JP2002223577A - 圧電アクチュエータ、時計、携帯機器、圧電アクチュエータの設計方法および製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡易な構成の駆動回路を用いながら、圧電ア
クチュエータの安定した駆動を実現する。 【解決手段】 振動板１０の圧電素子３０上には、２つ
の角部に電極３３ａ，３３ｃが形成され、それ以外の全
面に電極３３ｂが形成されている。電極３３ａ，３３ｃ
および電極３３ｂと駆動回路５００とは並列に接続され
ており、電極３３ａ，３３ｃと駆動回路５００との間に
は周波数を調整するためのコンデンサ５０５が接続され
ている。発振回路５０４から供給される駆動電圧は電極
３３ｂにはそのままの周波数で供給され、電極３３ａ，
３３ｃにはコンデンサ５０５によって調整された周波数
の駆動電圧が供給される。ここで、コンデンサ５０５
は、駆動回路５００から見たコンデンサ５０５を含む振
動板１０の縦振動と屈曲振動の共振周波数がほぼ一致す
るように周波数を調整する容量のものが用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を有する
圧電アクチュエータ、これを備えた時計、携帯機器、圧
電アクチュエータの設計方法および製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子は、電気エネルギーから機械エ
ネルギーへの変換効率や、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ている。この圧電アクチュエー
タは、圧電ブザー、プリンタのインクジェットヘッド、
あるいは超音波モータなどの分野に応用されている。

【０００３】圧電素子の変位は印加電圧にもよるが微小
であり、サブミクロン程度であるのが通常であるため、
なんらかの増幅機構によって変位を増幅してロータに伝
達することが行われている。しかし、増幅機構を用いた
場合、それ自身を動かすためにエネルギーが消費され、
効率が低下するといった問題があるとともに、装置のサ
イズが大きくなってしまうといった問題もある。また、
増幅機構を介する場合、安定したロータへの駆動力の伝
達が困難となることもある。

【０００４】また、腕時計のような小型の携帯機器は電
池で駆動されるため、消費電力や駆動電圧を低く抑える
必要がある。したがって、そのような携帯機器に圧電ア
クチュエータを組み込む場合には、特に、そのエネルギ
ー効率が高く、駆動電圧が低いことが要求される。

【０００５】ところで、時計などにおいて、日や曜など
を表示するカレンダー表示機構では、電磁式のステップ
モータの回転駆動力を運針用の輪列を介して日車などに
も間欠的に伝達し、日車を送り駆動するのが一般的であ
る。一方、腕時計は手首にベルトを巻き付けて携帯する
ものであるから、携帯に便利なように薄型化の要求が古
くからある。薄型化を追求するには、カレンダー表示機
構の厚さを薄くすることも必要となる。しかし、ステッ
プモータはコイルやロータといった部品を面外方向に組
み込んで構成されるので、その厚さを薄くするには限界
がある。このため、ステップモータを用いた従来のカレ
ンダー機構は、構造的に薄型化には向かないという問題
があった。

【０００６】特に、カレンダー表示機構のある時計と、
係る機構のない時計との間で運針の機械系（いわゆるム
ーブメント）を共通化するためには、カレンダー表示機
構を文字板側に構成する必要があるが、電磁式のステッ
プモータでは文字板側に構成できる程の薄型化が困難で
ある。したがって、従来の時計は、表示機構の有無によ
って運針の機械系を別々に設計して製造する必要があ
り、その生産性を向上させる際の問題となっていた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように高効率で
ありながら、小型機器への搭載を可能とする圧電アクチ
ュエータとして、長手方向を有する圧電素子等から構成
される薄板状の振動板に駆動電圧を印加することによ
り、長手方向に伸縮する縦振動と、長手方向と直交する
幅方向に揺動させる屈曲振動の両者を励振する方法が考
えられる。このように縦振動と屈曲振動を励振すること
により、振動板により大きな振動を生じさせて駆動効率
の向上と薄型化が可能となる。

【０００８】しかしながら、長手方向を有する薄板状の
振動板（例えば、矩形状の振動板）のインピーダンス特
性を考察してみると、振動板の縦振動の共振周波数と、
屈曲振動の共振周波数は異なっているため、いずれか一
方の共振周波数を基準とした駆動回路を構成した場合に
は、安定した駆動を行えない場合がある。したがって、
縦振動と屈曲振動の両者を振動板に励振させるアクチュ
エータを安定駆動する場合には、縦振動および屈曲振動
といった２つの共振周波数を考慮した駆動回路を構成し
なければならず、縦振動励振用の駆動回路と、屈曲振動
励振用の駆動回路を設けるといった複雑な駆動回路を用
いなければならなかった。

