JPH07297662A - 圧電共振子の共振周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 共振特性を劣化させることなくエネルギー閉
じ込め型圧電共振子の共振周波数を調整し得る方法を得
る。 【構成】 特定の寸法比の長方形板からなる圧電セラミ
ック板１３の両主面に励振電極１４，１５を形成してな
る幅拡がりモードで励振される圧電共振部１２に、連結
部１６，１７を介して保持部１８，１９を連結してなる
圧電共振子１１において、振動のノード点Ｏを少なくと
も切削することにより共振周波数を低下させる方向に調
整する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電共振子の共振周波
数調整方法に関し、特に、圧電共振部に共振エネルギー
が閉じ込められる構造を有するエネルギー閉じ込め型圧
電共振子における共振周波数の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電共振子の特性、特に共振周波数につ
いては、そのばらつきの非常に小さいことが強く求めら
れている。そこで、従来、多数の圧電共振子を製造した
場合、種々の方法でその共振周波数を調整し、目的とす
る共振周波数に合致させていた。

【０００３】従来の共振周波数調整方法の一例を、正方
形板の拡がりモードを利用した圧電共振子を例にとり説
明する。図１は、平面形状が正方形の圧電板を拡がりモ
ードで励振させた際の変位状態を略図的に示す平面図で
ある。平面形状が正方形の圧電共振子１を拡がりモード
で励振させた場合、図１に破線Ａで示す振動姿態と、該
振動姿態とは逆の振動姿態とを繰り返すように拡がりモ
ードの振動が励起される。拡がりモードの振動では、振
動のノード点は、主面の中央にある点Ｏに存在する。

【０００４】振動のノード点において圧電共振子１を構
成している材料を切削すれば、その削り量に応じて共振
周波数が低下することが一般的に知られている。しかし
ながら、図１に示した圧電共振子１では、このような方
法を採用することができなかった。

【０００５】すなわち、圧電共振子１は、図２に示すよ
うに、正方形の平面形状を有する圧電セラミック板２の
両主面に全面に共振電極３，４を形成した構造を有す
る。この場合、圧電共振子１を機械的に支持し、かつ圧
電共振子１に交流電圧を印加するための端子として、図
２に示すバネ端子５，６が用いられている。バネ端子
５，６は、圧電共振子１の変位を妨げないために、上述
したノード点Ｏもしくはその近傍に接触されるように構
成されている。従って、圧電共振子１では、ノード点Ｏ
及びその近傍を切削することができないため、従来、ノ
ード点Ｏに次いで変位の小さいところ、すなわち図１に
示した圧電共振子１の４辺の中央部Ｂ₁ 〜Ｂ ₄ を切削す
ることにより共振周波数の調整が図られていた。

【０００６】他方、他の方法として、変位の最も大き
い部分、例えば圧電共振子１ではコーナー部分を削るこ
とにより、共振周波数を高める方向に共振周波数を調整
する方法や、変位の最も大きな部分に合成樹脂やゴム
を付与し、質量付加により共振周波数を低める方向に共
振周波数を調整する方法等も用いられていた。

【０００７】上記のような共振周波数の調整方法は、他
のモード、例えば長さモード、幅モード、すべりモード
等を利用した圧電共振子においても採用されていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】図１に示した拡がりモ
ードを利用した圧電共振子１では、共振周波数を低める
方向に調整するには、ノード点Ｏ及びその近傍の圧電セ
ラミック板部分を切削することが有効である。しかしな
がら、ノード点Ｏが圧電共振子１の支持部分とされてい
るため、現実にはノード点Ｏ及びその近傍を切削するこ
とが不可能であった。

【０００９】よって、代替的に４辺の中央部Ｂ₁ 〜Ｂ₄
において圧電板を切削していたが、ノード点Ｏを挟んで
対向し合っている辺の中央部を均一に切削する必要があ
った。すなわち、例えば辺の中央部Ｂ₁ と、辺の中央部
Ｂ₃ との切削量が等しくない場合には、波形分割等が生
じ、共振特性の劣化を引き起こすという欠点があった。

【００１０】同様に、上述したの最大変位量部分を切
削する方法や、最大変位量部分に質量付加部材を付与
する方法等においても、少なくとも一対の最大変位部分
がノード部を挟んで対称に位置しているため、対向し合
っている最大変位量部分において切削や質量付加を均一
に行わねば、共振特性が劣化しがちであった。

【００１１】本発明の目的は、波形分割等の共振特性の
劣化が生じ難い、圧電共振子の共振周波数調整方法を提
供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、特定構造のエ
ネルギー閉じ込め型圧電共振子では、振動のノード部を
支持部分として用いる必要がないことに着目し、該特定
構造のエネルギー閉じ込め型の圧電共振子において、振
動のノード部の圧電板部分を除去することにより共振周
波数を低下させる方向に、共振周波数を調整することに
特徴を有する。

【００１３】すなわち、本願の第１の発明では、上記特
定構造の圧電共振子として、厚み方向に分極されてお
り、かつ平面形状が長方形の圧電セラミック板と、該圧
電セラミック板の両主面の全面に形成された第１，第２
の励振電極とを有し、前記長方形の短辺をａ、長辺を
ｂ、圧電セラミック板を構成している材料のポアソン比
をσとしたときに、ｂ／ａが、

