)節(jié)用電極和驅(qū)動電極之間設(shè)置導電性元件，其配設(shè)方式導致的對調(diào)節(jié)量的影響也非常小，所以可以減小各個壓電振動體的固有頻率的調(diào)節(jié)量偏差。從而，可以可靠地調(diào)節(jié)固有頻率，并可以消除與固有頻率相關(guān)的個體差異而大幅提高可靠性。
此外，由于使壓電元件上設(shè)置的電極之間導通來進行這樣的固有頻率調(diào)節(jié)，所以與對壓電元件本身進行加工的情況相比很簡單，并且可以格外地減小對振動體的損壞，振動特性幾乎不劣化。而且，可以縮短時間周期并減少設(shè)備投資費用。
另外，也可以通過一并進行所述導通部的切斷(斷開)以及這里所述的驅(qū)動電極、調(diào)節(jié)用電極間的導通(短接)，來調(diào)節(jié)固有頻率。例如，可以在切斷導通部而使驅(qū)動電極和調(diào)節(jié)用電極絕緣之后，使用導電元件使驅(qū)動電極和調(diào)節(jié)用電極再次導通。
在本發(fā)明的壓電振動體中，優(yōu)選為設(shè)置有多個所述調(diào)節(jié)用電極。
根據(jù)該發(fā)明，在多個調(diào)節(jié)用電極中適當?shù)剡x擇調(diào)節(jié)用電極，如前面所述地使之斷開或短接，從而可以僅對所選擇的數(shù)目的調(diào)節(jié)用電極，階段性地對固有頻率進行調(diào)節(jié)。多個調(diào)節(jié)用電極例如沿預定的方向排列配置，例如根據(jù)縱向振動或彎曲振動等固有振動的方向來確定這些調(diào)節(jié)用電極的排列方向。
而且，越減小各調(diào)節(jié)用電極各自的調(diào)節(jié)量，越可以使固有頻率接近規(guī)定值，并且，越增加調(diào)節(jié)用電極的數(shù)目，越可以確保大的調(diào)節(jié)量。通過這樣的調(diào)節(jié)用電極來階段性地調(diào)節(jié)固有頻率，因此可以提高調(diào)節(jié)的精度以及成品率。
這里，如前所述，由于斷開、短接所導致的對調(diào)節(jié)量的影響非常小，各個壓電振動體的調(diào)節(jié)量偏差也小，因此即使所選擇的調(diào)節(jié)用電極的調(diào)節(jié)量累積起來，偏差也小，調(diào)節(jié)的各階段中的調(diào)節(jié)量在各個振動體中為固定范圍。由此，僅僅通過選擇調(diào)節(jié)用電極即可容易且可靠地實現(xiàn)固有頻率的階段性調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明的壓電振動體中，優(yōu)選為可切換為振動軌跡互不相同的多個工作模式，所述壓電元件具有按照所述工作模式而設(shè)置、根據(jù)相應(yīng)的工作模式來切換電壓施加、電壓不施加的多個調(diào)節(jié)區(qū)域，所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極分別設(shè)置在所述調(diào)節(jié)區(qū)域中，針對所述各工作模式實施所述固有頻率的調(diào)節(jié)。
根據(jù)該發(fā)明，由于在各工作模式中，固有頻率分別被調(diào)節(jié)為預定的規(guī)定值，所以可以針對各工作模式實現(xiàn)所希望的振動特性。
在本發(fā)明的壓電振動體中，優(yōu)選為可切換為振動軌跡互不相同的多個工作模式，所述壓電元件具有按照所述工作模式而設(shè)置、根據(jù)相應(yīng)的工作模式而切換電壓施加、電壓不施加的多個調(diào)節(jié)區(qū)域，所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極分別設(shè)置在所述調(diào)節(jié)區(qū)域中，在所述固有頻率的調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)所述各工作模式之間的所述固有頻率之差。
根據(jù)該發(fā)明，由于調(diào)節(jié)各工作模式之間的固有頻率之差，因此可以消除各工作模式之間的振動特性的偏差，或在各工作模式之間設(shè)定預定的振動特性差異。
在本發(fā)明的壓電振動體中，優(yōu)選為所述振動體為平面大致矩形，進行縱向振動和彎曲振動，與所述工作模式的一個對應(yīng)的所述調(diào)節(jié)區(qū)域和與所述工作模式的另一個對應(yīng)的所述調(diào)節(jié)區(qū)域分別配置成相對于通過所述振動體的形心的沿著長度方向的中心線而線對稱。
根據(jù)該發(fā)明，通過縱向振動和彎曲振動的疊加，可以激發(fā)壓電振動體的一部分的橢圓運動，并且，通過根據(jù)模式而區(qū)別使用配置成相對于沿著振動體的長度方向的中心線而線對稱的調(diào)節(jié)區(qū)域，來切換振動軌跡，可以在一個模式和另一個模式之間，產(chǎn)生軌跡相對于沿著振動體的長度方向的中心線線對稱、并且旋轉(zhuǎn)方向為反向的橢圓運動。由此，在構(gòu)成將該壓電振動體的橢圓運動的振動傳遞給被驅(qū)動體的致動器的情況下，通過切換橢圓運動的軌跡以及方向，可以將被驅(qū)動體向預定的正向驅(qū)動，還可向與該正向相反的方向驅(qū)動。這里，可將一個工作模式視為正向驅(qū)動模式，而將另一個工作模式視為反向驅(qū)動模式。
這里，由于一個工作模式時所使用的調(diào)節(jié)區(qū)域和另一個工作模式時所使用的調(diào)節(jié)區(qū)域配置成相對于沿著振動體的長度方向的中心線而線對稱，因此可以使一個工作模式中的橢圓軌跡和另一個工作模式中的橢圓軌跡互相對稱，并可以使兩個模式中的驅(qū)動性能大致相等。
此外，由于這樣兩個工作模式中的調(diào)節(jié)區(qū)域配置成線對稱，因此也可以不分別求出各工作模式中的固有頻率的調(diào)節(jié)量。例如，可以基于壓電振動體的樣品，求出一個工作模式時所使用的調(diào)節(jié)區(qū)域的固有頻率調(diào)節(jié)量，由此將該調(diào)節(jié)量視為另一個工作模式時所使用的調(diào)節(jié)區(qū)域的固有頻率調(diào)節(jié)量，因此可以容易地進行固有頻率的調(diào)節(jié)。
在本發(fā)明的壓電振動體中，優(yōu)選為以多個振動模式振動，在所述固有頻率的調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)所述多個振動模式中的各諧振頻率之差。
根據(jù)該發(fā)明，可通過調(diào)節(jié)多個振動模式中的各諧振頻率之差以分別確保這些振動模式中的振幅，來實現(xiàn)壓電振動體的一部分的橢圓運動。即，在多個振動模式的各諧振頻率之差過大時，存在的問題是縱向振動等的一次振動所引起的彎曲振動等的二次振動的激發(fā)效果、或一次振動所引起的其它一次振動的激發(fā)效果減弱，從而無法實現(xiàn)橢圓運動；反之，在這些振動的各諧振頻率之差過小的情況下，由于驅(qū)動頻帶小，因此難以進行頻率的控制，工作容易變得不穩(wěn)定，但可通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)各諧振頻率之差，來使橢圓運動的軌跡在各個振動體中變得固定。由此，可以穩(wěn)定地提供滿足預定的振動特性的壓電振動體。
此外，通過使振動體中描繪出橢圓軌跡的部分與被驅(qū)動體抵接，可以高效率地驅(qū)動被驅(qū)動體，所以這里所述的壓電振動體適合于用作致動器。
這里，如前所述，在通過多個調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加、不施加之間的切換，來在多個工作模式下工作的情況下，針對各工作模式調(diào)節(jié)多個工作模式中的各諧振頻率之差。
此外，在作為這樣在多個工作模式下工作的情況、而且調(diào)節(jié)各工作模式之間的固有頻率之差的情況下，也可以調(diào)節(jié)各工作模式之間的多個振動模式的各諧振頻率之差。
在本發(fā)明的壓電振動體中，優(yōu)選為形成為板狀，縱向振動和彎曲振動疊加而振動，在所述固有頻率的調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)所述縱向振動以及所述彎曲振動中的各諧振頻率之差。
這里，通過電壓施加而使壓電元件伸縮，由此板狀的振動體激發(fā)縱向振動和彎曲振動，這些縱向振動和彎曲振動在各自的固有頻率下疊加時，振動體的一部分描繪出橢圓軌跡而運動。
根據(jù)該發(fā)明，可通過使壓電振動體形成為板狀，使壓電振動體變薄，還可以減薄組裝了該壓電振動體的設(shè)備的厚度。
此外，可通過調(diào)節(jié)縱向振動中的諧振頻率和彎曲振動中的諧振頻率之差以確?？v向振動和彎曲振動的振幅，來實現(xiàn)壓電振動體的一部分的橢圓運動。即，在縱向振動和彎曲振動中的各諧振頻率之差過大的情況下，存在的問題是作為二次振動的彎曲振動的激發(fā)效果減弱，無法實現(xiàn)橢圓運動；而另一方面，在縱向振動和彎曲振動中的各諧振頻率之差過小的情況下，由于驅(qū)動頻帶小，因此難以進行頻率的控制，工作容易變得不穩(wěn)定，但可通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動中的各諧振頻率之差，來使橢圓運動的軌跡在各個振動體中變得固定。由此，可以穩(wěn)定地提供滿足預定的振動特性的壓電振動體。
這里，只要調(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動中的至少一方的固有頻率，就可調(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動的各諧振頻率之差。在分別調(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動雙方的頻率的情況下，很費工夫，并且只要諧振頻率稍有偏差，振動特性的偏差就很顯著，所以無法迅速地進行調(diào)節(jié)，相對于此，在調(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動的一方的固有頻率的情況下，結(jié)果是，可簡單且迅速地實施縱向振動和彎曲振動中的各固有頻率的調(diào)節(jié)。
另外，通過使振動體中描繪出橢圓軌跡的部分與被驅(qū)動體抵接，可以高效率地驅(qū)動被驅(qū)動體，所以可以實現(xiàn)組裝了壓電振動體的高效率的致動器。
在本發(fā)明的壓電振動體中，優(yōu)選為形成為平面大致矩形，所述調(diào)節(jié)用電極分別設(shè)置在所述平面大致矩形中的對角位置上。
根據(jù)該發(fā)明，通過在矩形的對角位置上設(shè)置調(diào)節(jié)用電極，來保持壓電振動體中的振動的平衡。
在本發(fā)明的壓電振動體中，優(yōu)選為通過在該壓電振動體中流過電流時產(chǎn)生的焦耳熱來進行所述導通部的切斷。
這里，通過由導通部的電阻產(chǎn)生的焦耳熱來熔斷導通部。熔斷為瞬間進行，與熔斷的同時停止與自身通電。
根據(jù)該發(fā)明，利用焦耳熱，局部地且瞬間地切斷導通部，對壓電振動體的負荷非常小，所以可以可靠地防止振動特性的劣化。而且，在夾著導通部的驅(qū)動電極側(cè)和調(diào)節(jié)用電極側(cè)抵接電流施加裝置的端子等，從而可以在非接觸的狀態(tài)下對導通部穩(wěn)定地實施切斷，因此還可使作業(yè)效率良好。并且，由于也不產(chǎn)生在用銑刀、切割機等切除導通部時的切削粉末或在利用激光切除時的熱所引起的電子元件的特性劣化等，因此可以提高可靠性。而且，由于可通過簡單結(jié)構(gòu)的恒壓源進行切斷加工，所以與通過激光等切斷的情況等相比，可以大幅地減少設(shè)備投資。
在本發(fā)明的壓電振動體的調(diào)節(jié)方法中，對具有設(shè)置了電極的壓電元件、且通過對所述電極施加電壓而振動的壓電振動體的固有頻率進行調(diào)節(jié)，其特征在于，所述電極由施加電壓的驅(qū)動電極和與該驅(qū)動電極相鄰的調(diào)節(jié)用電極構(gòu)成，通過將所述調(diào)節(jié)用電極與所述驅(qū)動電極電氣地切斷，或通過使所述調(diào)節(jié)用電極與所述驅(qū)動電極導通，來調(diào)節(jié)固有頻率。
根據(jù)該發(fā)明，根據(jù)振動體的特性檢查結(jié)果使調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極絕緣或?qū)ǎ瑥亩淖儔弘娫惺┘与妷旱膮^(qū)域而調(diào)節(jié)固有頻率。這里，如前所述，預先設(shè)置調(diào)節(jié)用電極，并且容易高精度地對該調(diào)節(jié)用電極進行構(gòu)圖，此外，使調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極絕緣或?qū)ㄒ仓皇钦駝芋w的表層部分中的加工，因此對固有頻率的調(diào)節(jié)量幾乎沒有影響，可以減小各個壓電振動體的固有頻率調(diào)節(jié)量的偏差。由此，可以可靠地調(diào)節(jié)固有頻率。
并且，僅進行壓電元件上設(shè)置的電極的加工，而不對壓電元件本身進行加工，所以簡單、并且可以格外地減小對振動體的損壞。此外，可以縮短時間周期，病可以減少設(shè)備投資。
在本發(fā)明的壓電振動體的調(diào)節(jié)方法中，優(yōu)選為構(gòu)成為在所述壓電元件上設(shè)置多個調(diào)節(jié)區(qū)域，切換對該調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加、電壓不施加，由此可以使所述壓電振動體在振動軌跡互不相同的多個工作模式下工作，在所述調(diào)節(jié)區(qū)域中分別設(shè)置所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極，針對所述各工作模式實施所述固有頻率的調(diào)節(jié)。