【０００９】本発明は、上記の事情を考慮してなされた
ものであり、簡易な構成の駆動回路を用いながら、より
安定した駆動を実現する圧電アクチュエータ、これを備
えた時計、携帯機器、および圧電アクチュエータの設計
方法および製造方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明に係る圧電アクチュエータは、支持体と、長
手方向を有する板状の圧電素子を備え、前記支持体に対
して振動可能に支持される振動板と、前記振動板の長手
方向の一端側に設けられ、駆動対象と当接させられる当
接部と、前記圧電素子上に設けられる複数に分割された
電極部と、並列に前記各電極部に単一の周波数の駆動電
圧を供給する駆動回路とを備え、前記駆動電圧を前記各
電極部を介して前記圧電素子に供給することにより、前
記圧電素子を振動させて前記振動板に前記縦振動および
前記長手方向に直交する幅方向に揺動する屈曲振動を生
じさせ、この振動に伴う前記当接部の変位によって前記
駆動対象を駆動する圧電アクチュエータであって、前記
駆動回路と、当該駆動回路に並列接続される前記各電極
部のうち前記屈曲振動を電気的に励振するために設けら
れた前記電極部もしくはそれ以外の前記電極部のいずれ
かとの間に設けられ、前記駆動回路から供給される駆動
電圧の周波数を調整する周波数調整手段を具備し、前記
周波数調整手段は、前記振動板の縦振動の所定次数の共
振周波数と、前記屈曲振動の所定次数の共振周波数との
差に応じた周波数調整を行うことにより、当該周波数調
整手段を含む前記振動板の前記所定次数の縦振動と前記
所定次数の屈曲振動の共振周波数がほぼ一致するように
したことを特徴としている。

【００１１】この構成によれば、周波数調整手段は、当
該周波数調整手段を含む前記振動板の前記所定次数の縦
振動と前記所定次数の屈曲振動の共振周波数がほぼ一致
するように駆動回路からの周波数を調整して屈曲振動を
励振するための電極部もしくはそれ以外の電極部のいず
れかに供給するので、駆動回路としては、縦振動および
屈曲振動の共振周波数がほぼ一致している特性の振動板
を駆動するための回路構成とすれば足りる。すなわち、
圧電素子に駆動電圧を印加することにより振動板に縦振
動および屈曲振動を生じさせて駆動対象を駆動する圧電
アクチュエータにおいて、縦振動と屈曲振動といった２
つの振動の異なる共振周波数を考慮して２つの駆動回路
を構成するといった複雑な構成を用いることなく、圧電
アクチュエータの安定した駆動を行うことができる。

【００１２】また、上記構成において、前記周波数調整
手段により調整された駆動電圧が供給される前記電極部
は、前記振動板に生じる前記屈曲振動の振幅が極大値と
なる位置近傍に設けるようにしてもよい。また、上記構
成において、前記周波数調整手段がコンデンサまたはコ
イルを有するようにしてもよい。また、上記構成におい
て、前記駆動回路が、前記振動板を振動子とする自励発
振回路を有しており、当該自励発振回路から発振される
周波数の駆動電圧を供給するようにしてもよい。また、
上記構成において、前記振動板を、前記圧電素子と補強
板とが積層された構造としてもよい。

【００１３】また、本発明に係る時計は、上記構成の圧
電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータによって
駆動されるリング状のカレンダー表示車とを具備するこ
とを特徴としている。