【００１４】

【数３】

【００１５】を満たす値を中心として±１０％の範囲内
とされており、幅拡がりモードの振動が励起される圧電
共振部と、前記圧電共振部の短辺側の側面に一端が連結
された連結部と、前記連結部の下端に連結された保持部
とを備える圧電共振子が用いられ、前記圧電セラミック
板の主面中央の振動のノード部を少なくとも除去するこ
とにより、共振周波数が低下する方向に調整される。

【００１６】また、本願の第２の発明では、主面と平行
な方向に分極処理されており、かつ平面形状が長方形の
圧電セラミック板と、該圧電セラミック板において前記
分極方向と平行に延びるように、かつ圧電セラミック板
にすべりモードを励振するように設けられた第１，第２
の励振電極とを有し、前記長方形の短辺をａ、長辺を
ｂ、圧電セラミック板を構成している材料のポアソン比
をσとしたきに、ｂ／ａが、

【００１７】

【数４】

【００１８】を満たす値を中心として±１０％の範囲内
とされており、すべりモードで振動が励起される圧電共
振部と、前記圧電共振部の短辺側の側面に一端が連結さ
れた連結部と、連結部の下端に連結された保持部とを備
える圧電共振子が用いられ、前記圧電セラミック板の主
面中央の振動のノード部を少なくとも除去することによ
り、共振周波数が低下する方向に調整される。

【００１９】本願の第３の発明では、主面中央部に振動
のノード部を有する板状の圧電セラミック板よりなる圧
電共振部と、前記圧電共振部の側面に連結された連結部
と、前記連結部を介して圧電共振部に連結された動吸振
部と、前記動吸振部に連結された支持部と、前記支持部
を介して動吸振部に連結された保持部とを備える動吸振
部内蔵型の圧電共振子が用いられ、前記圧電共振部の振
動のノード部を少なくとも除去することにより、共振周
波数が低下する方向に共振周波数が調整される。

【００２０】なお、上記動吸振部とは、動吸振現象によ
り圧電共振部から漏洩してきた振動を相殺するように作
用する部分を示し、この動吸振現象の詳細は、谷口修著
「振動工学」第１１３頁〜第１１６頁（コロナ社発行）
に記載されている。動吸振部内蔵型圧電共振子として
は、種々のものを用いることができ、例えば、圧電セラ
ミック板が厚み方向に分極処理されている構造では、幅
モード、正方形板の拡がりモードまたは長さモードを利
用した圧電共振部を有するもの、あるいは圧電セラミッ
ク板が主面と平行な方向に分極処理されている場合に
は、すべりモードを利用した圧電共振部を有するもの等
を挙げることができる。

【００２１】上記何れのモードの圧電共振部の場合であ
っても、動吸振部までに振動エネルギーが効果的に閉じ
込められるため、保持部を利用して圧電共振子を機械的
に支持することができる。従って、圧電共振部の主面中
央部に位置する振動のノード部を除去することにより共
振周波数を低める方向に調整することができる。

【００２２】

【作用】本願の第１発明では、圧電共振子は、幅拡がり
モードを利用したエネルギー閉じ込め型圧電共振子であ
る。幅拡がりモードとは、長方形板状の振動体の振動モ
ードの１つであり、正方形板の振動体の拡がりモード振
動と、長方形板の振動体の幅モード振動との間の振動姿
態をとる振動モードである。この幅拡がりモードは、比
ｂ／ａが上述した式（１）を満たす値を中心として±１
０％の範囲内の形状の長方形板において励起される。

【００２３】幅拡がりモードを利用した上記圧電共振子
では、振動のノード点が圧電セラミック板の中心に位置
する。他方、第１発明では、上記圧電セラミック板の短
辺側の側面に連結部を介して連結された保持部により機
械的に保持される。よって、上記振動のノード点が圧電
共振子を支持するために用いられないため、振動のノー
ド部の圧電セラミック板を除去することにより、共振周
波数を低めることができる。

【００２４】本願の第２発明では、比ｂ／ａが上記式
（２）を満たす値を中心として±１０％の範囲内の長方
形の圧電セラミック板よりなるすべりモードを利用した
圧電共振部が構成される。ここでは、共振部が、上記形
状とされているため、すべりモードを利用した振動が該
共振部に閉じ込められる。このようなすべりモードを利
用したエネルギー閉じ込め型圧電共振部は、特願平５−
２４１７４８号に開示されている。

【００２５】第２発明においても、圧電共振部に振動エ
ネルギーが閉じ込めされるため、保持部により圧電共振
子を支持することができる。他方、第２発明の圧電共振
部の振動のノード点は、上記平面形状の長方形の中心に
位置する。従って、該ノード点及びその近傍の圧電セラ
ミック板部分を除去することにより共振周波数を低める
ように調整することができる。