根據(jù)該發(fā)明，在各工作模式中，固有頻率分別被調(diào)節(jié)為預定的規(guī)定值，所以可以針對各工作模式實現(xiàn)所希望的振動特性。
在本發(fā)明的壓電振動體的調(diào)節(jié)方法中，優(yōu)選為構(gòu)成為在所述壓電元件上設(shè)置多個調(diào)節(jié)區(qū)域，切換對該調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加、電壓不施加，由此可以使所述壓電振動體在振動軌跡互不相同的多個工作模式下工作，在所述調(diào)節(jié)區(qū)域中分別設(shè)置所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極，通過調(diào)節(jié)所述各工作模式之間的所述固有頻率之差來進行所述固有頻率的調(diào)節(jié)。
根據(jù)該發(fā)明，由于調(diào)節(jié)各工作模式之間的固有頻率之差，因此可以消除各工作模式之間的振動特性的偏差，或可以在各工作模式之間設(shè)定預定的振動特性差。
在本發(fā)明的壓電振動體的調(diào)節(jié)方法中，優(yōu)選為所述壓電振動體以多個振動模式振動，通過調(diào)節(jié)所述多個振動模式中的各諧振頻率之差來進行所述固有頻率的調(diào)節(jié)。
根據(jù)該發(fā)明，可通過調(diào)節(jié)多個振動模式中的各諧振頻率之差以分別確保這些振動模式中的振幅，來實現(xiàn)壓電振動體的一部分的橢圓運動。即，在多個振動模式中的各諧振頻率之差過大時，存在的問題是縱向振動等的一次振動所引起的彎曲振動等的二次振動的激發(fā)效果、或一次振動所引起的其它一次振動的激發(fā)效果減弱，從而無法實現(xiàn)橢圓運動；反之，在這些振動中的各諧振頻率之差過小的情況下，由于驅(qū)動頻帶小，因此難以進行頻率的控制，工作容易變得不穩(wěn)定，但可通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)各諧振頻率之差，來使橢圓運動的軌跡在各個振動體中變得固定。由此，可以穩(wěn)定地提供滿足預定的振動特性的壓電振動體。
此外，通過使振動體中描繪出橢圓軌跡的部分與被驅(qū)動體抵接，可以高效率地驅(qū)動被驅(qū)動體，所以這里所述的壓電振動體適合于用作致動器。
這里，如前所述，在通過多個調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加、不施加之間的切換，來在多個工作模式下工作的情況下，針對各工作模式調(diào)節(jié)多個工作模式中的各諧振頻率之差。
此外，在作為這樣在多個工作模式下工作的情況、而且調(diào)節(jié)各工作模式之間的固有頻率之差的情況下，也可以調(diào)節(jié)各工作模式之間的多個振動模式的各諧振頻率之差。
在本發(fā)明的壓電振動體的調(diào)節(jié)方法中，優(yōu)選為通過在所述壓電振動體中流過電流而產(chǎn)生焦耳熱來進行所述調(diào)節(jié)用電極和所述驅(qū)動電極之間的切斷。
根據(jù)該發(fā)明，通過利用焦耳熱，如前所述，盡管對振動體的負荷非常小，也可以可靠地切斷導通部，可以提高可靠性。而且，與利用激光的情況等相比，設(shè)備投資大幅地降低，所以可以提供對切斷電極非常有效的方法。
本發(fā)明的壓電致動器的特征在于，具有所述壓電振動體、或通過所述調(diào)節(jié)方法進行了調(diào)節(jié)的壓電振動體、和通過該壓電振動體的振動來驅(qū)動的被驅(qū)動體。
根據(jù)該發(fā)明，由于具有所述壓電振動體，可以實現(xiàn)與前面所述相同的作用以及效果。即，由于可以簡單地獲得壓電振動體的固有頻率，因此可以以穩(wěn)定的質(zhì)量提供對應(yīng)于各種驅(qū)動條件發(fā)揮高效率的驅(qū)動性能的致動器。
此外，如前所述，可通過調(diào)節(jié)多個振動模式中的各固有頻率之差，來實現(xiàn)壓電振動體的與被驅(qū)動體接觸的抵接部的所希望的橢圓運動，提高驅(qū)動效率。
在本發(fā)明的壓電致動器中，優(yōu)選為通過切換對所述壓電元件上設(shè)置的多個調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加，來在所述壓電振動體的振動軌跡互不相同的正向和反向中的任意一個上驅(qū)動所述被驅(qū)動體，通過所述固有頻率的調(diào)節(jié)，分別調(diào)節(jié)向所述正向驅(qū)動時的驅(qū)動特性和向所述反向驅(qū)動時的驅(qū)動特性。
根據(jù)該發(fā)明，關(guān)于壓電振動體的固有頻率的調(diào)節(jié)，由于針對正向驅(qū)動時、反向驅(qū)動時分別調(diào)節(jié)相應(yīng)的固有頻率，所以可以在正向驅(qū)動時和向反向驅(qū)動時分別實現(xiàn)所希望的驅(qū)動特性。
另外，作為表示驅(qū)動特性的要素，可以舉出壓電元件的電流值、被驅(qū)動體的移動量等。
在本發(fā)明的壓電致動器中，優(yōu)選為通過切換對所述壓電元件上設(shè)置的多個調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加，來在所述壓電振動體的振動軌跡互不相同的正向和反向中的任意一個上驅(qū)動所述被驅(qū)動體，通過所述固有頻率的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)向所述正向驅(qū)動時的驅(qū)動特性和向所述反向驅(qū)動時的驅(qū)動特性之差。
根據(jù)該發(fā)明，由于在調(diào)節(jié)壓電振動體的固有頻率時，調(diào)節(jié)正向驅(qū)動時和向反向驅(qū)動時的相應(yīng)的固有頻率之差，因此可以消除正向驅(qū)動時和反向驅(qū)動時產(chǎn)生的驅(qū)動特性的偏差，或在正向驅(qū)動和反向驅(qū)動之間設(shè)定預定的驅(qū)動特性差異。
本發(fā)明的鐘表的特征在于，具有所述壓電致動器。
根據(jù)該發(fā)明，由于具有所述壓電致動器，所以可以實現(xiàn)與上述相同的作用及效果。
這里，壓電致動器例如可以組裝到日歷驅(qū)動機構(gòu)等中。在該情況下，可以通過由壓電振動體的振動而進給的轉(zhuǎn)子來驅(qū)動齒輪，經(jīng)由該齒輪等使指針移動，從而顯示日或月或星期等。由此，可以簡單地實現(xiàn)準確的指針運轉(zhuǎn)，而且可以迅速地對壓電振動體進行調(diào)節(jié)，因此生產(chǎn)性優(yōu)良。而且，可以實現(xiàn)壓電致動器的優(yōu)點、即不受磁的影響、響應(yīng)性高且可進行微小進給、有利于小型輕薄化、高轉(zhuǎn)矩等。
本發(fā)明的電子設(shè)備的特征在于，具有所述壓電振動體或通過所述調(diào)節(jié)方法進行了調(diào)節(jié)的壓電振動體。
這里，壓電振動體可用作為安裝在電子設(shè)備的電路基板上的振蕩器，或用于照相機的變焦機構(gòu)以及自動對焦機構(gòu)等中。
根據(jù)該發(fā)明，由于具有上述的壓電振動體，所以可以實現(xiàn)與上述相同的作用及效果。即，簡單且可靠地調(diào)節(jié)壓電振動體的固有頻率，所以可以提供可靠性優(yōu)良的電子設(shè)備。
本發(fā)明的效果是，可以通過簡單的方法來提供如下的壓電振動體在壓電元件上設(shè)置的電極的一部分上預先設(shè)置用于調(diào)節(jié)施加電壓的區(qū)域的調(diào)節(jié)用電極，將該調(diào)節(jié)用電極與施加電壓的驅(qū)動電極電氣地切斷，或使該調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極導通，從而調(diào)節(jié)固有頻率，由此幾乎不會使振動特性劣化，并且，固有頻率的調(diào)節(jié)量的偏差小，可以可靠地調(diào)節(jié)固有頻率，并可以消除與固有頻率相關(guān)的個體差異。


圖1是本發(fā)明的第一實施方式中的鐘表的外觀圖。
圖2是表示組裝到上述實施方式的鐘表的表芯中的日期顯示裝置的平面圖。
圖3是圖2的部分放大圖，是表示上述實施方式中的壓電致動器的平面圖。
圖4是上述實施方式中的壓電振動體的立體圖。
圖5(A)是關(guān)于上述實施方式中的壓電振動體，表示驅(qū)動頻率和阻抗之間的關(guān)系的曲線圖，(B)是關(guān)于上述實施方式中的壓電振動體，表示驅(qū)動頻率與縱向振動和彎曲振動的振幅之間的關(guān)系的曲線圖。
圖6是用于說明上述實施方式中的導通部的切斷的圖。
圖7是關(guān)于上述實施方式中的壓電振動體，表示縱向振動和彎曲振動的各諧振頻率之差(Δfr)的調(diào)節(jié)量和阻抗增加量之間的關(guān)系的曲線圖。
圖8是表示上述實施方式中的壓電振動體的工作的平面圖。
圖9是本發(fā)明的第二實施方式中的壓電振動體的平面圖。
圖10是表示上述實施方式中的壓電振動體的工作的平面圖。
圖11是關(guān)于上述實施方式中的壓電振動體的三個樣本，表示諧振頻率根據(jù)調(diào)節(jié)用電極的選擇而變化的情況的圖。
圖12是關(guān)于上述實施方式中的一組(lot)內(nèi)的壓電振動體，表示調(diào)節(jié)縱向諧振頻率和彎曲諧振頻率之差(Δfr)的前后的Δfr的分布的圖。
圖13是表示圖12中的Δfr調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)量的圖。
圖14是本發(fā)明的第三實施方式中的壓電振動體的平面圖。
圖15是表示在上述實施方式中使調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極導通的三種手段的圖。
圖16是表示上述實施方式中的壓電振動體的工作的平面圖。
圖17是表示本發(fā)明的第四實施方式中的壓電致動器的平面圖。
圖18是上述實施方式中的壓電振動體的平面圖。
圖19(A)是表示上述實施方式中的正轉(zhuǎn)模式時的壓電振動體的圖。另一方面，(B)是表示上述實施方式中的反轉(zhuǎn)模式時的壓電振動體的圖。
圖20是關(guān)于上述實施方式中的壓電振動體的樣本，表示固有頻率根據(jù)調(diào)節(jié)用電極的選擇而變化的情況的圖。
圖21(A)是表示對圖19(A)的壓電振動體實施了固有頻率調(diào)節(jié)后的狀態(tài)的圖。另一方面，(B)表示反轉(zhuǎn)模式時的壓電振動體，與圖19(B)相同。
圖22是表示本發(fā)明的第五實施方式中的壓電致動器的平面圖。
圖23是表示上述實施方式的振動體的固有頻率的調(diào)節(jié)例的圖。
圖24是表示本發(fā)明的第六實施方式中的壓電致動器的平面圖。
圖25是表示上述實施方式的振動體的固有頻率的調(diào)節(jié)例的圖。
圖26是表示本發(fā)明的第七實施方式中的壓電致動器的平面圖。
圖27是表示上述實施方式的振動體的固有頻率的調(diào)節(jié)例的圖。
圖28是表示本發(fā)明的第八實施方式中的壓電致動器的平面圖。
圖29是表示在本發(fā)明的變形例中切斷導通部的三種方法的圖。
圖30是表示在本發(fā)明的變形例中將多個調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極并聯(lián)連接的情況和串聯(lián)連接的情況的圖。
圖31是表示本發(fā)明的變形例中的壓電振動體的支撐結(jié)構(gòu)的圖。
圖32是本發(fā)明的變形例中的鐘表的外觀圖。
圖33是表示組裝到上述變形例的鐘表的表芯中的壓電致動器的平面圖。
具體實施例方式以下，基于

本發(fā)明的第一實施方式。
另外，在第二實施方式以后的說明中，對于與以下說明的第一實施方式相同的結(jié)構(gòu)賦予相同的標號，省略或簡化說明。
(1.鐘表的概略結(jié)構(gòu))圖1是本實施方式中的鐘表1的外觀圖。
鐘表1是具有作為驅(qū)動裝置的表芯2和容納該表芯2的外殼3的手表(watch)。鐘表的類型是電子表(quartz)，本實施方式的鐘表1構(gòu)成為模擬式石英表(analog quartz)，在表芯2中安裝有表盤11以及表把12。在表盤11的大致中央分別設(shè)有秒針121、分針122、時針123。此外，在表盤11的三點位置設(shè)置大致矩形的窗口部34，通過設(shè)置在表盤11的背面?zhèn)鹊娜掌谳?3的旋轉(zhuǎn)，從該窗口部34依次顯示印在日期輪33上的日期(日歷)。
這里，驅(qū)動秒針121、分針122、時針123的結(jié)構(gòu)與通常的模擬式石英表相同，構(gòu)成為具有組裝了石英振蕩器的電路基板；具有線圈、定子、轉(zhuǎn)子的步進電機；驅(qū)動輪系；以及作為動力源的電池24(圖2)。在該結(jié)構(gòu)中，利用由石英振蕩器起振并經(jīng)由電路模塊分頻后的脈沖信號來驅(qū)動步進電機。然后，步進電機的驅(qū)動力傳遞給驅(qū)動輪系，由此分別驅(qū)動秒針121、分針122、以及時針123。步進電機的數(shù)目沒有限制，例如，可以為秒針121的驅(qū)動設(shè)置一個，為分針122以及時針123的驅(qū)動設(shè)置一個，共設(shè)置兩個步進電機。
(2.日期顯示裝置的結(jié)構(gòu))圖2是從表盤11側(cè)觀察表芯2的平面圖，這里，示出了組裝到表芯2中的日期顯示裝置30。圖3是圖2的部分放大圖。