【００１４】また、本発明に係る携帯機器は、上記構成
の圧電アクチュエータと、前記圧電アクチュエータに電
力を供給する電池とを具備することを特徴としている。

【００１５】また、本発明に係る圧電アクチュエータの
設計方法は、支持体と、長手方向を有する板状の圧電素
子を有しており、前記支持体に対して振動可能に支持さ
れる振動板と、前記振動板の長手方向の一端側に設けら
れ、駆動対象と当接させられる当接部と、前記圧電素子
上に設けられる複数に分割された電極部と、前記各電極
部に並列に単一の周波数の駆動電圧を供給する駆動回路
と、前記駆動回路と、当該駆動回路に並列接続される前
記各電極部のうち前記屈曲振動を電気的に励振するため
に設けられた前記電極部もしくはそれ以外の前記電極部
のいずれかとの間に設けられ、前記駆動回路から供給さ
れる駆動電圧の周波数を調整する周波数調整手段とを備
え、前記駆動電圧を前記各電極部を介して前記圧電素子
に供給することにより、前記圧電素子を振動させて前記
振動板に前記縦振動および前記長手方向に直交する幅方
向に揺動する屈曲振動を生じさせ、この振動に伴う前記
当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アク
チュエータを設計する方法であって、前記振動板のイン
ピーダンス特性を測定するステップと、前記インピーダ
ンス特性に基づいて、前記振動板の前記縦振動の所定次
数の共振周波数と、前記屈曲振動の所定次数の共振周波
数とを求めるステップと、前記インピーダンス特性から
求めた前記縦振動の共振周波数と前記屈曲振動の共振周
波数とに基づいて、前記周波数調整手段を含む前記振動
板の前記所定次数の縦振動と前記所定次数の屈曲振動の
共振周波数がほぼ一致するように、前記振動板の縦振動
の所定次数の共振周波数と前記屈曲振動の所定次数の共
振周波数との差に応じた周波数調整を行う前記周波数調
整手段を決定するステップとを具備することを特徴とし
ている。

【００１６】また、上記設計方法において、前記周波数
調整手段は、コンデンサまたはコイルである場合、前記
周波数調整手段を決定するステップでは、コンデンサま
たはコイルの容量を決定するようにしてもよい。

【００１７】また、本発明に係る圧電アクチュエータの
製造方法は、支持体と、長手方向を有する板状の圧電素
子を有しており、前記支持体に対して振動可能に支持さ
れる振動板と、前記振動板の長手方向の一端側に設けら
れ、駆動対象と当接させられる当接部と、前記圧電素子
上に設けられる複数に分割された電極部と、前記各電極
部に並列に単一の周波数の駆動電圧を供給する駆動回路
と、前記駆動回路と、当該駆動回路に並列接続される前
記各電極部のうち前記屈曲振動を電気的に励振するため
に設けられた前記電極部もしくはそれ以外の前記電極部
のいずれかとの間に設けられ、前記駆動回路から供給さ
れる駆動電圧の周波数を調整する周波数調整手段とを備
え、前記駆動電圧を前記各電極部を介して前記圧電素子
に供給することにより、前記圧電素子を振動させて前記
振動板に前記縦振動および前記長手方向に直交する幅方
向に揺動する屈曲振動を生じさせ、この振動に伴う前記
当接部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アク
チュエータを製造する方法であって、前記振動板のイン
ピーダンス特性を求め、前記インピーダンス特性から求
めた前記振動板の前記縦振動の所定次数の共振周波数
と、前記屈曲振動の所定次数の共振周波数とに基づい
て、前記周波数調整手段を含む前記振動板のインピーダ
ンス特性に示される前記所定次数の縦振動と前記所定次
数の屈曲振動の共振周波数がほぼ一致するように、前記
振動板の縦振動の所定次数の共振周波数と前記屈曲振動
の所定次数の共振周波数との差に応じた周波数調整を行
う前記周波数調整手段を決定し、決定した前記周波数調
整手段を、前記駆動回路と、当該駆動回路に並列接続さ
れる前記各電極部のうちの前記屈曲振動を電気的に励振
するために設けられた前記電極部との間に接続する工程
を具備することを特徴としている。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。 Ａ．全体構成 まず、図１は、本発明の一実施形態に係る腕時計におい
て、圧電アクチュエータを組み込んだカレンダー表示機
構の主要構成を示す平面図である。同図に示すように、
圧電アクチュエータＡ１は、面内方向（図の紙面と平行
な方向）に伸縮振動する振動板１０およびローター１０
０とを備えている。ローター１００は地板（支持体）１
０３に回転自在に支持されるとともに、振動板１０と当
接する位置に配置されており、振動板１０に生じる振動
によってその外周面が叩かれると、図中矢印で示す方向
に回転駆動されるようになっている。