【００２６】第３発明では、圧電共振子が動吸振部を有
するため、従来エネルギー閉じ込めが不可能であると考
えられていた振動モードを利用してエネルギー閉じ込め
型の圧電共振子が構成されている。ここでは、動吸振部
により圧電共振部から漏洩してきた振動が相殺されるた
め、保持部を用いて圧電共振子を支持することができ
る。

【００２７】従って、第３発明における圧電共振部の振
動のノード部、すなわち、圧電セラミック板主面中央部
を除去することにより、共振周波数を低める方向に該共
振周波数を調整することができる。

【００２８】

【実施例の説明】以下、図面を参照しつつ、実施例を説
明することにより、本発明を明らかにする。

【００２９】第１の実施例 図３（ａ）及び（ｂ）は、本発明（第１の発明）の一実
施例にかかる圧電共振子の共振周波数調整方法において
用いられる圧電共振子を示す平面図、及び圧電板を透か
して下方の電極形状を示した模式的平面図である。

【００３０】本実施例で用いられる圧電共振子１１は、
中央に圧電共振部１２を有する。圧電共振部１２は、平
面形状が長方形の圧電セラミック板１３の上面及び下面
に、それぞれ、励振電極１４，１５を形成した構造を有
する。

【００３１】圧電セラミック板１３は厚み方向に一様に
分極処理されている。また、該圧電セラミック板１３の
平面形状は、比ｂ／ａが前述した式（１）を満たす値を
中心として±１０％の範囲内の形状とされている。従っ
て、励振電極１４，１５から交流電圧を印加することに
より、圧電共振部１２は、幅拡がりモードで励振され
る。

【００３２】幅拡がりモードの振動のノード部は、主面
中央に位置する。すなわち、図３（ａ）及び（ｂ）の点
Ｏに位置する。また、圧電セラミック板１３の短辺側の
側面中央部も幅拡がりモードで励振された際の変位がか
なり小さい部分に相当する。すなわち、短辺側側面中央
部が疑似ノード点となる。

【００３３】そこで、本実施例で用いられる圧電共振子
１１では、圧電セラミック板１３の短辺に沿う両側面中
央に、連結部１６，１７が連結されており、該連結部１
６，１７の外側端に、保持部１８，１９が連結されてい
る。

【００３４】保持部１８，１９は、圧電共振子１１を外
部から機械的に保持するために設けられている。また、
励振電極１４は、連結部１７上に設けられた接続導電部
２０を介して、保持部１９の上面に形成された端子電極
２１に電気的に接続されている。同様に、励振電極１５
は、連結部１６の下面に形成された接続導電部２２を介
して、保持部１８の下面に形成された端子電極２３に電
気的に接続されている。

【００３５】従って、保持部１８，１９は、圧電共振子
１１を機械的に支持する部分として機能するだけでな
く、圧電共振子１１を外部と電気的に接続するための端
子電極２１，２３を支持する機能をも有する。

【００３６】圧電共振子１１では、圧電セラミック板１
３と一体に、上記連結部１６，１７及び保持部１８，１
９が形成されている。すなわち、圧電セラミック板を図
示の平面形状を有するように機械加工することにより構
成されている。もっとも、圧電共振子１１においては、
連結部１６，１７及び／または保持部１８，１９は、圧
電セラミック板１３と別体の部材で構成され、圧電セラ
ミック板１３に接合されていてもよい。

【００３７】もっとも、圧電共振子１１においては、連
結部１６，１７及び保持部１８，１９を圧電セラミック
板１３と一体の部材で構成されているので、製造工程を
簡略化することができ、好ましい。

【００３８】なお、上記圧電共振子１１では、圧電セラ
ミック板１３の両短辺に沿う側面中央部も振動のかなり
小さい部分に相当する。従って、連結部１６，１７が、
圧電セラミック板の両短辺に沿う側面中央部に連結され
ているため、圧電共振部１２における幅拡がりモードの
振動は、連結部１６，１７間すなわち圧電共振部１２に
効果的に閉じ込められる。よって、保持部１８，１９に
より圧電共振部１２の振動を妨げずに保持することが可
能とされている。

【００３９】次に、圧電共振子１１の共振周波数調整方
法を具体的に説明する。圧電共振子１１では、端子電極
２１，２３から交流電圧を印加することにより、圧電共
振部１２が幅拡がりモードで励振される。振動のノード
点は、圧電セラミック板１３の主面中心の点Ｏに位置す
る。点Ｏは、機械的に支持したり、外部と電気的に接続
するための部位としては用いられていない。従って、ノ
ード点Ｏ及びその近傍を切削することにより、共振周波
数を低める方向に調整することができる。

【００４０】この場合、ノード点Ｏ及びその近傍の切削
は、例えばレーザにより圧電セラミック板を焼き切るよ
うな非接触式加工方法や、ダイヤモンドドリルやサンド
ブラスト法等により機械的に加工する方法あるいはエッ
チング等で化学的に加工する方法等を用いることができ
る。好ましくは、圧電セラミック材料へのダメージを最
小におさえるために、機械的加工法が用いられる。