日期顯示裝置30構(gòu)成為具有上述的窗口部34(圖1)、日期輪33、經(jīng)由作為減速輪系的日期旋轉(zhuǎn)中間輪31以及日期旋轉(zhuǎn)輪32驅(qū)動日期輪33的致動器40，壓電致動器40、日期旋轉(zhuǎn)中間輪31、日期旋轉(zhuǎn)輪32、日期輪33分別設(shè)置在底盤23上。
另外，圖2中，在底盤23的背面?zhèn)仍O(shè)有與步進電機連接而驅(qū)動指針的驅(qū)動輪系(未圖示)、電池24等。電池24向步進電機或壓電致動器40、施加裝置(未圖示)的各電路供電。
日期旋轉(zhuǎn)中間輪31由大徑部311和小徑部312構(gòu)成。小徑部312是直徑比大徑部311稍小的圓筒形，在其外周面上形成有大致正方形的切口部312A。該小徑部312與大徑部311同心地進行固定。轉(zhuǎn)子41上部的齒輪411與大徑部311嚙合，日期旋轉(zhuǎn)中間輪31與轉(zhuǎn)子41的旋轉(zhuǎn)聯(lián)動而旋轉(zhuǎn)。
在日期旋轉(zhuǎn)中間輪31的側(cè)方的底盤23上設(shè)有板簧313，該板簧313的基端部固定在底盤23上，前端部彎曲而形成大致V字狀。板簧313的前端部被設(shè)置為可出入日期旋轉(zhuǎn)中間輪31的切口部312A。在接近板簧313的位置配置有接觸器314，在日期旋轉(zhuǎn)中間輪31旋轉(zhuǎn)、板簧313的前端部進入切口部312A時，該接觸器314與板簧313接觸。并且，在板簧313上施加有預定的電壓，與接觸器314接觸時，該電壓也被施加到接觸器314上。從而，可通過檢測接觸器314的電壓，檢測日期進給狀態(tài)，并可以檢測日期輪33的一天的旋轉(zhuǎn)量。
另外，在日期輪33的旋轉(zhuǎn)量的檢測中，不限于使用板簧313和接觸器314的結(jié)構(gòu)，也可以利用檢測轉(zhuǎn)子41或日期旋轉(zhuǎn)中間輪31的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)而輸出預定的脈沖信號的結(jié)構(gòu)等，具體來說，可以利用公知的光反射器、光遮斷器、MR傳感器等的各種旋轉(zhuǎn)編碼器等。
日期旋轉(zhuǎn)輪32具有五齒的齒輪，與日期輪33的內(nèi)齒輪331嚙合。此外，在日期旋轉(zhuǎn)輪32的中心設(shè)有軸321，該軸321與底盤23所形成的孔25間隙配合?？?5形成為沿日期輪33的回轉(zhuǎn)方向較長。而且，日期旋轉(zhuǎn)輪32以及軸321被固定在底盤23上的板簧315推向圖2的右上方向。通過該板簧315的推彈作用，還防止了日期輪33的搖動。
日期輪33是配置在表芯2的外周部的環(huán)狀齒輪，在內(nèi)周形成有內(nèi)齒輪331，31天旋轉(zhuǎn)一周。此外，在日期輪33的周圍印有‘1’～‘31’的數(shù)字。
如圖3所示，致動器40構(gòu)成為具有向日期旋轉(zhuǎn)中間輪31傳遞驅(qū)動力的轉(zhuǎn)子41和使該轉(zhuǎn)子41做旋轉(zhuǎn)運動的振動體50。
轉(zhuǎn)子41是配置在日期旋轉(zhuǎn)中間輪31和振動體50之間、在日期更替時進給的圓板狀的旋轉(zhuǎn)體。振動體50所具有的突起53與轉(zhuǎn)子41的外周抵接，傳遞振動體50的振動。另外，轉(zhuǎn)子41被板簧412推向致動器40側(cè)，在振動體50的突起53和轉(zhuǎn)子41側(cè)面之間產(chǎn)生適當?shù)哪Σ亮?，從而壓電致動?0的驅(qū)動力的傳遞效率變得良好。
(3.振動體的結(jié)構(gòu))圖4是表示振動體50的圖。
振動體50具有大致矩形的加強板51、設(shè)置在該加強板51的表里兩面上的矩形平板狀的壓電元件52，加強板51和壓電元件52層疊，作為整體形成為薄板狀。
加強板51由不銹鋼、其它材料通過壓延等來構(gòu)成，在短邊側(cè)，與轉(zhuǎn)子41抵接的大致圓弧凸狀的突起53與矩形的部分形成一體。分別在加強板51的對角位置形成該突起53。
此外，在加強板51的長邊的大致中央一體地形成有向?qū)挾确较蛲怀龅谋鄄?4。臂部54相對于加強板51的長度方向大致直角地延伸，在該臂部54上穿透設(shè)置有孔541。
使用環(huán)氧樹脂等的粘接劑將壓電元件52牢固地粘接在加強板51的兩面的大致矩形部分上。壓電元件52的材料不特別限定，可以使用鈦酸鋯酸鉛(PZT(注冊商標))、石英、鈮酸鋰、鈦酸鋇、鈦酸鉛、偏鈮酸鉛、聚偏二氟乙烯、鋅鈮酸鉛、鈧鈮酸鉛等的各種材料。
而且，在壓電元件52的表里兩面通過電鍍、濺射、蒸鍍等方法形成鎳和金等的電極。在里面形成的電極(未圖示)與加強板51重疊并導通。
在加強板51的相對側(cè)形成的電極60的矩形的角的對角部分被通過蝕刻等形成的槽65分別分割為大致矩形，在分割出的部分上分別配置有調(diào)節(jié)用電極62。調(diào)節(jié)用電極62配置在與一對突起53不同的對角位置上。電極60被除去了槽65的部分。電極60中的調(diào)節(jié)用電極62以外的部分構(gòu)成為施加電壓的驅(qū)動電極61，雖然省略了圖示，該驅(qū)動電極61通過引線與交流電壓施加裝置導通。
通過蝕刻對這些驅(qū)動電極61以及調(diào)節(jié)用電極62進行高精度的構(gòu)圖。另外，在加強板51兩面?zhèn)鹊碾姌O60中相同地形成調(diào)節(jié)用電極62，在圖4中示出的成為調(diào)節(jié)用電極62的背面?zhèn)鹊奈恢蒙显O(shè)有里面?zhèn)鹊恼{(diào)節(jié)用電極62。為了高效率地激發(fā)縱向振動，驅(qū)動電極61優(yōu)選為與振動體50的長邊的長度大致相同的長度，形成成為包含縱向振動和彎曲振動兩者的節(jié)部在內(nèi)的形狀的曲折形狀?？v向振動和彎曲振動兩者的節(jié)部存在于振動體50的形心附近。調(diào)節(jié)用電極62用于激發(fā)彎曲振動。此外，驅(qū)動電極61的面積形成得比調(diào)節(jié)用電極62的面積更大。
這里，在驅(qū)動電極61和調(diào)節(jié)用電極62之間，槽65的一部分不形成，該殘留少許部分的部分(圖4中直線狀的槽65A和L字狀的槽65B之間的部分)成為在調(diào)節(jié)用電極62中與驅(qū)動電極61導通的導通部63。即，由于驅(qū)動電極61和調(diào)節(jié)用電極62之間相互導通，所以在對驅(qū)動電極61施加電壓時，同時也對調(diào)節(jié)用電極62施加電壓，從而對電極60全體施加電壓。從而，在加強板51的兩面?zhèn)?，在與加強板51重疊的電極(未圖示)和驅(qū)動電極61之間分別施加了電壓時，成為對壓電元件52全體施加電壓的狀態(tài)。
適當設(shè)定這樣的壓電元件52的寬度或長度、厚度以及對壓電元件52施加的電壓的頻率(驅(qū)動頻率)，使得在對壓電元件52反復施加電壓時，同時呈現(xiàn)出壓電元件52在長度方向上伸縮的所謂縱向振動(縱向一次振動)和相對于壓電元件52的平面中心點對稱地在與縱向一次振動垂直的方向上彎曲的所謂彎曲振動(彎曲二次振動)。
在圖5(A)中示出了壓電振動體50的驅(qū)動頻率和阻抗之間的關(guān)系，在圖5(B)中示出了壓電振動體50的振動頻率和縱向振動的振幅(縱向振幅)以及彎曲振動的振幅(彎曲振幅)之間的關(guān)系。
如圖5(A)所示，相對于對壓電元件52施加的電壓的驅(qū)動頻率，出現(xiàn)兩個阻抗極小的點。這里，其中頻率低的一方的點為縱向振動的振幅達到最大的諧振點，該諧振點處的驅(qū)動頻率為縱向諧振頻率fr1。頻率高的一方的點為彎曲振動的振幅達到最大的諧振點，該諧振點處的驅(qū)動頻率為彎曲諧振頻率fr2。
另外，對壓電元件52施加的電壓的波形不特別限定，例如可以采用正弦波、矩形波、梯形波等。
參照這些圖5(A)以及(B)，在縱向諧振頻率fr1和彎曲諧振頻率fr2之間驅(qū)動壓電元件52時，確保了縱向振動和彎曲振動兩方的振幅。由此，在振動時，突起53描繪出橢圓軌跡。另外，使驅(qū)動頻率從縱向諧振頻率fr1向彎曲諧振頻率fr2變化時，與縱向振動的振幅相比，彎曲振動的振幅逐漸增大，突起53描繪出的橢圓軌跡的長軸方向發(fā)生變化。
此外，通過將縱向一次振動的諧振頻率與彎曲二次振動的諧振頻率設(shè)定為互相接近，可以設(shè)定兩種振動的振幅同時增大的振動頻率，可以高效率地進行驅(qū)動。
另一方面，關(guān)于彎曲諧振頻率減去縱向諧振頻率后的值(fr2-fr1＝Δfr)，在Δfr過大的情況下，作為縱向振動所致的二次振動的彎曲振動的激發(fā)效果減弱，存在不能實現(xiàn)橢圓運動的弊端。另一方面，在Δfr過小的情況下，由于驅(qū)動頻帶小，因此難以進行頻率的控制，工作容易不穩(wěn)定。因此，應(yīng)該適當?shù)卣{(diào)節(jié)Δfr。后面對此進行敘述。
返回圖4，振動體50配置在底盤23上形成的丘陵部231和支撐臺232之間，在延伸到支撐臺232上的臂部54處通過螺釘擰緊固定。在支撐臺232上形成有貫穿臂部54的孔541的螺釘542進行螺合的螺紋孔，加強板51和驅(qū)動電極61分別與未圖示的電壓施加裝置導通。
而且，振動體50被配置為一個突起53的前端與轉(zhuǎn)子41的外周抵接。
通過貼合壓電元件52與加強板51而制造出以上說明的結(jié)構(gòu)的振動體50，通過固定到支撐臺232上而組裝在表芯2中，不過，由于壓電元件52以及加強板51等的形狀誤差或貼合誤差、材料特性(壓延時的楊氏模量、泊松比、密度等)、固定在支撐臺232上的固定條件(螺釘?shù)木o固扭矩或臂部54的長度)、熱影響等，各個振動體50中的縱向振動和彎曲振動的各固有頻率產(chǎn)生偏差。只要這些固有頻率稍有偏差，振動特性就會有顯著的偏差。從而，為了消除偏差，振動體50中的縱向振動和彎曲振動的各固有頻率的調(diào)節(jié)是不可缺少的。
(4.振動體的固有頻率的調(diào)節(jié)方法)振動體50的固有頻率的調(diào)節(jié)，如下面敘述的那樣，通過下述步驟來對于與該固有頻率對應(yīng)的諧振頻率進行測量作為彎曲諧振頻率和縱向諧振頻率之間的差分的Δfr，并基于該Δfr來切斷(斷開)上述的導通部63。即，通過切斷導通部63而將調(diào)節(jié)用電極62與驅(qū)動電極61分離，使調(diào)節(jié)用電極62和驅(qū)動電極61絕緣，由此實現(xiàn)振動體50的諧振頻率的調(diào)節(jié)。
振動體50的固有頻率的調(diào)節(jié)作業(yè)也可以對振動體50單體進行，但在本實施方式中，將振動體50固定在底盤23上，在組裝在表芯2中的狀態(tài)下進行。
首先，在驅(qū)動電極61及調(diào)節(jié)用電極62和與加強板51重疊的電極(未圖示)之間施加電壓而使振動體50振動，測量Δfr。然后，通過該Δfr的測量值和Δfr的規(guī)定值之間的比較，來確定是否切斷導通部63。Δfr的規(guī)定值根據(jù)驅(qū)動轉(zhuǎn)子41以及日期輪33所需的轉(zhuǎn)矩來確定。
另外，原則上，對于加強板51的兩面?zhèn)仍O(shè)置的調(diào)節(jié)用電極62，并且，對于分別設(shè)置在電極60的矩形對角部分的各調(diào)節(jié)用電極62，均分別實施導通部63的切斷。
這里，在切斷導通部63時，調(diào)節(jié)用電極62與驅(qū)動電極61絕緣，在調(diào)節(jié)用電極62的部分，壓電元件52不伸縮，振動體50的寬度方向兩側(cè)的振動受到約束，因此彎曲振動的固有頻率增大。另一方面，縱向振動的固有頻率幾乎不變化(縱向振動的固有頻率由振動體50的長邊方向上的壓電元件52長度所確定)。從而，通過導通部63的切斷，作為縱向振動和彎曲振動的諧振頻率差分的Δfr值增大。
即，通過切斷調(diào)節(jié)用電極62的導通部63，來調(diào)節(jié)Δfr。
此外，關(guān)于導通部63的切斷所導致的Δfr的調(diào)節(jié)量，可以通過調(diào)節(jié)用電極62的大小、形狀、位置、范圍等來進行增減。換言之，Δfr的調(diào)節(jié)量被設(shè)定為消除Δfr的偏差，調(diào)節(jié)用電極62的大小、形狀、位置、范圍等被確定為可以實現(xiàn)所設(shè)定的Δfr調(diào)節(jié)量。
例如，調(diào)節(jié)用電極62在振動體50的長度方向上越長，則作為電壓施加對象的驅(qū)動電極61越短，因此與上述一樣，電壓施加時的振動體50的寬度方向兩側(cè)的振動受到約束，彎曲諧振頻率以及Δfr增大。由此，切斷導通部63時和不切斷時的差別增大，因此Δfr的調(diào)節(jié)量增大。
另一方面，調(diào)節(jié)用電極62在振動體50的長度方向上越短，則振動體50的寬度方向兩側(cè)的振動的約束得到緩解，彎曲諧振頻率以及Δfr減小。由此，切斷導通部63時和不切斷時的差別減小，因此Δfr的調(diào)節(jié)量減小。
而且，根據(jù)Δfr的測量值以及Δfr的調(diào)節(jié)量來確定是否切斷導通部63，使得可以使Δfr接近規(guī)定值。
接著，說明切斷導通部63的方法。
圖6是表示切斷該導通部63的狀態(tài)的圖。使恒壓源100的端子101、102分別與驅(qū)動電極61以及調(diào)節(jié)用電極62接觸，在端子101、102之間施加電壓時，由于由導通部63的電阻而局部產(chǎn)生的焦耳熱，導通部63被瞬間熔斷。
瞬間地進行該導通部63的切斷，而且，導通部63只不過是在振動體50的表層設(shè)置的微小的一部分，因此導通部63的切斷對振動體50整體的損壞幾乎是不存在的。此外，導通部63兩側(cè)的調(diào)節(jié)用電極62以及驅(qū)動電極61被準確地構(gòu)圖，因此穩(wěn)定地實施各個振動體50中的切斷。