【００１９】次に、カレンダー表示機構は、圧電アクチ
ュエータＡ１と連結しており、その駆動力によって駆動
される。カレンダー表示機構の主要部は、ローター１０
０の回転を減速する減速輪列とリング状の日車５０から
大略構成されている。また、減速輪列は日回し中間車４
０と日回し車６０とを備えている。

【００２０】ここで、上述したように振動板１０が面内
方向に振動すると、振動板１０と当接しているローター
１００が時計回り方向に回転させられる。ローター１０
０の回転は、日回し中間車４０を介して日回し車６０に
伝達され、この日回し車６０が日車５０を時計回り方向
に回転させる。このように、振動板１０からローター１
００、ローター１００から減速輪列、減速輪列から日車
５０への力の伝達は、いずれも面内方向で行われる。こ
のため、カレンダー表示機構を薄型化することができ
る。

【００２１】図２は本発明の一実施形態に係る時計の断
面図である。図において、網目部分に、上述した圧電ア
クチュエータＡ１を備えたカレンダー機構が組み込まれ
ているが、時計全体を薄型にするためにはカレンダー機
構を組み込むことのできる厚みＤも極めて薄い。カレン
ダー表示機構の上側には、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の下側には、針７２を駆動するムーブメント７
３、および後述する駆動回路（図示せず）が設けられて
いる。

【００２２】以上の構成において、圧電アクチュエータ
Ａ１は、従来のステップモータのようにコイルやロータ
ーを厚さ方向に積み重ねるのではなく、同一平面内に振
動板１０およびローター１００を配置した構成となって
いる。このため、構造的に薄型化に適している。このた
め、カレンダー表示機構を薄型化することができ、ひい
ては時計全体の厚さを薄くすることができる。例えば、
発電機能を備えた腕時計が種々提案されているが、この
ような腕時計では、発電機構と運針駆動用のモータ機構
といった少なくとも２つの大きな構成要素を搭載しなく
てはならず、上記のようにカレンダー表示機構を薄型化
できることのメリットは大きいと言える。さらに、カレ
ンダー表示機構のある時計と、係る表示機構のない時計
との間でムーブメント７３を共通化することができ、生
産性を向上させることができる。

【００２３】Ｂ．カレンダー表示機構の構成 次に、カレンダー表示機構の構成を、図１およびその断
面図である図３を参照しつつ説明する。図において、地
板１０３は、各部品を配置するための第１の底板であ
り、また、地板１０３'は、地板１０３に対して部分的
に段差を持った第２の底板である。

【００２４】圧電アクチュエータＡ１によって回転駆動
されるローター１００の上方には、ローター１００と同
軸かつローター１００に伴って回転させられる歯車１０
０ｃが設けられている。日回し中間車４０は、大径部４
ｂとこれと同心を成すように固着され大径部４ｂよりも
若干小径に形成された小径部４ａとから構成されてお
り、ローター１００に伴う歯車１００ｃの回転に伴っ
て、歯車１００ｃと歯合する大径部４ｂが回転させられ
て中間車４０が回転させられるようになっている。小径
部４ａの周面は略正方形状に切り欠かれ、切欠部４ｃが
形成されている。

【００２５】また、地板１０３'には日回し中間車４０
のシャフト４１が形成されており、日回し中間車４０の
内部にはシャフト４１と連結する軸受け（図示せず）が
形成されている。したがって、日回し中間車４０は、地
板１０３'に対して回動自在に設けられている。なお、
ローター１００も内部に軸受け（図示せず）を有してお
り地板１０３に対して回動自在に軸支されている。

【００２６】次に、日車５０は、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。日回
し車６０は五歯の歯車を有しており、内歯車５ａに噛合
している。また、日回し車６０の中心にはシャフト６１
が設けられており、日回し車６０を回動自在に軸支して
いる。シャフト６１は、地板１０３'に形成された貫通
孔６２に遊挿されている。貫通孔６２は日車５０の周回
方向に沿って長く形成されている。

【００２７】次に、板バネ６３は、その一端は地板１０
３'に固定され、他端はシャフト６１を図１の右上方向
に弾圧している。これにより、板バネ６３は、シャフト
６１および日回し車６０を付勢する。また、この板バネ
６３の付勢作用によって日車５０の揺動も防止される。