【００４１】第２の実施例 図４（ａ）及び（ｂ）は、本発明（第３の発明）の一実
施例にかかる共振周波数調整方法に用いられる圧電共振
子を示す平面図及び圧電セラミック板を透かして下方の
電極形状を示した模式的平面図である。

【００４２】圧電共振子３１は、中央に圧電共振部３２
を有する。圧電共振部３２は、平面形状が長方形の圧電
セラミック板３３の両主面の全面に励振電極３４，３５
を形成した構造を有する。圧電セラミック板３３は、厚
み方向に分極処理されている。従って、励振電極３４，
３５から交流電圧を印加することにより、圧電共振部３
２は幅モードで励振される。なお、幅モードを利用した
長方形板の圧電共振子は、従来その振動エネルギーを閉
じ込めることができず、主面中央部でばね端子等により
機械的に支持したり、電気的に接続したりする必要があ
った。

【００４３】圧電共振子３１では、上記圧電共振部３２
の両短辺に沿う側面中央部に連結部３６，３７が連結さ
れている。圧電セラミック板３３の両短辺に沿う側面中
央部は、主面中央部の振動のノード点Ｏに次いで変位の
小さい部分に相当する。従って、連結部３６，３７に
は、わずかしか圧電共振部３２の振動が漏洩してこな
い。

【００４４】さらに、連結部３６，３７の他端には、動
吸振部３８，３９が連結されている。動吸振部３８，３
９は、連結部３６，３７から伝達されてきた振動を動吸
振現象により相殺するように設けられている。すなわ
ち、動吸振部３８，３９は、伝搬してきた振動によって
屈曲モードで共振し、伝搬してきた振動エネルギーを動
吸振現象により相殺する。従って、動吸振部３８，３９
までの部分に、圧電共振部３２の振動エネルギーが効果
的に閉じ込められる。

【００４５】なお、圧電共振子３１では、動吸振部３
８，３９は、屈曲モードで共振するように構成されてお
り、かつ先端にスリット４０が形成されている。スリッ
ト４０は、動吸振部３８，３９の共振周波数の調整を容
易とするために、すなわちスリット４０の深さや幅を調
整することにより、伝搬してきた振動に対して動吸振部
３８，３９の共振周波数を容易に調整することを可能と
するために設けられている。

【００４６】動吸振部３８，３９の外側側面には、支持
部４１，４２を介して保持部５１，５２が形成されてい
る。上記保持部５１，５２は、平面形状が矩形であり、
かつある程度の面積を有する大きさに形成されている。
励振電極３４は、接続導電部５３を介して保持部５２の
上面に形成された端子電極５４に電気的に接続されてい
る。同様に、励振電極３５は、接続導電部５５を介し
て、保持部５１の下面に形成された端子電極５６に電気
的に接続されている。

【００４７】圧電共振子３１では、端子電極５４，５６
から交流電圧を印加することにより、圧電共振部３２を
幅モードで励振させることができ、かつ上記動吸振部３
８，３９の作用により該動吸振部３８，３９までの部分
に振動エネルギーが閉じ込められる。従って、上記保持
部５１，５２は、外部との電気的接続のための端子電極
５４，５６を支持する機能と、圧電共振子３１を機械的
に支持するための部分としての機能を果たす。

【００４８】なお、第１の実施例と同様に、上記圧電共
振部３２を構成している圧電セラミック板３３と、連結
部３６，３７、動吸振部３８，３９、支持部４１，４２
及び保持部５１，５２は、１枚の圧電セラミック板を図
示の平面形状を有するように機械的に加工することによ
り構成されていてもよく、あるいは接合作業をいとわな
いのであれば、各部材を別部材で構成し、接合すること
により構成されていてもよい。

【００４９】次に、圧電共振子３１の共振周波数調整方
法を、より具体的に説明する。端子電極５４，５６から
交流電圧を印加して圧電共振部３２を幅モードで励振さ
せる。この場合、振動エネルギーは、上記動吸振部３
８，３９までの部分に閉じ込められる。保持部５１，５
２において圧電共振子３１は機械的に支持される。従っ
て、圧電共振部３２の振動のノード点Ｏ及びその近傍の
圧電セラミック板部分を切削することができ、それによ
って共振周波数を低める方向に調整することができる。

【００５０】上記切削方法としては、第１の実施例と同
様に、レーザを用いた非接触式切削方法や、ダイヤモン
ドドリルやサンドブラスト等を用いた機械的切削方法等
を採用することができる。

【００５１】第３の実施例 図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明（第３の発明）の他の
実施例にかかる共振周波数調整方法に用いられる圧電共
振子を示す平面図及び圧電板を透かして下方の電極形状
を示した模式的平面図である。

【００５２】圧電共振子６１は、動吸振部内蔵型のエネ
ルギー閉じ込め型圧電共振子である。従って、第２の実
施例で用いた圧電共振子３１とほぼ同様の構造を有す
る。よって、異なる部分のみを説明し、同一部分につい
ては、同一の参照番号を付することにより、その説明を
省略する。

【００５３】圧電共振部６２は、厚み方向に分極処理さ
れた平面形状が正方形の圧電セラミック板６３を有す
る。圧電セラミック板６３の両主面には、全面に励振電
極６４，６５が形成されている。従って、圧電共振部６
２は、励振電極６４，６５から交流電圧を印加すること
により、正方形板の拡がり振動モードで励振される。