從而，在振動體50的諧振頻率的調(diào)節(jié)步驟中，可以防止預先設(shè)定的Δfr的調(diào)節(jié)量出現(xiàn)偏差。
接著，驗證這樣的導通部63的切斷所致的Δfr調(diào)節(jié)給振動體50的振動特性帶來的影響。作為表示振動體50的振動特性的劣化的指標，這里，使用縱向振動的諧振點上的阻抗。
圖7是表示Δfr的調(diào)節(jié)量和縱向振動的諧振點上的阻抗的增加量之間的關(guān)系的曲線圖。
首先，作為與本實施方式的比較例，用涂黑的正方形標示為“通過涂料涂布進行的調(diào)節(jié)”的是，在振動體50的表面涂布涂料，對于通過改變該涂料的涂布量時的重量平衡的變化來改變Δfr調(diào)節(jié)量的各振動體50的樣本，分別測量Δfr調(diào)節(jié)前后的阻抗，示出該前后的阻抗值增加量。
這里，可知Δfr的調(diào)節(jié)量越大，則縱向振動的諧振點上的阻抗增加量增加越多，振動特性顯著劣化。因此，不能采用這樣的通過涂料涂布進行的Δfr調(diào)節(jié)方法。此外，在該方法中，還存在振動體50中的涂料涂布位置、涂布量、涂布范圍等的控制較困難的問題。
另一方面，在圖7中用涂黑的菱形標示為“通過電極圖形進行的調(diào)節(jié)”的是，如本實施方式這樣，對于通過改變調(diào)節(jié)用電極62的振動體50長度方向上的尺寸來改變Δfr調(diào)節(jié)量的多個振動體50樣本，分別測量在Δfr調(diào)節(jié)前后的阻抗，示出該前后的阻抗值的增加量。
如所標出的那樣，即使Δfr的調(diào)節(jié)量增加，阻抗的增加量也僅有略微變化。從而，關(guān)于振動體50的Q值等的振動特性也僅有略微變化。與通過涂料涂布進行的調(diào)節(jié)的情況相比，其差別是明顯的。
以上，關(guān)于振動體50的振動特性的劣化，可以確認本實施方式的優(yōu)良效果。
(5.調(diào)節(jié)了固有頻率后的振動體的工作)在通過上述的固有頻率調(diào)節(jié)切斷了導通部63時，振動體50成為圖8(A)所示的狀態(tài)，調(diào)節(jié)用電極62和驅(qū)動電極61互相絕緣。從而，在對驅(qū)動電極61施加電壓時，不會對調(diào)節(jié)用電極62施加電壓。即，在導通部63的切斷前后，在電極60中施加電壓的范圍發(fā)生變化。
圖8(B)表示振動體50的工作。通過未圖示的電壓施加裝置在驅(qū)動電極61和與加強板51重疊的電極(未圖示)之間施加電壓時，設(shè)置有驅(qū)動電極61的部分的壓電元件52在長度方向上伸縮，振動體50激發(fā)縱向振動。通過該縱向振動，產(chǎn)生與振動體50的長度方向交叉的方向上的力矩，激發(fā)彎曲振動。通過這樣的縱向振動和彎曲振動的疊加，如圖8(C)所示，振動體50的突起53描繪出橢圓軌跡E。另一方面，調(diào)節(jié)用電極62未被施加電壓，設(shè)置有調(diào)節(jié)用電極62的部分的壓電元件52不主動地做伸縮運動，因此，由于該振動體50的寬度方向兩側(cè)對彎曲振動的約束力，彎曲振動的固有頻率增大。
即，通過導通部63的切斷來適當?shù)卣{(diào)節(jié)了Δfr的大小的結(jié)果是，在各個振動體50中，可以按照預定的橢圓軌跡E實現(xiàn)突起53的橢圓運動。
并且，突起53以預定的驅(qū)動頻率反復按壓轉(zhuǎn)子41(圖3)，從而轉(zhuǎn)子41向預定方向旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
而且，在轉(zhuǎn)子41的旋轉(zhuǎn)運動傳遞給日期旋轉(zhuǎn)中間輪31、日期旋轉(zhuǎn)輪32的齒與切口部312A卡合時，日期旋轉(zhuǎn)輪32通過日期旋轉(zhuǎn)中間輪31而旋轉(zhuǎn)。然后，通過日期旋轉(zhuǎn)輪32，日期輪33每天進給一個齒，通過從窗口部34依次顯示配置在日期輪33的周圍的表示日期的數(shù)字，從而進行日歷的顯示。另外，在電路模塊中存儲有日歷信息的情況下，基于所存儲的信息，在月末進行日歷的自動校正。
根據(jù)以上說明的第一實施方式，具有如下的效果。
(1)在構(gòu)成日期顯示裝置30的振動體50中，在電極60的一部分預先形成調(diào)節(jié)用電極62，通過導通部63的切斷，使驅(qū)動電極61和調(diào)節(jié)用電極62相互絕緣，由此可以簡單且可靠地調(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動的各固有頻率。由此，消除與固有頻率相關(guān)的振動體50的個體差異，可以大幅提高組裝了振動體50的致動器40的可靠性。進而，可以大幅提高表芯2或鐘表1中的日歷顯示的可靠性。
另外，通過振動體50的彎曲振動的固有頻率調(diào)節(jié)來調(diào)節(jié)Δfr，不必分別調(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動的各固有頻率，因此可以迅速地進行調(diào)節(jié)。
(2)可以通過形成驅(qū)動電極61以及調(diào)節(jié)用電極62時的掩模形成而容易地形成導通部63。而且，僅僅切斷在壓電元件52的表層作為電極設(shè)置的導通部63就可以調(diào)節(jié)固有頻率，不會對振動體50整體施加力或熱，所以可以防止Q值等的振動特性出現(xiàn)劣化。此外，與對壓電元件52本身進行加工的情況相比很簡單，并可以縮短時間周期。
(3)調(diào)節(jié)用電極62以及驅(qū)動電極61被準確地構(gòu)圖，無論怎樣切斷導通部63，對Δfr的調(diào)節(jié)量也幾乎沒有影響，所以可以減小各個振動體50中的Δfr調(diào)節(jié)量的偏差。從而，預先設(shè)定的Δfr調(diào)節(jié)量不會在調(diào)節(jié)Δfr的步驟的前后發(fā)生變化，可以通過該Δfr的調(diào)節(jié)而更簡單且可靠地調(diào)節(jié)固有頻率。
(4)由于利用焦耳熱來局部地且瞬間地進行導通部63的切斷，所以可以使對振動體50施加的負荷非常小。而且，由于不是直接切斷導通部63，而是使端子101、102分別與導通部63兩側(cè)的驅(qū)動電極61及調(diào)節(jié)用電極62接觸而在不接觸導通部63的狀態(tài)下穩(wěn)定地實施切斷，因此也可以使作業(yè)效率變得良好。
此外，由于也不產(chǎn)生在用銑刀、切割機等切除導通部63時的切削粉末或用激光進行切除時的熱所引起的壓電元件的特性劣化等，因此還可以提高可靠性。而且，由于可通過結(jié)構(gòu)簡單的恒壓源等切斷導通部63，所以與用激光切斷的情況等相比，可以格外地減少設(shè)備投資。
(5)在把振動體50固定到支撐臺232上、組裝到表芯2中的狀態(tài)下進行固有頻率的調(diào)節(jié)，所以可以防止固有頻率根據(jù)振動體50固定在支撐臺232上的固定條件等而變化。由此，可以在接近使用狀態(tài)的狀態(tài)下校正振動體50的固有頻率的偏差。
(6)由于振動體50形成為薄的板狀，所以可以實現(xiàn)組裝了該振動體50的表芯2的薄型化。此外，由于分別在壓電元件52的矩形的對角線上設(shè)置有調(diào)節(jié)用電極62，所以保持了振動體50的振動的平衡。
(7)此外，在振動體50中，可通過把Δfr調(diào)節(jié)為確?？v向振動和彎曲振動的振幅，使振動體50的突起53實現(xiàn)橢圓運動。并且，如前所述，通過適當?shù)卣{(diào)節(jié)Δfr，可以使橢圓運動的軌跡E在各個振動體50中變得固定，可以穩(wěn)定地提供滿足預定的振動特性的振動體50。
(8)如以上所說明的那樣，由于可以簡單地獲得振動體50的諧振頻率，因此可以以穩(wěn)定的質(zhì)量提供發(fā)揮高效率的驅(qū)動性能的致動器40。
此外，該致動器40被組裝到鐘表1的表芯2中，構(gòu)成了日期顯示裝置30，所以可以使日期輪33的旋轉(zhuǎn)準確，此外，可以迅速地調(diào)節(jié)振動體50，因此生產(chǎn)性優(yōu)良。而且，可以實現(xiàn)具有壓電元件52的致動器40的優(yōu)點、即不受磁的影響、響應(yīng)性高且可進行微小進給、有利于小型薄型化、高轉(zhuǎn)矩等。
接著，說明本發(fā)明的第二實施方式。
本實施方式與第一實施方式的不同之處在于在振動體的矩形對角部分上分別設(shè)置有多個調(diào)節(jié)用電極。
圖9是本實施方式的振動體70的平面圖。
在振動體70中，設(shè)置在壓電元件的表面上的電極60在矩形對角部分被線狀槽75以及T字狀槽76分割，在各對角部分，分別形成三個調(diào)節(jié)用電極72。
具體來說，線狀槽75從振動體70的兩個短邊沿長度方向分別延伸到振動體70的寬度方向中央。
此外，T字狀槽76從振動體70的寬度方向端部沿與長度方向交叉的方向并排三個地延伸到接近線狀槽75的位置。通過這樣的線狀槽75以及T字狀槽76，在振動體70中的對角部分，沿著振動體70的長度方向并排地形成三個調(diào)節(jié)用電極72。
并且，線狀槽75以及T字狀槽76之間的部分分別成為使調(diào)節(jié)用電極72與驅(qū)動電極61導通的導通部73。
這些導通部73根據(jù)需要而象前述實施方式那樣地通電熔斷。此時，T字狀槽76的T字中的橫條部分與線狀槽75大致平行地延伸，所以導通部73容易被熔斷。
在這樣的振動體70中，任意地選擇設(shè)置了多個的調(diào)節(jié)用電極72，根據(jù)所選擇的調(diào)節(jié)用電極72來切斷導通部73，由此可以調(diào)節(jié)縱向振動和彎曲振動的各固有頻率。
作為參考，在圖10中僅示出了(A)和(B)兩個調(diào)節(jié)用電極72的不同選擇的例子。即，在圖10(A)中，在振動體70的對角部分配置的三個調(diào)節(jié)用電極72A～72C中，僅選擇配置在振動體70的短邊側(cè)的調(diào)節(jié)用電極72A，通過導通部73A的切斷，使調(diào)節(jié)用電極72A與驅(qū)動電極61相互絕緣。另一方面，在圖10(B)中，調(diào)節(jié)用電極72A～72C三個均被選擇，通過導通部73C的切斷，這些調(diào)節(jié)用電極72A～72C均與驅(qū)動電極61相互絕緣。此時，不必切斷導通部73B、73A。
對這些圖10(A)以及(B)中分別示出的振動體70施加電壓時，如假想線所示，振動體70激發(fā)縱向振動和彎曲振動。
此時，調(diào)節(jié)用電極72A～72C沿振動體70的長度方向排列，圖10(B)所示的狀態(tài)與圖10(A)所示的狀態(tài)相比，調(diào)節(jié)用電極72的選擇數(shù)多(72A～72C三個)，在振動體70的寬度方向兩側(cè)不施加電壓，約束振動的區(qū)域增多，因此彎曲振動的固有頻率更大。
包括圖10(A)以及(B)所示的狀態(tài)在內(nèi)，在圖11的下欄“電極圖形”中示意地示出7種所選擇的調(diào)節(jié)用電極72的組合。即，調(diào)節(jié)用電極72一個也沒有被選擇的狀態(tài)為“0000”，在振動體70的對角交替地每次增加一個所選擇的調(diào)節(jié)用電極72的狀態(tài)為“0010”、“0011”、“0021”、“0022”、“0032”、“0033”。另外，圖10(A)所示的狀態(tài)相當于“0011”，圖10(B)所示的狀態(tài)相當于“0033”。
圖11所示的曲線圖是對于振動體70的三個樣本(樣本1～3)分別測量圖11下欄的7種選擇狀態(tài)中的縱向諧振頻率fr1、彎曲諧振頻率fr2、以及作為它們之差(fr2-fr1)的Δfr，并標出的圖。
如從該曲線圖掌握的那樣，在調(diào)節(jié)用電極72的選擇數(shù)增加時，縱向諧振頻率fr1幾乎不變化而大致恒定，相對于此，彎曲諧振頻率fr2增大，因此Δfr增大。
這里，確定調(diào)節(jié)用電極72的數(shù)量、大小、排列方向等以適當?shù)卣{(diào)節(jié)振動體70的Δfr的偏差。即，如前面所述，由于在電極60中預先設(shè)有高精度地進行了構(gòu)圖的調(diào)節(jié)用電極72，所以各個振動體70中的Δfr調(diào)節(jié)量的偏差很小。即使一個個調(diào)節(jié)用電極72的Δfr調(diào)節(jié)量積累起來，偏差仍較小，可以預料大致可靠的Δfr調(diào)節(jié)量，因此可以容易地進行實現(xiàn)所希望的Δfr調(diào)節(jié)量的構(gòu)圖設(shè)定。
以上，說明了Δfr根據(jù)調(diào)節(jié)用電極72的選擇而如何變化的情況，接下來，說明對組內(nèi)包含的振動體70分別實施通過這樣的調(diào)節(jié)用電極72的選擇實現(xiàn)的Δfr調(diào)節(jié)、對各個振動體70的諧振頻率的偏差進行校正的情況。
圖12表示Δfr的調(diào)節(jié)所引起的Δfr的分布變化，由小的圓點標出的是調(diào)節(jié)Δfr前的Δfr的分布，由大的圓點標出的是調(diào)節(jié)Δfr后的Δfr的分布。調(diào)節(jié)前，Δfr在2.9～4.5kHz的寬范圍內(nèi)出現(xiàn)偏差。
在各個振動體70的調(diào)節(jié)過程中，與第一實施方式大致相同，測量Δfr而確定應(yīng)該選擇的調(diào)節(jié)用電極72，僅僅對于所選擇的調(diào)節(jié)用電極72，通過導通部73的熔斷來與驅(qū)動電極61導通。
這里，在圖12所示的Δfr的調(diào)節(jié)中，鑒于圖11中的測量結(jié)果，設(shè)定振動體70的長度方向上的調(diào)節(jié)用電極72的尺寸，以便得到所希望的Δfr調(diào)節(jié)量。調(diào)節(jié)用電極72A、72B、72C的長度比例如被適當設(shè)定為3∶1∶1。