【００２８】次に、板バネ６４は、一端が地板１０３'
にねじ止めされており、その他端には略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バネ６４と接触するように
配置されている。板バネ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６
５にも印加される。したがって、接触子６５の電圧を検
出することによって、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
ーザが龍頭（図示せず）に対して所定の操作を行うと、
日車５０を駆動するようにしてもよい。

【００２９】Ｃ．圧電アクチュエータの構成 次に、本実施形態に係る圧電アクチュエータＡ１につい
て説明する。図４に示すように、圧電アクチュエータＡ
１は、図の左右方向に長く形成された長板状の振動板１
０と、この振動板１０を地板１０３（図１および図３参
照）に支持する支持部材１１とを備えている。

【００３０】振動板１０の長手方向の端部３５には、突
起部３６がローター１００側に向けて突設されており、
後述するバネ部材３００等によってこの突起部３６がロ
ーター１００の外周面に押圧した状態で接触させられて
いる。このような突起部３６を設けることにより、ロー
ター１００との接触面の状態等を維持するために突起部
３６に対してのみ研磨等の作業を行えばよいので、ロー
ター１００との接触部の管理が容易となる。また、突起
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、非導体から形成するようにすれば、一般的
に金属から形成されるローター１００と接触しても圧電
素子３０，３１がショートしないようにすることができ
る。

【００３１】また、図示のように本実施形態では、突起
部３６は、平面的に視てローター１００側に突出した曲
面形状になされている。このようにローター１００と当
接する突起部３６を曲面形状にすることにより、ロータ
ー１００と振動板１０の位置関係がばらついた（寸法ば
らつきなどによる）場合にも、曲面であるローター１０
０の外周面と曲面形状の突起部３６との接触状態がさほ
ど変化しない。従って、安定したローター１００と突起
部３６の接触状態を維持することができる。

【００３２】振動板１０の長手方向の中央よりもややロ
ーター１００側には、略Ｌ字状の支持部材１１の一端部
３７が取り付けられている。支持部材１１は一端部３７
から振動板１０の長手方向にほぼ直交する方向からロー
ター１００側に屈曲しており、この屈曲している支持部
材１１の他端部３８は、ネジ３９により地板１０３（図
１参照）に回転自在に支持されている。すなわち、支持
部材１１はネジ３９を中心として回転自在になされてお
り、支持部材１１を回転させることにより振動板１０の
ローター１００に対する位置を調整することができるよ
うになっている。

【００３３】支持部材１１における振動板１０の長手方
向と略平行に延在する部位１１ａには、バネ部材３００
の一端部３００ａが係合されている。バネ部材３００は
そのほぼ中央部分でピン３００ｂによって地板１０３
（図１および図３参照）に回転自在に支持されている。
また、他端部３００ｃが地板１０３に係合しているが、
この他端部３００ｃの位置によって支持部材１１に付与
する押圧力を変動させることができるようになってい
る。具体的には、他端部３００ｃをピン３００ｂを中心
として図中時計回りに変位させれば、バネ部材３００の
一端部３００ａが支持部材１１の部位１１ａを上方側に
押圧する力が増加し、他端部３００ｃを反時計回りに変
位させればその押圧力が減少するようになっている。こ
こで、支持部材１１を上方側に押圧する力が増加する
と、支持部材１１はネジ３９を中心として図中反時計回
りに回動するため、突起部３６がローター１００を押圧
する力が増大する。一方、支持部材１１を上方側に押圧
する力が減少すると、支持部材１１は時計回りに回動す
るため、突起部３６がローター１００を押圧する力が減
少する。すなわち、他端部３００ｃの位置を調整するこ
とにより突起部３６がローター１００に付与する押圧力
を調整することができ、これにより圧電アクチュエータ
Ａ１の駆動特性の調整等を行うことができるのである。

【００３４】図５に示すように、振動板１０は、２つの
長方形状の圧電素子３０，３１の間に、これらの圧電素
子３０，３１とほぼ同形状であり、かつ圧電素子３０，
３１よりも肉厚の小さいステンレス鋼などの補強板３２
を配置した積層構造となっている。このように圧電素子
３０，３１の間に補強板３２を配置することにより、振
動板１０の過振幅や落下などの外部からの衝撃力に起因
する振動板１０の損傷を低減し、耐久性を向上させるこ
とができる。また、補強板３２としては、圧電素子３
０，３１よりも肉厚の小さいものを用いることにより、
圧電素子３０，３１の振動を極力妨げないようにしてい
る。なお、上述した支持部材１１を当該補強板３２と一
体形成すれば、製造工程を簡略化することができる。