【００５４】また、圧電共振子６１では、動吸振部６
６，６７が設けられている。動吸振部６６，６７は、圧
電共振部６２から漏洩してきた振動を受けて屈曲モード
で共振するように構成されており、動吸振現象により伝
搬してきた振動を相殺する。

【００５５】従って、圧電共振子６１においても、保持
部５１，５２において圧電共振子６１を機械的に保持す
ることができ、かつ保持部５１，５２が外部との電気的
接続のための端子電極５４，５６を支持する機能をも果
たしている。

【００５６】次に、第３の実施例における共振周波数調
整方法を説明する。本実施例においても、保持部５１，
５２が、上述した２つの機能を果たし、圧電共振部６２
の振動のノード点Ｏすなわち、主面中央部のノード点Ｏ
は、電気的接続や機械的保持のために用いられない。従
って、ノード点Ｏ及びその近傍を前述したような切削方
法により切削加工することにより、共振周波数を低下さ
せる方向に調整することができる。

【００５７】第４の実施例 図６（ａ）及び（ｂ）は、本発明（第３の発明）の共振
周波数調整方法のさらに他の実施例で用いられる圧電共
振子を示す平面図、及び圧電板を透かして下方の電極形
状を示した模式的平面図である。

【００５８】圧電共振子７１は、動吸振部内蔵型のエネ
ルギー閉じ込め型圧電共振子であり、第３の実施例の圧
電共振子と同様に構成されているため、異なる部分のみ
を説明する。

【００５９】圧電共振子７１では、中央に圧電共振部７
２が構成されている。圧電共振部７２は、細長い矩形板
状の圧電セラミック板７３の両主面全面に励振電極７
４，７５を形成した構造を有する。圧電セラミック板７
３は厚み方向に分極処理されている。従って、励振電極
７４，７５から交流電圧を印加することにより、圧電共
振部７２は、その長さ方向に沿って伸縮する、いわゆる
長さモードで振動される。この場合、ノード部は、図６
（ａ）及び（ｂ）に示したノードラインＣに位置する。

【００６０】また、圧電セラミック板７３の両長辺に沿
う側面略中央部が、上記ノードラインＣに次いで変位の
小さい部分である。この両長辺に沿う側面中央部に、連
結部３６，３７が連結されている。連結部３６，３７の
他端には、動吸振部６６，６７が連結されている。動吸
振部６６，６７は、連結部３６，３７に伝搬してきた振
動を動吸振現象により相殺するために設けられている。
この動吸振部６６，６７は、第３の実施例の動吸振部６
６，６７と同様に構成されている。

【００６１】圧電共振子７１においても、動吸振部６
６，６７までの部分に振動エネルギーが閉じ込められる
ため、保持部５１，５２において圧電共振子７１を機械
的に保持することができる。また、保持部５１，５２
は、端子電極５４，５６を支持する機能をも果たす。

【００６２】圧電共振子７１における共振周波数調整方
法を説明する。本実施例では、ノードラインＣが、圧電
共振子７１の機械的支持や内部との電気的接続に用いら
れていないため、該ノードラインＣ及びその近傍を第１
の実施例において用いた切削方法を用いることにより、
切削加工することができる。従って、共振周波数を低め
るように該共振周波数を調整することができる。

【００６３】第５の実施例 図７（ａ）及び（ｂ）は、本発明（第２の発明）の一実
施例にかかる共振周波数調整方法において用いられる圧
電共振子を示す正面図及び平面図である。

【００６４】圧電共振子８１は、略矩形の平面形状を有
する圧電板８２を用いて構成されている。圧電板８２
は、中央に圧電共振部８３を有する。圧電共振部８３
は、平面形状が長方形の圧電セラミック板部分８２ａの
長辺側の一対の側面に第１，第２の励振電極８４，８５
を形成した構造を有する。なお、上記圧電セラミック板
部分８２ａは、図示の矢印Ｐ方向に、すなわち圧電セラ
ミック板部分８２ａの主面と平行な方向に分極処理され
ている。

【００６５】圧電共振子８１では、前述した圧電板８２
の両側面において、第１，第２の溝８６，８７を形成す
ることにより、上記圧電セラミック板部分８２ａが規定
されている。すなわち、第１，第２の溝８６，８７間に
平面形状が長方形の圧電セラミック板部分８２ａが構成
されている。また、第１，第２の溝８６，８７が設けら
れている部分の外側に本発明における保持部８８，８９
が構成されている。保持部８８，８９と、圧電セラミッ
ク板部分８２ａとの間の相対的に幅の細い部分が本発明
の連結部９０，９１を構成している。もっとも、圧電セ
ラミック板部分８２ａと、上述した連結部９０，９１及
び保持部８８，８９は別部材により構成されていてもよ
い。

【００６６】圧電セラミック板部分８２ａは、平面形状
が長方形であるが、その短辺をａ、長辺をｂ、圧電セラ
ミック板部分８２ａを構成している材料のポアソン比を
σとしたときに、比ｂ／ａが上述した式（２）を満たす
値を中心として±１０％の範囲内の形状とされている。