然后，將調(diào)節(jié)用電極72未被選擇的狀態(tài)設(shè)為“0000’”，將在振動體70的對角上各選擇一個、兩個、三個調(diào)節(jié)用電極72的狀態(tài)分別設(shè)為“0011’”、“0022’”、“0033’”，進行三階段的調(diào)節(jié)。即，作為各個振動體70中的Δfr測量結(jié)果，由“0011’”、“0022’”、“0033’”中的任意一方來確定被認為最接近Δfr規(guī)定值(這里，為4.1kHz)的選擇方式。
在確定要選擇的調(diào)節(jié)用電極72時，如下地進行判斷。
圖13表示圖12中的橫軸，說明對于調(diào)節(jié)前的Δfr的2.9～4.5kHz的范圍內(nèi)的偏差，如何選擇調(diào)節(jié)用電極72以使其收斂于規(guī)定值4.1kHz。
這里，考慮到驅(qū)動轉(zhuǎn)子41以及日期輪33(圖3)時的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、消耗功率等而確定規(guī)定值4.1kHz，偏差的容許范圍是4.1kHz±0.4kHz，即以4.1kHz為規(guī)格中心值的0.8kHz的范圍為Δfr適當范圍。另外，Δfr的適當值根據(jù)產(chǎn)品的規(guī)格而各異，不限于這里例示的數(shù)值。
另外，在振動體70中，如前面所述，關(guān)于與調(diào)節(jié)用電極72的選擇對應(yīng)的Δfr調(diào)節(jié)量，在調(diào)節(jié)用電極72的構(gòu)圖設(shè)定階段預先估計。這里，在處于在對角上各選擇了一個調(diào)節(jié)用電極72的“0011’”的狀態(tài)時，在調(diào)節(jié)的前后，Δfr增加0.4kHz，在處于在對角上各選擇了兩個調(diào)節(jié)用電極72的“0022’”的狀態(tài)時，Δfr增加0.8kHz，并且，在處于在對角上各選擇了三個調(diào)節(jié)用電極72的“0033’”的狀態(tài)時，Δfr增加1.2kHz。
然后，在Δfr的調(diào)節(jié)步驟中，如果測量出的Δfr是3.7～4.5kHz的范圍的值，則由于是規(guī)定值4.1kHz±0.4kHz的適當范圍內(nèi)，因此不選擇調(diào)節(jié)用電極72(前述的“0000’”狀態(tài))而結(jié)束調(diào)節(jié)步驟。
接著，如果測量出的Δfr在3.5～3.9kHz的范圍內(nèi)，則由于接近規(guī)定值4.1kHz，因此設(shè)為“0011’”的狀態(tài)。如前面所述，在“0011’”的選擇中，由于Δfr調(diào)節(jié)量為0.4kHz，因此Δfr分布于3.9～4.5kHz的范圍內(nèi)，成為適當范圍內(nèi)的值。同樣，如果Δfr在3.1～3.5kHz的范圍內(nèi)，則設(shè)為“0022’”的狀態(tài)，使Δfr增加0.8kHz，從而使Δfr成為適當范圍內(nèi)的值。并且，如果Δfr在2.9～3.1kHz的范圍內(nèi)，則設(shè)為“0033’”的狀態(tài)，使Δfr增加1.2kHz而成為適當范圍內(nèi)的值。
這樣調(diào)節(jié)Δfr的結(jié)果是，如圖12所示，樣本組內(nèi)的所有的振動體70的Δfr納入到以規(guī)定值4.1kHz為中心±0.4kHz的窄范圍(圖12中，Δfr適當范圍)內(nèi)。
根據(jù)以上說明的第二實施方式，除了第一實施方式中敘述的作用效果之外，還起到如下的效果。
(9)設(shè)置多個調(diào)節(jié)用電極72，可以使這些調(diào)節(jié)用電極72選擇性地與驅(qū)動電極61導通，因此可以根據(jù)調(diào)節(jié)用電極72的選擇方式，階段性地調(diào)節(jié)振動體70的固有頻率。另外，由于在振動體70的對角上分別設(shè)置了三處調(diào)節(jié)用電極72，所以可以高效地接近固有頻率的規(guī)定值。即，提高了固有頻率的調(diào)節(jié)精度，從而可以提高成品率。

接著，說明本發(fā)明的第三實施方式。
本實施方式與第一、第二實施方式相反，是通過導電性元件使調(diào)節(jié)用電極和驅(qū)動電極預先絕緣的部分導通。
圖14是本實施方式的振動體80的平面圖。
在振動體80中，驅(qū)動電極61和調(diào)節(jié)用電極82預先由槽85、86完全分開而相互絕緣，不存在前述實施方式中的導通部73。即，從振動體80的兩個短邊側(cè)沿長度方向分別延伸出線狀的槽85，從振動體80的寬度方向端部向著這些槽85各延伸出三個槽86，在振動體80的對角部分，沿著振動體80的長度方向各并列了三個調(diào)節(jié)用電極82。
這里，在本實施方式中與前述各實施方式相同之處是，調(diào)節(jié)用電極82也是用于改變電極60中的電壓施加區(qū)域的區(qū)域，通過這些調(diào)節(jié)用電極82和驅(qū)動電極61之間的導通狀況來調(diào)節(jié)固有頻率。
在本實施方式中，由于調(diào)節(jié)用電極82與驅(qū)動電極61預先絕緣，因此作為使它們相互導通的手段，如圖15(A)～(C)所示，使用如焊錫111、導線112、導電膏113這樣的導電性元件。
即，通過將這些焊錫111、導線112、導電膏113配置在驅(qū)動電極61和調(diào)節(jié)用電極82之間，調(diào)節(jié)用電極82經(jīng)由這些焊錫111、導線112、導電膏113與驅(qū)動電極61導通(短接，short)。另外，也可以使用引線、濺射等的手段使調(diào)節(jié)用電極82與驅(qū)動電極61導通。
僅對于所選擇的調(diào)節(jié)用電極82，進行這樣的調(diào)節(jié)用電極82與驅(qū)動電極61的導通。在調(diào)節(jié)用電極82的選擇時，與第二實施方式相同，基于通過調(diào)節(jié)用電極82的三階段的選擇而預計的Δfr的各調(diào)節(jié)量，對Δfr的測量值和Δfr的規(guī)定值進行比較，并確定調(diào)節(jié)用電極82的選擇方式，使得可以使測量到的Δfr更接近規(guī)定值。
這樣，關(guān)于所選擇的調(diào)節(jié)用電極82的判斷基準，本實施方式與第二實施方式相同，但由于在使所選擇的調(diào)節(jié)用電極72、82與驅(qū)動電極61導通還是絕緣方面，結(jié)構(gòu)互不相同，因此，即使是對電極60中的相同范圍施加電壓的情況下，如下所述，調(diào)節(jié)用電極72、82的選擇方式也互不相同。
圖16僅示出了(A)以及(B)兩個調(diào)節(jié)用電極82的不同選擇的例子。
在圖16(A)中，在振動體80的對角部分上分別排列的調(diào)節(jié)用電極82中，僅選擇配置在與振動體80的短邊相反的一側(cè)的調(diào)節(jié)用電極82C，在該調(diào)節(jié)用電極82C和驅(qū)動電極61C之間的槽85中滴下焊錫111。在該情況下，配置在與振動體80的短邊接近的一側(cè)的兩個調(diào)節(jié)用電極82A、82B保持與驅(qū)動電極61絕緣的狀態(tài)，因此不被施加電壓。這里，在圖16(A)的振動體80中，關(guān)于電極60的電壓施加范圍，與在第二實施方式中調(diào)節(jié)用電極72B的導通部73B(參照圖10)被切斷的振動體70相同。與本實施方式的振動體80不同，在該振動體70中選擇調(diào)節(jié)用電極72A、72B兩個，導通部73B被切斷。
另一方面，在圖16(B)中，在振動體80的對角部分上分別排列的調(diào)節(jié)用電極82中，選擇配置在與振動體80的短邊相反的一側(cè)的調(diào)節(jié)用電極82C和配置在正中的調(diào)節(jié)用電極82B，這兩個調(diào)節(jié)用電極82B、82C經(jīng)由焊錫111與驅(qū)動電極61分別導通。另外，焊錫111被滴到在兩個調(diào)節(jié)用電極82B、82C之間形成的槽86與槽85連接的部分，所以通過這一處的焊錫111滴下，可以使兩個調(diào)節(jié)用電極82B、82C同時與驅(qū)動電極61導通。在該圖16(B)所示的狀態(tài)下，僅有配置在振動體80的短邊側(cè)的調(diào)節(jié)用電極82A未被施加電壓。在該圖16(B)的振動體80中，關(guān)于電極60的電壓施加范圍，與第二實施方式中圖10(A)所示的振動體70相同。與本實施方式的振動體80不同，在該振動體70中，僅選擇調(diào)節(jié)用電極72A，導通部73A被切斷。
這里，比較圖16(A)和(B)，(A)所示的狀態(tài)與(B)所示的狀態(tài)相比，在振動體80的寬度方向兩側(cè)，不被施加電壓的調(diào)節(jié)用電極82的數(shù)量更多(82A、82B兩個)，對彎曲振動的約束力更大，因此彎曲振動的固有頻率比(B)的情況更大。
根據(jù)這樣的第三實施方式，除了前述的(5)～(9)的效果之外，還具有如下的效果。
(10)在振動體80中，預先設(shè)置相互絕緣的調(diào)節(jié)用電極82和驅(qū)動電極61，基于振動體80的特性檢查結(jié)果，通過焊錫111、導線112、導電膏113等使調(diào)節(jié)用電極82與驅(qū)動電極61導通，由此可以簡單且可靠地調(diào)節(jié)固有頻率。這里，調(diào)節(jié)用電極82如前面所述準確地被構(gòu)圖，即使在調(diào)節(jié)用電極82和驅(qū)動電極61之間設(shè)置焊錫111，該配設(shè)對固有頻率的影響也非常小，所以也可以減小各個振動體80中的固有頻率的調(diào)節(jié)量的偏差。從而，可以更簡單且可靠地實施固有頻率的調(diào)節(jié)，并可以消除與固有頻率相關(guān)的個體差異而大幅提高可靠性。
此外，焊錫111、導線112等的配設(shè)只是振動體80的表面上的作業(yè)，因此與切削壓電元件52的情況相比，可以非常容易地調(diào)節(jié)固有頻率，此外，由于對振動體80的損壞很小，因此可以防止振動特性的劣化。而且，可以縮短時間周期并降低設(shè)備投資費用。
另外，也可以通過一起進行第二實施方式中敘述的導通部73的切斷(斷開)以及本實施方式中敘述的驅(qū)動電極61、調(diào)節(jié)用電極82之間的導通(短接)，來調(diào)節(jié)固有頻率。例如，切斷第二實施方式中的導通部73而使驅(qū)動電極61和調(diào)節(jié)用電極72絕緣之后，可以根據(jù)需要，使用焊錫111等使一時絕緣的驅(qū)動電極61和調(diào)節(jié)用電極72再次導通。這可以在錯誤地對于比預定多的調(diào)節(jié)用電極72切斷了導通部73的情況下等實施。
接著，說明本發(fā)明的第四實施方式。在本實施方式的壓電致動器中，振動體的電極分割狀況與前述各實施方式不同，可在正向、反向的兩個方向上對被驅(qū)動體進行驅(qū)動。本實施方式的壓電致動器可以組裝在照相機的鏡頭驅(qū)動機構(gòu)、可動玩具的驅(qū)動機構(gòu)以及姿勢校正機構(gòu)、自動鐘表的驅(qū)動機構(gòu)、鐘表的日歷機構(gòu)等中。
圖17是簡略地表示本實施方式中的壓電致動器45的平面圖。
致動器45具有振動體55、作為被驅(qū)動體的轉(zhuǎn)子120。
轉(zhuǎn)子120是圓板狀的旋轉(zhuǎn)體，振動體55的突起57被按壓在其外周端面上。
振動體55與第一實施方式的振動體50(圖4)大致相同，壓電元件52以及加強板56層疊而作為整體形成為矩形薄板狀。其中，在加強板56的短邊的大致中央形成有與轉(zhuǎn)子120抵接的突起57，并且分別在振動體55的寬度方向兩側(cè)形成有加強板56的臂部54。
此外，設(shè)置在振動體55的壓電元件52的表面上的電極160通過槽165、166而分割為5份。具體來說，在電極160上，沿長度方向形成兩個槽165，被這些槽165大致三等分的電極中、寬度方向兩側(cè)的電極分別被沿壓電元件52的寬度方向延伸的槽166二等分。通過這些槽165、166，分別形成了在壓電元件52的大致中央沿長度方向設(shè)置、主要激發(fā)縱向振動的縱向區(qū)域90；在該縱向區(qū)域90的兩側(cè)、在壓電元件52的一個對角線上成對、主要激發(fā)彎曲運動的一對彎曲區(qū)域91、93；以及在壓電元件52的另一個對角線上成對、主要激發(fā)彎曲振動的一對彎曲區(qū)域92、94。
圖18更詳細地示出了振動體55的結(jié)構(gòu)。在縱向區(qū)域90的整體上設(shè)有驅(qū)動電極901。
彎曲區(qū)域91通過在壓電元件52的寬度方向上延伸的四個T字狀槽76被分割為五個。該分割中，靠近振動體55的形心處形成一個連接引線L的驅(qū)動電極911，在其余的四個分割部分中，分別形成有四個調(diào)節(jié)用電極912A～912D。T字狀槽76從振動體55的寬度方向端部延伸到接近槽165的位置，槽165和T字狀槽76之間的部分分別成為使各調(diào)節(jié)用電極912A～912D與驅(qū)動電極911導通的導通部73。各導通部73根據(jù)需要與第二實施方式相同地被通電熔斷。即，彎曲區(qū)域91成為振動體55的固有振動的調(diào)節(jié)區(qū)域。
其它的彎曲區(qū)域92、93、94也與該彎曲區(qū)域91一樣，是振動體55的固有振動的調(diào)節(jié)區(qū)域，在各彎曲區(qū)域92、93、94中靠近振動體55的形心處各形成有一個驅(qū)動電極921、931、941，并且各形成有四個調(diào)節(jié)用電極922A～922D、932A～932D、942A～942D。
