JPS5814085B2 - 音叉形圧電体振動子の保持装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、低周波帯に利用される屈曲振動姿態を用いた
音叉形圧電体振動子に係り、特に良好な電気的特性およ
び機械的強度が要求される各種機器に実施して好適な音
叉形圧電体振動子の保持装置に関するものである。

従来この種の機器、例えば腕時計に圧電体振動子（水晶
、タンタル酸リチウム、ニオプ酸リチウム等の圧電体振
動子をいう。

）が一般に使用されるようになって以来、形状の小形化
、高性能化および耐振、耐衝撃性が強く要求されると共
に、良好な電気的特性が要求されているが、これらの要
求は互に相反する点があるため容易に満足されない。

すなわち、低周波帯に利用される屈曲振動姿態を用いた
音叉形圧電体振動子は、形状を小形化する点に関しては
優れているが、高周波帯に利用される厚みすべり振動姿
態を用いた例えばＡＴカット、ＦＣカット等の水晶振動
子とは異なって、耐振、耐衝撃性を向上させるため、保
持体を強固に固定して振動子を保持すると、保持体が励
振されて屈曲振動姿態特有のワイヤレゾナンス現象が発
生することがしばしばあった。

このワイヤレゾナンス現象が発生すると、振動子を容器
内に収容した後に、容器に屈曲振動特有な振動もれが発
生して、振動子自体に享有している共振周波数の安定度
が劣化される。

第５図に示す音叉形圧電体振動子は、振動子を縦形に保
持する、従来技術による音叉形圧電体振動子の保持装置
を示す。

ここで、１および２はそれぞれ音叉形圧電体振動子の脚
部および基部であって、両者を連結して圧電板の主面が
Ｕ字形をなしている。

そして、４および５は、基台８に植設された挿通孔６に
て固定された引出線Ｉのうち、基台８を境にして内側の
部分であって、５はその部分の先端に位置して、主面上
の基部２を保持する保持部であり、４はその保持部５か
ら挿通孔６の固定端までの中間保持部である。

このように構成された音叉形圧電体振動子の場奇数倍（
λは振動子の共振周波数の中間保持部波長），に設定し
て、定在波を形成することは、小形化の要求面から中間
保持部４の長さの設定に自由度をなくし、かつ、たとえ
中間保持部４の長さを部５によって保持しているので、
例えば輪郭振動姿態の振動子の場合に常用されているよ
うな定在波を形成することができない。

このため、音叉形圧電体振動子を例えば腕時計の基準振
動子として用いる場合には極めて不都合であり、従来か
らこの屈曲振動特有な振動もれを防止すべくその解決策
が要望されていたが、いまだに的確容易な方法が開発さ
れていない。

本発明は以上の点に鑑み、問題を解決すべくなされたも
ので、その目的は圧電体屈曲振動子のうち音叉形形状を
有するものの保持装置を改善することにより、良好なる
圧電体振動子自体に享有している特性を劣化しない音叉
形圧電体振動子の保持装置を提供することである。

以下、本発明を実施例の図面を用いて詳細に説明する。

まず、本発明の理解を容易ならしめるため、本発明の基
礎となる音叉形圧電体振動子の構成および動作原理を第
１図および第２図によって説明する。

第１図は、従来から知られている音叉形圧電体振動子の
基本的構成を示す斜視図であり、同図の１および１１に
おいて斜線を施した部分は、音叉形圧電体振動子を屈曲
振動させるための電極配置であって、それぞれ脚部１１
の主面（ＢＩＣＩ平面）の対向すべき面に分割電極３１
、および脚部１。

の主面（８２Ｃ２平面）と側面（Ａ２Ｃ２平面）のそれ
ぞれ対向すべき面に４面電極３２が配置されている。

なお、２１および２２は音叉形圧電体振動子の基部であ
り、２本の脚部１】および１２を連結している。

音叉形圧電体振動子の形状は、１および１１において、
それぞれＢＩＣｌ平面、８２Ｃ２千面を主面とするＵ字
形をなし、結晶軸ＡＩ＋Ｂ］ｔｃ１およびＡ２Ｂ２＋Ｃ
２は、共に直交立方座標軸であって、一般に使用される
結晶座標軸ｘ，ｙ，ｚを用いて表現すれば、例えば圧電
体が水晶の場合、ＡＩがＸ、Ｂｌが２′、ＣｌがＹ一で
ぁり、Ａ２が２′、Ｂ２がＸ、Ｃ２がＹ一である。

また圧電体がタンタル酸リチウムノ場合、ＡＩがＺ，Ｂ
．がＸ！．Ｃ１がＹｔであり、Ａ２がＸ’，Ｂ２がＺ′
、Ｃ２がＹ′である。

ここで、座標軸ｘ，Ｙ一，ｚ’ハ初メノ座標軸ｘ，ｙ，
ｚのｘ軸を中心にして座標軸を回転したものを示す意味
でＸ，Ｙ′，ｚ′とし、座標軸ｘ’，ｙ”，ｚ’ハ、初
めの座標軸ｘ，ｙ，ｚのＺ軸を中心にして座標軸を回転
した後の座標軸ｘ’，ｙ′，ｚを更にＸ軸を中心にして
回転したものを示す意味でＸ’，Ｙ’，Ｚ’としてある
。