【００６７】従って、励振電極８４，８５から交流電圧
を印加した際に、すべりモードの振動が励起され、かつ
該圧電共振部８３に振動エネルギーが閉じ込められる。
なお、励振電極８４，８５は、圧電セラミック板部分８
２ａの長辺側の側面に沿うように形成されているだけで
なく、保持部８８，８９にも至るように延ばされてい
る。

【００６８】従って、保持部８３に振動エネルギーが閉
じ込められるため、保持部８８，８９により圧電共振子
８１を機械的に保持することができ、かつ保持部８８，
８９の側面に至る励振電極部分により外部と電気的に接
続することができる。

【００６９】本実施例では、上記モードの振動が励起さ
れた際の振動のノード点は、圧電セラミック板部分８２
ａの主面中央部の点Ｏである。上記ノード点Ｏは、圧電
共振子８１の機械的保持及び外部との電気的接続に用い
られていない。

【００７０】従って、圧電共振子８１においても、上述
してきた各実施例と同様に、ノード点Ｏ及びその近傍を
第１の実施例で示した切削方法により切削することによ
り、共振周波数を低める方向に調整することができる。

【００７１】なお、本実施例では、圧電セラミック板部
分８２ａの長辺側の一対の側面に、励振電極８４，８５
が形成されていたが、第１，第２の励振電極は、圧電セ
ラミック板部分８２ａの長辺側の端縁に沿うように、圧
電セラミック板部分８２ａの上面及び／または下面に形
成されていてもよい。さらに、第１の励振電極が圧電セ
ラミック板部分８２ａの上面において一方の長辺側端縁
に沿うように、第２の励振電極が下面において他方の長
辺側端縁に沿うように形成されていてもよく、また、上
記実施例の励振電極８４，８５は、圧電セラミック板部
分８２ａの上面及び／または下面に至るように形成され
ていてもよい。

【００７２】さらに、本実施例では、第１，第２の励振
電極８４，８５は、式（２）を満たす形状の圧電セラミ
ック板部分８２ａの一対の長辺側の側面に形成されてい
たが、第１，第２の励振電極は、式（２）を満たす値を
中心として±１０％の範囲内の圧電セラミック板部分の
短辺側に形成されていてもよい。短辺側に第１，第２の
励振電極が形成される場合には、短辺側の端縁に沿うよ
うに、第１，第２の励振電極は、例えば、圧電セラミッ
ク板部分８２ａでは、圧電セラミック板部分８２ａの上
面または下面に形成される。

【００７３】第６の実施例 図８（ａ）及び（ｂ）は、本発明（第３の発明）の共振
周波数調整方法において用いられるエネルギー閉じ込め
型圧電共振子の他の例を示す斜視図及び平面図である。

【００７４】圧電共振子１０１は、平面形状が略矩形の
圧電板１０２を用いて構成されている。圧電板１０２の
対向し合っている一対の側面の各側面においてそれぞ
れ、第１の溝１０３，１０５及び第２の溝１０４，１０
６が形成されている。第１の溝１０３と第２の溝１０４
の間に、動吸振部１０７が、第１の溝１０５と第２の溝
１０６との間に動吸振部１０８が形成されている。

【００７５】第２の溝１０４と、第２の溝１０６との間
の平面形状が長方形の圧電セラミック板部分１０２ａ
が、圧電共振部１０９を構成している。圧電セラミック
板部分１０２ａは、図示の矢印Ｐ方向、すなわち圧電セ
ラミック板部分１０２ａの主面と平行な方向に分極処理
されている。また、圧電セラミック板部分１０２ａの一
対の長辺に沿う側面に励振電極１１０，１１１が形成さ
れている。従って、励振電極１１０，１１１から交流電
圧を印加することにより、圧電共振部１０９はすべりモ
ードで励振される。

【００７６】この場合、すべりモードの振動に伴う振動
エネルギーは、上述した動吸振部１０７，１０８が屈曲
モードで振動して共振することにより、動吸振現象によ
り相殺される。従って、動吸振部１０７，１０８が設け
られている部分までに、すべりモードの振動エネルギー
が効果的に閉じ込められる。

【００７７】よって、第１の溝１０３，１０５の外側に
位置する保持部１１２，１１３により、圧電共振子１０
１を機械的に保持することができる。また、励振電極１
１０が保持部１１３の側面にまで、同様に励振電極１１
１が保持部１１２の側面にまで延びるように形成されて
いるため、保持部１１２，１１３において外部と電気的
に接続することができる。

【００７８】なお、圧電共振子１０１では、上記圧電セ
ラミック板部分１０２ａと動吸振部１０７との間の相対
的に幅の狭い圧電板部分が連結部を、動吸振部１０７，
１０８と保持部１１２，１１３との間の相対的に狭い圧
電板部分が支持部を構成している。