驅(qū)動電極911和驅(qū)動電極931之間通過引線L互相連接，并且驅(qū)動電極921和驅(qū)動電極941之間通過引線L互相連接。通過這些引線L，各彎曲區(qū)域91～94中所設(shè)置的各驅(qū)動電極以及各調(diào)節(jié)用電極與未圖示的電壓施加裝置連接。另外，驅(qū)動電極901也通過未圖示的引線與電壓施加裝置連接。此外，加強板51接地。
在這樣的壓電致動器45中，通過分開使用彎曲區(qū)域91、93和彎曲區(qū)域92、94，可以在正向R1以及反向R2兩個方向上對圖17所示的轉(zhuǎn)子120進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。即，壓電致動器45具有正轉(zhuǎn)模式以及反轉(zhuǎn)模式作為工作模式，在這些正轉(zhuǎn)模式以及反轉(zhuǎn)模式中的任意一種模式下進行工作。
這里，在圖19(A)中示出了正向R1的驅(qū)動狀態(tài)，在圖19(B)中示出了反向R2的驅(qū)動狀態(tài)。即，以縱向區(qū)域90和彎曲區(qū)域91、93作為對象對壓電元件52施加電壓時，如圖19(A)所示，縱向區(qū)域90主要激發(fā)縱向振動，并且彎曲區(qū)域91、93主要激發(fā)彎曲振動。即，通過對彎曲區(qū)域91、93的電壓施加，壓電元件52的寬度方向兩側(cè)的壓電元件52的伸縮在振動體55整體的動作中達不到平衡，因此在與壓電元件52的長度方向正交的方向上產(chǎn)生力矩而激發(fā)彎曲振動，振動體55在這些縱向振動和彎曲振動的混合模式下振動。由此，振動體55的突起57描繪出相對于通過振動體55的形心的長度方向上的中心線C傾斜的橢圓軌跡E1。并且，通過突起57的按壓，轉(zhuǎn)子120向正向R1旋轉(zhuǎn)。
另一方面，在代替彎曲區(qū)域91、93而以彎曲區(qū)域92、94為電壓施加的對象的情況下，彎曲區(qū)域91、93和彎曲區(qū)域92、94配置成相對于中心線C而線對稱，因此如圖19(B)所示，突起57描繪出的橢圓軌跡E2與剛才的橢圓軌跡E1相對于中心線C而線對稱，并且為反轉(zhuǎn)。此時，通過突起57的按壓，在反向R2上對轉(zhuǎn)子120進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
這里，確定彎曲區(qū)域91～94中的各調(diào)節(jié)用電極的數(shù)量、大小、排列方向等，以適當調(diào)節(jié)振動體55的Δfr的偏差，彎曲區(qū)域91～94中的各驅(qū)動電極以及各調(diào)節(jié)用電極被高精度地構(gòu)圖而實現(xiàn)預定的Δfr調(diào)節(jié)量。在本實施方式的各彎曲區(qū)域91～94中，以大致相同的大小形成驅(qū)動電極和各調(diào)節(jié)用電極，但也可以使四個調(diào)節(jié)用電極912A～912D等具有一定的長度比等。
為了得到該Δfr調(diào)節(jié)量，在如圖20所示的調(diào)節(jié)用電極的選擇方式下，進行固有頻率的測量。即，圖20示出了在振動體55的樣本中，固有頻率根據(jù)導通部73(圖18)的熔斷所致的調(diào)節(jié)用電極的選擇方式而變化的情況。
在圖20的下欄示意地示出了所選擇的調(diào)節(jié)用電極912A～912D以及932A～932D的6種組合。即，調(diào)節(jié)用電極912A～912D以及932A～932D一個也沒有被選擇的狀態(tài)為“選擇例0”，在彎曲區(qū)域91中選擇離驅(qū)動電極911最遠的調(diào)節(jié)用電極912D與驅(qū)動電極911絕緣，彎曲區(qū)域91中的電壓施加區(qū)域和電壓不施加區(qū)域之間的比被設(shè)為4∶1的狀態(tài)為“選擇例1”，此后，在振動體55的對角上交替地每次增加一個選擇的調(diào)節(jié)用電極的狀態(tài)為“選擇例2”、“選擇例3”、“選擇例4”、“選擇例5”。
圖20所示的曲線圖是分別測量圖20下欄的6個選擇例0～5中的振動體55的樣本的縱向諧振頻率fr1、彎曲諧振頻率fr2、以及作為它們的差(fr2-fr1)的Δfr并標出。根據(jù)該曲線圖，隨著選擇例0、選擇例1、選擇例2、…選擇例5的轉(zhuǎn)移，調(diào)節(jié)前(選擇例0)是5.2kHz的Δfr傾向于逐漸減少。
另外，調(diào)節(jié)用電極912A～912D以及932A～932D的選擇方式不限于選擇例0～5，但基于這些選擇例0～5可以估計Δfr的調(diào)節(jié)量。另外，不限于圖20，也可以基于多個振動體55樣本的測量數(shù)據(jù)設(shè)定Δfr的調(diào)節(jié)量。
此外，在圖20中僅示出了從作為正轉(zhuǎn)用調(diào)節(jié)區(qū)域的彎曲區(qū)域91、93中的調(diào)節(jié)用電極912A～912D以及932A～932D中進行選擇的情況，但關(guān)于該情況下的各調(diào)節(jié)用電極的選擇方式和固有頻率之間的對應(yīng)關(guān)系，在從作為反轉(zhuǎn)用調(diào)節(jié)區(qū)域的彎曲區(qū)域92、94中的調(diào)節(jié)用電極922A～922D以及942A～942D中進行選擇的情況下也是通用的。即，彎曲區(qū)域91、93和彎曲區(qū)域92、94配置成相對于振動體55的中心線C(圖19)線對稱，所以關(guān)于對彎曲區(qū)域91、93進行電壓施加時的振動體55的振動軌跡和對彎曲區(qū)域92、94進行電壓施加時的振動體55的振動軌跡，也相對于振動體55的中心線C為大致線對稱，如果從彎曲區(qū)域92、94中的調(diào)節(jié)用電極922A～922D以及942A～942D中與圖20所示的選擇例0～5同樣地進行選擇，則可以推斷出振動體55的固有頻率也與圖20的曲線圖大致相同地發(fā)生變化。
并且，在這樣的振動體55中，也與第二實施方式相同，對振動體55的縱向諧振頻率fr1和彎曲諧振頻率fr2之差Δfr進行調(diào)節(jié)，但本實施方式的壓電致動器45可以進行正向R1的驅(qū)動(正轉(zhuǎn)模式)、反向R2的驅(qū)動(反轉(zhuǎn)模式)兩者，因此調(diào)節(jié)這些正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式各自的Δfr。這里，在本實施方式中，不是針對正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的各工作模式調(diào)節(jié)Δfr，而是實施固有頻率的調(diào)節(jié)，以消除正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式之間的Δfr之差。
這里，示出了對振動體55實施的固有頻率調(diào)節(jié)的一例。圖19表示調(diào)節(jié)前的振動體55，在圖19(A)所示的正轉(zhuǎn)模式中，Δfr為5.2kHz，相對于此，在圖19(B)所示的反轉(zhuǎn)模式中，Δfr為4.8kHz，正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)時的驅(qū)動特性存在偏差。這里，如前面的圖20所示，由于掌握了通過彎曲區(qū)域91、93中的各調(diào)節(jié)用電極的選擇而減小電壓施加區(qū)域時Δfr減少的傾向，所以將反轉(zhuǎn)模式中的Δfr作為規(guī)定值，使正轉(zhuǎn)模式中的Δfr減少。
對此，使用針對各彎曲區(qū)域91、93中的各調(diào)節(jié)用電極912A～912D以及932A～932D的每一種選擇方式設(shè)定的Δfr調(diào)節(jié)量。即，也如圖20所示，通過設(shè)為與選擇例1～5相同的選擇方式，從約5.1kHz到約4.55kHz對Δfr進行階段的調(diào)節(jié)，在各階段中，可以求出與調(diào)節(jié)前相比Δfr發(fā)生變化的量、即Δfr的調(diào)節(jié)量。
在圖19所示的例子中，確定彎曲區(qū)域91、93中的各調(diào)節(jié)用電極912A～912D以及932A～932D的選擇，并進行調(diào)節(jié)以使正轉(zhuǎn)模式中的Δfr減少，從而使正轉(zhuǎn)模式中的Δfr(5.2kHz)與反轉(zhuǎn)模式中的Δfr(4.8kHz)一致。這里，可以應(yīng)用Δfr的調(diào)節(jié)量為約0.4kHz的選擇例4，基于該選擇例4熔斷導通部73。
在圖21中示出了通過這樣的過程調(diào)節(jié)了固有頻率的振動體55。通過固有頻率的調(diào)節(jié)，正轉(zhuǎn)模式中的Δfr成為與反轉(zhuǎn)模式中的Δfr相同的4.8kHz，消除了正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的各模式之間的壓電致動器45的驅(qū)動特性的偏差。
另外，參照圖19以及圖21說明的振動體55的固有頻率的調(diào)節(jié)過程僅為一例，可以對應(yīng)于各個振動體55得到所需的調(diào)節(jié)量，進行適當?shù)恼{(diào)節(jié)。此外，也可以與前述相反，將反轉(zhuǎn)模式中的Δfr調(diào)節(jié)為與正轉(zhuǎn)模式中的Δfr一致，在該情況下，通過與反轉(zhuǎn)模式對應(yīng)的彎曲區(qū)域92、94中的各調(diào)節(jié)用電極的選擇，來調(diào)節(jié)反轉(zhuǎn)時的固有頻率。即，將正轉(zhuǎn)時、反轉(zhuǎn)時的Δfr中的任意一方作為規(guī)定值，對另一方Δfr實施調(diào)節(jié)即可。
這里，正轉(zhuǎn)模式中的Δfr和反轉(zhuǎn)模式中的Δfr可以不完全一致，正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式的兩模式之間的Δfr之差納入預定的適當范圍內(nèi)即可。
根據(jù)本實施方式，除了第二實施方式中敘述的效果之外，還產(chǎn)生如下的效果。
(11)在具有使轉(zhuǎn)子120向正向R1旋轉(zhuǎn)的正轉(zhuǎn)模式、使轉(zhuǎn)子120向反向R2旋轉(zhuǎn)的反轉(zhuǎn)模式的壓電致動器45中，通過振動體55中設(shè)置的彎曲區(qū)域91中的各調(diào)節(jié)用電極912A～912D與驅(qū)動電極911的導通，或彎曲區(qū)域93中的各調(diào)節(jié)用電極932A～932D與驅(qū)動電極931的導通，來調(diào)節(jié)正轉(zhuǎn)模式中的Δfr。此外，通過彎曲區(qū)域92中的各調(diào)節(jié)用電極922A～922D與驅(qū)動電極921的導通，或彎曲區(qū)域94中的各調(diào)節(jié)用電極942A～942D與驅(qū)動電極941的導通，來調(diào)節(jié)反轉(zhuǎn)模式中的Δfr。這樣的Δfr調(diào)節(jié)被調(diào)節(jié)為消除正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式兩個模式之間的Δfr之差，因此可以消除正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式之間的驅(qū)動特性的偏差。由此，可以按照預定的速度在正向R1和反向R2兩個方向上準確地對轉(zhuǎn)子120進行旋轉(zhuǎn)驅(qū)動。
(12)此外，由于彎曲區(qū)域91、93和彎曲區(qū)域92、94配置成相對于振動體55的中心線C線對稱，所以可以基于振動體55的樣本，求出與正轉(zhuǎn)模式對應(yīng)的彎曲區(qū)域91、93或與反轉(zhuǎn)模式對應(yīng)的彎曲區(qū)域92、94中的任意一方的Δfr調(diào)節(jié)量，由此將另一方的工作模式時所使用的Δfr視為大致相同。即，也可以不分別求出正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)的各模式中的Δfr的調(diào)節(jié)量，從而使固有頻率的調(diào)節(jié)變得容易。
接著，說明本發(fā)明的第五實施方式。本實施方式與第四實施方式相同，在正轉(zhuǎn)模式以及反轉(zhuǎn)模式下工作，但電極的分割形式與第四實施方式的振動體部分不同。
圖22表示本實施方式中的振動體455。在振動體455中與第四實施方式的振動體55(圖18)相同，分別配置有彎曲區(qū)域91、93以及彎曲區(qū)域92、94，但各彎曲區(qū)域91～94被沿長度方向形成的線狀槽75大致二等分，在各彎曲區(qū)域91～94中，在驅(qū)動電極901側(cè)的區(qū)域中分別形成有沿振動體455的長度方向延伸的驅(qū)動電極911A、921A、931A、941A。
另一方面，在各彎曲區(qū)域91～94中，驅(qū)動電極911A、921A、931A、941A的外側(cè)的區(qū)域中，與第四實施方式相同，各形成一個驅(qū)動電極911等和四個調(diào)節(jié)用電極912A～912D等。
另外，在驅(qū)動電極911A、921A、931A、941A上設(shè)有引線L，通過該引線L，彎曲區(qū)域91～94中的各電極與未圖示的電壓施加裝置連接。
在圖23中示出了振動體455的固有頻率的調(diào)節(jié)例。圖23(A)表示調(diào)節(jié)前的振動體455，圖23(B)表示基于預先設(shè)定的Δfr的調(diào)節(jié)量，分別切斷彎曲區(qū)域91、93中的各調(diào)節(jié)用電極912A～912D以及932A～932D中、配置在振動體455的角部的調(diào)節(jié)用電極912D以及932D的導通部73(圖22)的狀態(tài)。