このように座標軸を回転することは、使用する温度に適
した周波数特性を得るために、圧電体の採出角を数度の
範囲で回転させることであり、圧電体屈曲振動子の設計
技術としての通常手段である。

第２図の１および１１に示す電極の接続図は、それぞれ
第１図の１および１１の同記号に対応し、それぞれの電
極に係る部分の詳細な図で共に音叉形圧電体振動子の脚
部１１．１２の頭部から見込んだ場合を示す。

端子ＤＪとＥ】間および端子Ｄ２とＥ２間に音叉形圧電
体振動子の共振周波数に一致した交番電圧を印加すれば
、第１図の１および１１に示す音叉形圧電体振動子は、
それぞれ８１Ｃ．平面およびＢ２Ｃ２平面を屈曲振動平
面として屈曲振動する。

第３図の１、１１、１１１および１ｖは、それぞれ振動
子を縦形に保持する本発明の音叉形圧電体振動子の保持
装置の一実施例を示し、記号１、２、４、５、６、７お
よび８は第５図に用いた記号と同様である。

なお、電極３は図示されていないが、第１図に示したと
同様なものが配置されている。

第３図の１で示されるように保持装置の一部であって、
保持部５と、挿通孔６で植設された引出線７の固定端と
の間に位置する中間保持部４は、保持部５および引出線
７のそれぞれ音響インピーダンスの異なる材質（例えば
洋白およびコハール）で構成されるか、または同図の１
１、１１１および１ｖで示すように中間保持部４と同様
、材質は同じであるが、中間保持部４が延在する方向に
対して垂直な中間支持部４の断面形状が少な《とも１個
の不均一個所を形成することにより、音響インピーダン
スを不整合せしめている。

なお、中間保持部４の構造は、ｉｉにおいて保持部５か
ら外部引出線７の方向に進むに従い、その方向に垂直な
断面形状が小さくなり、１１１において穴（図示では丸
形であるが、角形、だ円形等でもよい）を開け、１ｖに
おいて凹部を設けている。

その結果、屈曲振動子として振動もれはほとんど消去さ
れる。

その振動もれ消去について、当業者が行う基台８にケー
スを被せてから、そのケースに約１００ｇの荷重を加え
て、その影響による共振周波数変動を測定する，いわゆ
るクランプ試験により、本実施例に基づく保持装置が振
動もれにつき優秀であることが確認されている。

第４図の１、１１、［１１およびｉ■は、それぞれ振動
子を横形に保持する本発明の他の一実施例を示し，記号
１、２、４、５、６、７および８は、第５図および第３
図において用いた記号と同様であることから、本例の構
造の説明は記号をもって説明に代える。

本例においても、前述したクランプ試験により振動もれ
が消去されていることが確認されている。

第６図は、本発明のもう一つの他の実施例を示し、第４
図の１に示した保持装置を振動子主面上にある基部２に
２個使用したものである。

本例では、第３図の音叉形圧電体振動子の保持装置と同
様に、振動子の脚部１に屈曲振動すべく配置された電極
（第６図では示されていないが、第１図に示したような
電極３，ｔ３２）を電気的に２個の保持部５に接続する
ことができる利点がある。

以上、本発明の音叉形圧電体振動子の特性面について、
屈曲振動子特有な問題点である振動もれを中心にして説
明したが、本発明の音叉形圧電体振動子は、出力電圧特
性、周波数温度特性においても、圧電体振動子自体に享
有している電気的特性を劣化しないことは言うまでもな
い。

更に、機械的強度においても、本発明の音叉形圧電体振
動子を組込んだ腕時計を１．５ｍの高所より木板上に落
下させても、共振周波数の変動率は２ｐｐｍ以下であり
、この機械的強度の点でも優秀であることが確認されて
いる。

このように本発明の音叉形圧電体振動子の保持装置は、
電気的特性および機械的特性の両方において優れている
と共に、形状の小形化および量産性にも適している。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の対象となる音叉形圧電体振動子の基本
構成を示す斜視図、第２図は第１図における電極接続に
ついての詳細図、第３図、第４図および第６図は本発明
の音叉形圧電体振動子の保持装置の一実施例の構造を示
す図、第５図は従来の音叉形圧電体振動子の保持装置の
構造を示す図である。 １……脚部、２……基部、３……電極、４……中間保持
部、５……保持部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 圧電板主面の形状が２本の脚部と該脚部を連結する
   基部とからなるＵ字形であり、該脚部に屈曲振動せしめ
   る電極を配置した音叉形圧電体振動子の該基部を保持す
   る保持構造において、該基部を保持する保持部から他端
   の固定端までの中間保持部が延在する方向に対して垂直
   な該保持部と該中間保持部のいずれかの断面形状におい
   て少なくとも１個の不均一個所を形成していることを特
   徴とする音叉形圧電体振動子の保持装置。 ２ 特許請求の範囲第１項において、該保持部の断面形
   状が該中間保持部の断面形状よりも大きいことを特徴と
   する音叉形圧電体振動子の保持装置。