【００７９】圧電共振子１０１においても、保持部１１
２，１１３が、圧電共振子１０１を機械的に保持する部
分と、外部との電気的接続を果たすための端子電極を支
持する部分とを兼ねているため、圧電セラミック板部分
１０２ａの振動のノード点Ｏは、圧電共振子１０１の機
械的支持及び電気的接続に用いられない。よって、振動
のノード点Ｏは、圧電セラミック板１０２ａの主面中央
部に存在するが、該振動のノード点Ｏ及びその近傍を第
１の実施例と同様の切削方法により切削することによ
り、その共振周波数を低める方向に調整することができ
る。

【００８０】第７の実施例 図９は、本発明（第３の発明）の共振周波数調整方法に
用いられる圧電共振子のさらに他の例を示す平面図であ
る。

【００８１】圧電共振子１２１は、動吸振部内蔵型圧電
共振子である。この圧電共振子１２１は、第４の実施例
に用いられた圧電共振子６１（図５参照）と振動モード
及び電極構造が異なることを除いては同様に構成されて
いる。従って、同一部分については、同一の参照番号を
付することにより、その説明を省略する。

【００８２】圧電共振子１２１は、中央に圧電共振部１
２２を有する。圧電共振部１２２は、平面形状が正方形
または長方形の圧電セラミック板１２３を用いて構成さ
れている。圧電セラミック板１２３は、矢印Ｐ方向に、
すなわち主面と平行な方向に分極処理されている。圧電
セラミック板１２３の対向し合う一対の側面に、励振電
極１２４，１２５が形成されている。従って、励振電極
１２４，１２５から交流電圧を印加することにより、圧
電共振部１２２はすべりモードで励振される。

【００８３】なお、本実施例では、接続導電部１２６，
１２７が、圧電セラミック板１２３や連結部３６，３
７、動吸振部６６，６７、支持部４１，４２及び保持部
５１，５２の側面に至るように延ばされている。また、
保持部５１，５２においては、その側面に端子電極１２
８，１２９が形成されている。

【００８４】圧電共振子１２１では、すべりモードで圧
電共振部１２２が振動した場合、振動のノード点は、圧
電セラミック板１２３の主面中央のノード点Ｏに位置す
る。また、圧電共振子１２１においても、保持部５１，
５２が、外部との電気的接続を果たすための端子電極１
２８，１２９を支持する機能と、外部から機械的に支持
する部分としての機能を果たす。

【００８５】よって、振動のノード点Ｏが、電気的接続
部分や機械的支持部分を構成しないため、ノード点Ｏ及
びその近傍を第１の実施例に示した切削方法と同様の方
法により切削し、それによって共振周波数を低める方向
に調整することができる。

【００８６】なお、圧電共振子１２１では、好ましく
は、上記圧電セラミック板１２３の平面形状を、励振電
極１２４，１２５が形成されている側を長辺とする長方
形とし、該長方形の寸法を、比ｂ／ａが前述した式
（２）を満たす値を中心として±１０％の範囲内となる
ように選択することにより、第５の実施例と同様に、圧
電共振部１２２に振動エネルギーを効果的に閉じ込める
ことができる。すなわち、圧電セラミック板１２３の寸
法を上記のように選択することにより、圧電共振部１２
２自体に振動エネルギーを効果的に閉じ込めることがで
き、さらにわずかに漏洩してきた振動を動吸振部６６，
６７により相殺することができ、より一層エネルギー閉
じ込め効率に優れた圧電共振子１２１とされる。

【００８７】その他の変形例 上述してきた第１〜第７の実施例の圧電共振子の周波数
調整方法では、上述した各特定構造のエネルギー閉じ込
め型圧電共振子において、圧電共振部の振動のノードを
切削することにより共振周波数を低下させる方向に調整
していたが、共振周波数が所望の共振周波数よりも高い
場合には、従来より公知の方法、例えば振動のノード部
及びその近傍に質量付加部材として、例えば合成樹脂や
ゴム等を付与することにより、共振周波数を調整しても
よい。

【００８８】また、第１〜第３の発明では、振動のノー
ド部を少なくとも切削することにより、共振周波数を低
下させる方向に調整していたが、この切削は、前述した
各方法により行い得るが、圧電セラミック板を部分的に
切削するものに限らず、圧電セラミック板を貫通するよ
うに切削してもよく、貫通切削法の方が変化量を大きく
することができる。しかしながら、低コスト化のために
は、初期周波数精度を高めておき、後で微調整する方が
好ましいため、低コスト化のためには加工速度を高め得
る前者の方法が好ましい。

【００８９】

【発明の効果】本願の第１〜第３の発明では、上記各特
定構造の圧電共振子の共振周波数を調整するにあたり、
圧電セラミック板の主面中央の振動のノード部を少なく
とも切削することにより共振周波数が低下する方向に共
振周波数が調整される。よって、波形分割等の共振特性
の劣化を生じさせずに、共振周波数を低める方向に調整
することが可能となる。

【００９０】従って、本発明により、共振周波数のばら
つきの少ない、特性の安定なエネルギー閉じ込め型の圧
電共振子を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】正方形板の拡がり振動の振動姿態を説明するた
めの模式的平面図。