此外，在圖23(C)中，彎曲區(qū)域91中的調(diào)節(jié)用電極912C的導通部73被切斷，調(diào)節(jié)用電極912C、912D與驅(qū)動電極911絕緣，并且，彎曲區(qū)域93中的調(diào)節(jié)用電極932C的導通部73被切斷，由此調(diào)節(jié)用電極932C、932D與驅(qū)動電極931絕緣。
另外，在圖23中示出了與正轉(zhuǎn)模式對應(yīng)的彎曲區(qū)域91、93中的調(diào)節(jié)用電極的選擇例，但對于彎曲區(qū)域92、94也是一樣的。
這里，如圖23(B)以及(C)這樣，如果使彎曲區(qū)域91、93中的各調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極911電氣地分離，則電壓施加區(qū)域的振動體455長度方向上的尺寸變小。因此，不能充分地得到激發(fā)彎曲振動所需的、振動體455的寬度方向兩側(cè)的壓電元件52的伸縮，振動體455的整體動作中的壓電元件52的伸縮不平衡程度減小，在本實施方式中，驅(qū)動電極911A、931A等中的壓電元件52的伸縮起作用，可以確保該不平衡性。
另外，在本實施方式中，也可以將線狀槽75和槽166之間切斷，從而使驅(qū)動電極911A等和驅(qū)動電極911等絕緣，由此，在各彎曲區(qū)域91～94中，可進行與一個驅(qū)動電極和四個調(diào)節(jié)用電極對應(yīng)的五階段的調(diào)節(jié)。
根據(jù)本實施方式，除了第四實施方式中敘述的效果之外，還起到如下的效果。(13)通過在振動體455的彎曲區(qū)域91～94中分別設(shè)置沿長度方向延伸的驅(qū)動電極911A～941A，來確保激發(fā)彎曲振動所需的、振動體455的寬度方向兩側(cè)的壓電元件52的伸縮不平衡性，由于振動體455在縱向振動和彎曲振動的混合模式下起振，因此可以實現(xiàn)突起57的橢圓軌跡E1、E2。
接著，說明本發(fā)明的第六實施方式。本實施方式的電極分割形式與第四、第五實施方式的振動體不同。
圖24表示本實施方式中的振動體555。在振動體555的各彎曲區(qū)域91～94中，形成了從振動體555的端部向長度方向延伸并接近槽166的兩個T字狀槽76A、76B，T字狀槽76A和縱向的槽165之間分別為驅(qū)動電極911A、921A、931A、941A。此外，與這些驅(qū)動電極911A等鄰接而各配置有兩個調(diào)節(jié)用電極912A、912B等。另外，驅(qū)動電極911A等的寬度尺寸為彎曲區(qū)域91的寬度的大致一半。
在圖25中示出了振動體555的固有頻率的調(diào)節(jié)例。圖25(A)表示調(diào)節(jié)前的振動體555，圖25(B)表示基于預先設(shè)定的Δfr調(diào)節(jié)量，分別切斷配置在振動體555的端部的調(diào)節(jié)用電極912B以及調(diào)節(jié)用電極932B的導通部73(圖24)的狀態(tài)。
此外，在圖25(C)中，彎曲區(qū)域91中的調(diào)節(jié)用電極912A的導通部73被切斷，調(diào)節(jié)用電極912A、912B與驅(qū)動電極911A絕緣，并且彎曲區(qū)域93中的調(diào)節(jié)用電極932A的導通部73被切斷，由此調(diào)節(jié)用電極932A、932B與驅(qū)動電極931A絕緣。另外，在圖25中僅示出了與正轉(zhuǎn)模式對應(yīng)的彎曲區(qū)域91、93中的調(diào)節(jié)用電極的選擇例，但對于彎曲區(qū)域92、94也一樣。
這里，本實施方式中也與第五實施方式相同，由于設(shè)有驅(qū)動電極911A、921A、931A、941A，因此確保了振動體555的寬度方向兩側(cè)的壓電元件52的伸縮不平衡性，可以可靠地激發(fā)彎曲振動而實現(xiàn)突起75的橢圓軌跡E1、E2。
根據(jù)本實施方式，起到與第五實施方式中敘述的效果大致相同的效果。
接著，說明本發(fā)明的第七實施方式。第四～第六實施方式中的振動體的電極大致被分割為五份，但本實施方式中的振動體的電極大致被分割為四份。
圖26是本實施方式中的振動體655的平面圖。振動體655的電極被縱橫延伸的槽165、166大致四等分，形成各彎曲區(qū)域91～94。
在各彎曲區(qū)域91～94中與第四實施方式一樣，形成有驅(qū)動電極以及調(diào)節(jié)用電極，以彎曲區(qū)域91為例，形成有一個驅(qū)動電極911和四個調(diào)節(jié)用電極922A～922D。
在這樣的振動體655中，也與前述大致相同，通過對彎曲區(qū)域91、93施加電壓，可以在正向上驅(qū)動轉(zhuǎn)子等的被驅(qū)動體，此外，通過對彎曲區(qū)域92、94施加電壓，可以在反向上驅(qū)動轉(zhuǎn)子等的被驅(qū)動體。
在圖27中示出了振動體655的固有頻率的調(diào)節(jié)例。這里，也與前述大致一樣，基于Δfr的調(diào)節(jié)量，僅使必要數(shù)量的各調(diào)節(jié)用電極912A～912D等與驅(qū)動電極911等絕緣，使正轉(zhuǎn)模式中的Δfr和反轉(zhuǎn)模式中的Δfr大致一致。由此，可以校正正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式之間的驅(qū)動特性的偏差。
根據(jù)本實施方式，起到與第四實施方式中敘述的效果大致相同的效果。
接著，說明本發(fā)明的第八實施方式。本實施方式與第七方式一樣，在電極被分割為大致四個區(qū)域的振動體中，應(yīng)用了第六實施方式所示的調(diào)節(jié)用電極的分割方式。
圖28是振動體755的平面圖。在振動體755中的各彎曲區(qū)域91～94中，并排形成三個從振動體755的端部沿著長度方向延伸而接近槽166的T字狀槽76A、76B、76C，T字狀槽76A和槽165之間分別成為驅(qū)動電極911A、921A、931A、941A。此外，與這些驅(qū)動電極911A等鄰接而各配置有三個調(diào)節(jié)用電極912A、912B、912C等。
這樣的振動體755中的固有頻率的調(diào)節(jié)與第六實施方式大致相同，省略說明。在本實施方式的振動體755中設(shè)有寬度比第四～第六實施方式中的振動體寬的驅(qū)動電極911A、921A、931A、941A，因此可以增大振動體755的寬度方向兩側(cè)的壓電元件52的伸縮不平衡程度，可以可靠地激發(fā)彎曲振動。
本發(fā)明不限于前述的各實施方式。即，主要關(guān)于特定的實施方式特別地對本發(fā)明進行圖示并進行了說明，但對于以上敘述的實施方式，在不脫離本發(fā)明的技術(shù)思想以及目的的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對形狀、材質(zhì)、數(shù)量和其它詳細結(jié)構(gòu)加以各種變形。
例如，在第一、第二實施方式中，導通部63、73的切斷利用對導通部63、73的通電所引起的焦耳熱進行，但導通部的切斷方法不限于此。
在圖29中例示出三種切斷導通部73的方法(A)～(C)。在(A)中，利用小直徑的端銑刀C11、在(B)中利用超聲波切割器C12、在(C)中利用激光C13，來分別切斷導通部73。此外，也可以通過噴砂、砂輪、刨刀進行的切削等來切斷導通部73。不論使用哪種方法，只要僅切斷振動體70表層的電極60部分即可，所以可以縮短時間周期，還可以減少設(shè)備投資。在使用激光C13的情況下，具有可以非接觸地切斷導通部73的優(yōu)點。
另外，關(guān)于激光C13的類型，可以例示出YAG激光、準分子激光、飛秒激光等。在使用準分子激光的情況下，可以使對振動體70的熱損害極小。
此外，在預定方向上并列設(shè)置多個調(diào)節(jié)用電極，通過導通部的切斷來使調(diào)節(jié)用電極和驅(qū)動電極絕緣的情況下，調(diào)節(jié)用電極和驅(qū)動電極之間的導通方式不限于第二、第三實施方式這樣的方式。
圖30示出了多個調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極之間的導通方式，在圖30(A)中，在兩個調(diào)節(jié)用電極132A、132B與驅(qū)動電極61鄰接的位置分別具有導通部133A、133B。這樣，也可以并聯(lián)連接調(diào)節(jié)用電極132A、132B和驅(qū)動電極61。在該結(jié)構(gòu)中，由于調(diào)節(jié)用電極132A、132B與驅(qū)動電極61分別連接，因此在使調(diào)節(jié)用電極132A、132B兩者與驅(qū)動電極61絕緣時，導通部133A、133B都需要切斷。
相對于此，圖30(B)示出了將兩個調(diào)節(jié)用電極77A、77B與驅(qū)動電極61串聯(lián)連接的例子。在該例中，僅一個調(diào)節(jié)用電極77B在與驅(qū)動電極61鄰接的位置具有導通部78B，另一個調(diào)節(jié)用電極77A在與調(diào)節(jié)用電極77B鄰接的位置具有導通部78A。該結(jié)構(gòu)與第二實施方式中的導通部73A～73C的結(jié)構(gòu)相同。根據(jù)這樣的串聯(lián)連接，具有即使在將調(diào)節(jié)用電極77A、77B兩者與驅(qū)動電極61絕緣時，通過導通部78B一處的切斷就可以解決的優(yōu)點。
此外，對于壓電振動體的支撐結(jié)構(gòu)也不限于前述各實施方式。
圖31所示的振動體70與第一實施方式相同，由壓電元件和加強板層疊而構(gòu)成(參考；圖4)，在該加強板的臂部154上分別形成有與從底盤23突出的三個銷PN對應(yīng)的三個長孔1541。這些長孔1541沿振動體70的長度方向排列，各長孔1541的長軸方向均沿著振動體70的寬度方向。在長孔1541中的一個中插入螺釘SC，該螺釘SC與銷PN上所形成的螺紋孔螺合。
由于振動體70在長孔1541的部分處被支撐固定，因此可以使振動體70的固定位置相對于銷PN在長孔1541的長軸方向上移動。在圖31中示出了銷PN和振動體70之間的距離最小的狀態(tài)，在圖31中，可以將振動體70向左方移動而與銷PN分開后固定。這里，銷PN和振動體70之間的距離越小，則彎曲振動越被約束、彎曲振動的固有頻率越大。即，可通過改變固定位置來使振動體70的固有頻率變化而進行調(diào)節(jié)，所以除了前述各實施方式中敘述的固有頻率的調(diào)節(jié)之外，還可以考慮輔助地進行這里敘述的固有頻率調(diào)節(jié)。
接著，作為本發(fā)明的其它的變形例，在圖32所示的鐘表9中，在表盤11上設(shè)置了圓形的顯示部144，通過該顯示部144中的日期針145的旋轉(zhuǎn)，來顯示日歷。該日歷顯示在形式上與第一實施方式的鐘表1中的環(huán)狀的日期輪33的顯示不同，但如圖33所示，在鐘表9的表芯2A中組裝有具有與第一實施方式中的致動器40大致相同的致動器170的日期顯示裝置140。另外，在圖33中，21表示時輪。
日期顯示裝置140構(gòu)成為具有顯示部144(圖32)以及日期針145、安裝有日期針145的日期輪143、驅(qū)動該日期輪143的致動器170。
日期輪143是31天旋轉(zhuǎn)一周的齒輪(齒數(shù)為31)，在其軸上安裝有日期針145。
致動器170構(gòu)成為具有驅(qū)動日期輪143的轉(zhuǎn)子171、與第一實施方式相同的振動體50。
轉(zhuǎn)子171是配置在日期輪143和振動體50之間、在日期的更替時進給的圓板狀的旋轉(zhuǎn)體，具有使日期輪143一天進給一個齒的進給爪1711。振動體50的突起53與該轉(zhuǎn)子171的外周抵接，傳遞振動體50的振動。
在這樣的日期顯示裝置140中，也與前述相同，振動體50在縱向振動和彎曲振動的多個模式下起振，突起53形成的橢圓軌跡的一部分反復按壓轉(zhuǎn)子171，由此轉(zhuǎn)子171向預定方向旋轉(zhuǎn)。并且，通過轉(zhuǎn)子171的旋轉(zhuǎn)，日期輪143一天進給一個齒，日期針145依次指示顯示部144(圖32)的刻度1441，由此進行日期的顯示。
另外，在前述各實施方式中，壓電振動體為矩形板狀，但不限于矩形，也可以為梯形或平行四邊形等，且不限于板狀，也可以為棒狀、圓柱狀等。
而且，在前述各實施方式中，在加強板51的兩面分別設(shè)有壓電元件52，但也可以僅在加強板51的單面設(shè)置壓電元件52。并且，即使是在加強板51的兩面設(shè)有壓電元件52的情況下，也可以僅在單面?zhèn)仍O(shè)有調(diào)節(jié)用電極62等。而且，也可以不將壓電元件52與加強板51貼合，由壓電元件52單獨構(gòu)成振動體。
此外，在設(shè)置多個調(diào)節(jié)用電極的情況下，各調(diào)節(jié)用電極的大小或形狀可以相同也可以不同。
而且，在第二、第三實施方式中，多個調(diào)節(jié)用電極72、82沿振動體70、80的長度方向排列，但也可考慮在與振動體70、80的長度方向交叉的方向上并列配置多個調(diào)節(jié)用電極。其中，沿振動體70、80的長度方向排列調(diào)節(jié)用電極的做法可以確保較大的調(diào)節(jié)量。
此外，多個調(diào)節(jié)用電極的配置也可以不像前述實施方式那樣沿預定方向排列，例如，還可考慮在矩形板狀的壓電元件上設(shè)置的電極的四角配置調(diào)節(jié)用電極。
如前面所述，關(guān)于調(diào)節(jié)用電極的數(shù)量、大小、配置等，根據(jù)固有頻率的調(diào)節(jié)量來適當確定。
在前述的第四～第八實施方式中所示的振動體中，在固有頻率的調(diào)節(jié)前，各調(diào)節(jié)用電極處于與驅(qū)動電極導通的狀態(tài)，通過導通部的切斷來將調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極電氣地分開，從而調(diào)節(jié)固有頻率，但在這些第四～第八實施方式中，也可以應(yīng)用第三實施方式所示的調(diào)節(jié)方法。在該情況下，在固有頻率的調(diào)節(jié)前，各調(diào)節(jié)用電極處于與驅(qū)動電極絕緣的狀態(tài)，通過使用導線或?qū)щ姼嗟仁硅b于Δfr的調(diào)節(jié)量而適當選擇的調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極導通，可以與前述一樣地調(diào)節(jié)Δfr。
如以上的詳細敘述，根據(jù)是否將調(diào)節(jié)用電極與驅(qū)動電極導通來調(diào)節(jié)固有頻率，但關(guān)于該固有頻率的調(diào)節(jié)，不限于前述各實施方式中例示的調(diào)節(jié)例，而有各種方法。在前述各實施方式中，示出了將作為縱向振動諧振頻率和彎曲振動諧振頻率之差的Δfr調(diào)節(jié)為預定的規(guī)定值的例子，但不限于此，也可以確定關(guān)于縱向振動固有頻率的規(guī)定值和關(guān)于彎曲振動固有頻率的規(guī)定值，分別調(diào)節(jié)縱向振動固有頻率和彎曲振動固有頻率。
此外，在振動軌跡互不相同的多個工作模式下工作的壓電振動體的情況下，在第四～第八實施方式中，將正轉(zhuǎn)模式、反轉(zhuǎn)模式中的任意一個模式中的固有頻率(具體為作為fr1和fr2之間的差分的Δfr)作為規(guī)定值，僅調(diào)節(jié)另一個模式中的固有頻率(同為Δfr)，使兩個模式中的固有頻率一致，但調(diào)節(jié)方法不限于此。即，也可以確定正轉(zhuǎn)模式中的固有頻率的規(guī)定值和反轉(zhuǎn)模式中的固有頻率的規(guī)定值，以這些規(guī)定值為目標，分別調(diào)節(jié)兩個模式各自的固有頻率。
而且，在第四～第八實施方式中，調(diào)節(jié)為消除正轉(zhuǎn)模式和反轉(zhuǎn)模式兩個模式之間的Δfr之差，但不限于這樣使兩個模式中的Δfr一致的情況，將Δfr之差設(shè)為預定的值，即調(diào)節(jié)為使正轉(zhuǎn)模式中的Δfr和反轉(zhuǎn)模式中的Δfr之間具有預定的差的做法也是有用的。
而且，也可以確定正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)模式各自的預定的Δfr規(guī)定值，并調(diào)節(jié)為針對各工作模式使Δfr成為預定的規(guī)定值。即，可以分別調(diào)節(jié)各工作模式中的振動特性。
另外，前述各實施方式中的鐘表是具有電池的電子表，但不限于此，也可以構(gòu)成為具有可充電電源和發(fā)電機的發(fā)電型的電子表。此外，也可以是光發(fā)電(太陽能發(fā)電)或熱發(fā)電的類型的鐘表。
另外，在將所發(fā)出的電力蓄積在可充電電池中的鐘表中，存在不能流過過大的電流以避免電容器內(nèi)部電阻所引起的壓降的限制，本發(fā)明的壓電致動器可以以低輸出達成所希望的驅(qū)動性能，所以適合構(gòu)成具有這樣的可充電電池的鐘表。
本發(fā)明的壓電振動體可以廣泛應(yīng)用于壓電致動器、或具有壓電致動器的鐘表、照相機等的電子設(shè)備中。此外，還可以由壓電振動體單獨構(gòu)成驅(qū)動機構(gòu)，此外也可以用作電子電路中的振蕩器等。
權(quán)利要求
1.一種壓電振動體，具有設(shè)置了電極的壓電元件、且通過對所述電極施加電壓而振動，其特征在于，所述電極由施加電壓的驅(qū)動電極和與該驅(qū)動電極相鄰的調(diào)節(jié)用電極構(gòu)成，所述調(diào)節(jié)用電極在與所述驅(qū)動電極相鄰的部分具有與該驅(qū)動電極導通的導通部，通過該導通部在所述驅(qū)動電極側(cè)和所述調(diào)節(jié)用電極側(cè)之間電氣地切斷，來調(diào)節(jié)固有頻率。
2.一種壓電振動體，具有設(shè)置了電極的壓電元件、且通過對所述電極施加電壓而振動，其特征在于，所述電極由施加電壓的驅(qū)動電極和與所述驅(qū)動電極隔開間隔而相鄰的調(diào)節(jié)用電極構(gòu)成，在所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極之間設(shè)置導電性元件，所述驅(qū)動電極和所述調(diào)節(jié)用電極經(jīng)由該導電性元件導通，由此調(diào)節(jié)固有頻率。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2所述的壓電振動體，其特征在于，設(shè)置有多個所述調(diào)節(jié)用電極。
4.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振動體，其特征在于，可切換為振動軌跡互不相同的多個工作模式，所述壓電元件具有按照所述工作模式而設(shè)置、根據(jù)相應(yīng)的工作模式而切換電壓施加、電壓不施加的多個調(diào)節(jié)區(qū)域，所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極分別設(shè)置在所述調(diào)節(jié)區(qū)域中，所述固有頻率的調(diào)節(jié)針對所述各工作模式而實施。
5.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振動體，其特征在于，可切換為振動軌跡互不相同的多個工作模式，所述壓電元件具有按照所述工作模式而設(shè)置、根據(jù)相應(yīng)的工作模式而切換電壓施加、電壓不施加的多個調(diào)節(jié)區(qū)域，所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極分別設(shè)置在所述調(diào)節(jié)區(qū)域中，在所述固有頻率的調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)所述各工作模式之間的所述固有頻率之差。
6.如權(quán)利要求4所述的壓電振動體，其特征在于，所述振動體為平面大致矩形，進行縱向振動和彎曲振動，與所述工作模式中的一個對應(yīng)的所述調(diào)節(jié)區(qū)域和與所述工作模式中的另一個對應(yīng)的所述調(diào)節(jié)區(qū)域分別配置成相對于通過所述振動體的形心的沿著長度方向的中心線而線對稱。
7.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振動體，其特征在于，以多個振動模式振動，在所述固有頻率的調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)所述多個振動模式中的各諧振頻率之差。
8.如權(quán)利要求7所述的壓電振動體，其特征在于，形成為板狀，縱向振動和彎曲振動疊加而振動，在所述固有頻率的調(diào)節(jié)中，調(diào)節(jié)所述縱向振動以及所述彎曲振動中的各諧振頻率之差。
9.如權(quán)利要求8所述的壓電振動體，其特征在于，形成為平面大致矩形，所述調(diào)節(jié)用電極分別設(shè)置在所述平面大致矩形中的對角位置上。
10.如權(quán)利要求1或2所述的壓電振動體，其特征在于，所述導通部的切斷通過在該壓電振動體中流過電流時產(chǎn)生的焦耳熱進行。
11.一種壓電振動體的調(diào)節(jié)方法，對具有設(shè)置了電極的壓電元件、且通過對所述電極施加電壓而振動的壓電振動體的固有頻率進行調(diào)節(jié)，其特征在于，所述電極由施加電壓的驅(qū)動電極和與該驅(qū)動電極相鄰的調(diào)節(jié)用電極構(gòu)成，通過將所述調(diào)節(jié)用電極與所述驅(qū)動電極電氣地切斷，或通過使所述調(diào)節(jié)用電極與所述驅(qū)動電極導通，來調(diào)節(jié)固有頻率。
12.如權(quán)利要求11所述的壓電振動體的固有頻率的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，構(gòu)成為在所述壓電元件上設(shè)置多個調(diào)節(jié)區(qū)域，切換對該調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加、電壓不施加，由此可以使所述壓電振動體在振動軌跡互不相同的多個工作模式下工作，在所述調(diào)節(jié)區(qū)域中分別設(shè)置所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極，針對所述各工作模式實施所述固有頻率的調(diào)節(jié)。
13.如權(quán)利要求11所述的壓電振動體的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，構(gòu)成為在所述壓電元件上設(shè)置多個調(diào)節(jié)區(qū)域，切換對該調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加、電壓不施加，由此可以使所述壓電振動體在振動軌跡互不相同的多個工作模式下工作，在所述調(diào)節(jié)區(qū)域中分別設(shè)置所述驅(qū)動電極以及所述調(diào)節(jié)用電極，通過調(diào)節(jié)所述各工作模式之間的所述固有頻率之差來進行所述固有頻率的調(diào)節(jié)。
14.如權(quán)利要求11至權(quán)利要求13中的任意一項所述的壓電振動體的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述壓電振動體以多個振動模式振動，所述固有頻率的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)所述多個振動模式中的各諧振頻率之差來進行。
15.如權(quán)利要求11至權(quán)利要求13中的任意一項所述的壓電振動體的調(diào)節(jié)方法，其特征在于，所述調(diào)節(jié)用電極和所述驅(qū)動電極之間的切斷通過在所述壓電振動體中流過電流而產(chǎn)生焦耳熱來進行。
16.一種壓電致動器，其特征在于，具有權(quán)利要求1至權(quán)利要求10中的任意一項所述的壓電振動體、或通過權(quán)利要求11至權(quán)利要求15中的任意一項所述的方法進行了調(diào)節(jié)的壓電振動體、和通過該壓電振動體的振動來驅(qū)動的被驅(qū)動體。
17.如權(quán)利要求16所述的壓電致動器，其特征在于，通過切換對所述壓電元件上設(shè)置的多個調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加，來在所述壓電振動體的振動軌跡互不相同的正向和反向中的任意一個上驅(qū)動所述被驅(qū)動體，通過所述固有頻率的調(diào)節(jié)，分別調(diào)節(jié)了向所述正向驅(qū)動時的驅(qū)動特性和向所述反向驅(qū)動時的驅(qū)動特性。
18.如權(quán)利要求16所述的壓電致動器，其特征在于，通過切換對所述壓電元件上設(shè)置的多個調(diào)節(jié)區(qū)域的電壓施加，來在所述壓電振動體的振動軌跡互不相同的正向和反向中的任意一個上驅(qū)動所述被驅(qū)動體，通過所述固有頻率的調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)了向所述正向驅(qū)動時的驅(qū)動特性和向所述反向驅(qū)動時的驅(qū)動特性之差。
19.一種鐘表，其特征在于，具有權(quán)利要求16所述的壓電致動器。
20.一種電子設(shè)備，其特征在于，具有權(quán)利要求1至權(quán)利要求10中的任意一項所述的壓電振動體或通過權(quán)利要求11至權(quán)利要求15中的任意一項所述的方法進行了調(diào)節(jié)的壓電振動體。
全文摘要
本發(fā)明的課題是通過簡單的方法提供固有頻率的調(diào)節(jié)量的偏差小且可以在基本上不使振動特性劣化的情況下可靠地調(diào)節(jié)固有頻率，由此可消除與固有頻率相關(guān)的個體差異的壓電振動體。作為解決手段，在振動體(70)中，在電極(60)的一部分預先形成調(diào)節(jié)用電極(72)，通過導通部(73)的切斷(斷開)使初始狀態(tài)下相互導通的驅(qū)動電極(61)和調(diào)節(jié)用電極(72)互相分離而使其絕緣，或者通過焊錫、導線等的導電性元件使相互絕緣的驅(qū)動電極(61)和調(diào)節(jié)用電極(72)導通(短接)，由此調(diào)節(jié)固有頻率，所以可以簡單且可靠地進行固有頻率的調(diào)節(jié)。由此，可以消除與諧振頻率(固有頻率)相關(guān)的振動體(70)的個體差異，大幅提高可靠性。
文檔編號H02N2/00GK1819294SQ20061000735
公開日2006年8月16日 申請日期2006年2月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月10日
發(fā)明者澤田明宏, 關(guān)重彰, 栢森進 申請人:精工愛普生株式會社