【図２】拡がり振動を利用した圧電共振子の構造を説明
するための断面図。

【図３】（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施例で用いられ
る圧電共振子の平面図及び圧電板を透かして下方の電極
形状を示した模式的平面図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、第２の実施例で用いられ
る圧電共振子の平面図及び圧電板を透かして下方の電極
形状を示した模式的平面図。

【図５】（ａ）及び（ｂ）は、第３の実施例で用いられ
る圧電共振子の平面図及び圧電板を透かして下方の電極
形状を示した模式的平面図。

【図６】（ａ）及び（ｂ）は、第４の実施例で用いられ
る圧電共振子の平面図及び圧電板を透かして下方の電極
形状を示した模式的平面図。

【図７】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第５の実施例
で用いられる圧電共振子の斜視図及び平面図。

【図８】（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、第６の実施例
で用いられる圧電共振子の斜視図及び平面図。

【図９】第７の実施例で用いられる圧電共振子を示す平
面図。

【符号の説明】

１１，３１，６１，７１，８１，１０１，１２１…圧電
共振子 １２，３２，６２，７２，８３，１２２…圧電共振部 １３，３３，６３，７３，１２３…圧電セラミック板 ８２ａ，１０２ａ…圧電セラミック板部分 １４，１５，３４，３５，６４，６５，７４，７５，８
４，８５，１１０，１１１，１２４，１２５…励振電極 １６，１７，３６，３７，９０，９１，１１４，１１５
…連結部 １８，１９，５１，５２，８８，８９，１１２，１１３
…保持部 ４１，４２，１１６，１１７…支持部 ３８，３９，６６，６７，１０７，１０８…動吸振部

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚み方向に分極されており、かつ平面形
   状が長方形の圧電セラミック板と、該圧電セラミック板
   の両主面の全面に形成された第１，第２の励振電極とを
   有し、前記長方形の短辺をａ、長辺をｂ、圧電セラミッ
   ク板を構成している材料のポアソン比をσとしたとき
   に、ｂ／ａが、 【数１】 を満たす値を中心として±１０％の範囲内とされてお
   り、幅拡がりモードの振動が励起される圧電共振部と、 前記圧電共振部の短辺側の側面に一端が連結された連結
   部と、 前記連結部の他端に連結された保持部とを備える圧電共
   振子の共振周波数調整方法であって、 前記圧電セラミック板の主面中央の振動のノード部を少
   なくとも除去することにより、共振周波数を低下させる
   方向に調整することを特徴とする、圧電共振子の共振周
   波数調整方法。
2. 【請求項２】 主面と平行な方向に分極処理されてお
   り、かつ平面形状が長方形の圧電セラミック板と、該圧
   電セラミック板において、前記分極方向に平行に延びる
   ように、かつ圧電セラミック板にすべりモードを励振す
   るように設けられた第１，第２の励振電極とを有し、前
   記長方形の短辺をａ、長辺をｂ、圧電セラミック板を構
   成している材料のポアソン比をσとしたきに、ｂ／ａ
   が、 【数２】 を満たす値を中心として±１０％の範囲内とされてお
   り、すべりモードの振動が励起される圧電共振部と、 前記圧電共振部の短辺側の側面に一端が連結された連結
   部と、 連結部の他端に連結された保持部とを備える圧電共振子
   の共振周波数調整方法であって、 前記圧電セラミック板の主面中央の振動のノード部を少
   なくとも除去することにより共振周波数を低下させる方
   向に調整することを特徴とする、圧電共振子の共振周波
   数調整方法。
3. 【請求項３】 主面中央部に振動のノード部を有する板
   状の圧電セラミック板よりなる圧電共振部と、前記圧電
   共振部の側面に連結された連結部と、前記連結部を介し
   て圧電共振部に連結された動吸振部と、前記動吸振部に
   連結された支持部と、前記支持部を介して動吸振部に連
   結された保持部とを備える動吸振部内蔵型の圧電共振子
   の共振周波数調整方法であって、 前記圧電共振部の振動のノード部を少なくとも除去する
   ことにより、共振周波数を低下させる方向に共振周波数
   を調整することを特徴とする、圧電共振子の共振周波数
   調整方法。
4. 【請求項４】 前記圧電セラミック板が厚み方向に分極
   処理されており、かつ前記圧電共振部が幅モードの振動
   を利用した圧電共振部である、請求項３に記載の圧電共
   振子の共振周波数調整方法。
5. 【請求項５】 前記圧電セラミック板が厚み方向に分極
   処理されており、かつ前記圧電共振部が正方形板の拡が
   りモードを利用した圧電共振部である、請求項３に記載
   の圧電共振子の共振周波数調整方法。
6. 【請求項６】 前記圧電セラミック板が厚み方向に分極
   処理されており、かつ前記圧電共振部が長さモードを利
   用した圧電共振部である、請求項３に記載の圧電共振子
   の共振周波数調整方法。
7. 【請求項７】 前記圧電セラミック板が主面と平行な方
   向に分極処理されており、かつ前記圧電共振部がすべり
   モードを利用した圧電共振部である、請求項３に記載の
   圧電共振子の共振周波数調整方法。