【００３５】上下に配置された圧電素子３０，３１の面
上には、それぞれ電極３３が配置されている。この電極
３３を介して圧電素子３０，３１に、後述する駆動回路
から交流駆動電圧が供給されるようになっている。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（（Pb(Zn1/3-Nb2/
3)03 1-x-Pb Ti 03 x)xは組成により異なる。x=0.09程
度）、スカンジウムニオブ酸鉛（（Pb((Sc1/2Nb1/2)1-x
Tix)) 03)xは組成により異なる。x=0.09程度）等の各
種のものを用いることができる。

【００３６】圧電素子３０，３１の分極方向が逆の場合
には、例えば図６に示すように、上面、中央、下面の電
位が各々＋Ｖ、０、＋Ｖ（もしくは−Ｖ、０、−Ｖ）と
なるように駆動回路５００（詳細は後述する）から駆動
電圧を印加すれば、板状の圧電素子が伸び縮みするよう
に変位することになり、本実施形態ではこのような伸縮
による変位を利用している。なお、圧電素子３０，３１
の分極方向を同一となるようにした場合、上面、中央、
下面の電位が各々＋Ｖ、０、−Ｖ（もしくは−Ｖ、０、
＋Ｖ）となるように電圧を印加すればよい。

【００３７】図７に示すように、圧電アクチュエータＡ
１では、長方形状の圧電素子３０，３１（図示は圧電素
子３０側の面のみだが圧電素子３１も同様）の面上に
は、３つの電極３３ａ，３３ｂ，３３ｃが分割されて形
成されている。電極３３ａは、略矩形状の圧電素子３０
の４つの角部のうち、突起部３６が形成された角部分に
形成される微小面積の電極であり、電極３３ｃは電極３
３ａと対向する角部分に形成される微小面積の電極であ
る。電極３３ｂは、上記電極３３ａ，３３ｃを除く圧電
素子３０のほぼ全域を覆うように形成された電極であ
る。なお、圧電素子３１側の面にも図７に示す各電極と
同様の位置に電極３３ａ，３３ｂ，３３ｃが形成されて
おり、圧電素子３０上および圧電素子３１上に形成され
た各々電極３３ａ同士、電極３３ｂ同士、および電極３
３ｃ同士が結線されている。したがって、駆動回路はい
ずれか一方の圧電素子上に形成された電極３３ａ，３３
ｂ，３３ｃと接続すれば両面に形成された電極に駆動電
圧を供給することができるようになっている。なお、こ
のように両面の電極同士を結線する以外にも、駆動回路
と各々の面上の電極を個別に接続するようにしてもよ
い。このような電極３３ａ，３３ｂ，３３ｃは、各々の
部分を個別に蒸着等の方法により形成するようにしても
よいし、一旦全域に電極を形成してから、エッチング、
ダイシングソー、レーザ加工等の手法により電極３３ａ
と電極３３ｂの間や電極３３ｂと電極３３ｃの間の部分
を削除することにより形成するようにしてもよい。

【００３８】このような構成の振動板１０は、駆動回路
５００から電極３３ａ，３３ｂ，３３ｃを介して圧電素
子３０，３１に交流電圧が印加されると、圧電素子３
０，３１が伸縮することによって振動するようになって
いる。その際、図８に示すように、振動板１０が長手方
向に伸縮する縦振動で振動するようになっており、これ
により振動板１０は図４中矢印で示す方向に振動するこ
とになる。このように振動板１０に縦振動を励振する
と、図９に示すように、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
転モーメントが発生する。この回転モーメントによって
振動板１０が幅方向（図４の上下方向）に揺動する屈曲
振動が誘発されるようになっている。本実施形態では、
より大きな屈曲振動を誘発するために、振動板１０の突
起部３６が設けられた側と反対側の端部１６にバランス
部１８を設けることにより、より大きな回転モーメント
を発生させるようにしている。ここで、振動板１０の長
手方向の両端は、屈曲振動の振幅の極大値（屈曲振動の
腹）となる部分であり、このような部分に電極３３ａ，
３３ｃが設けられている。すなわち、電極３３ｂは、振
動板１０に全体的な縦振動を励振させ、重量バランス等
によって機械的に誘発される屈曲振動を生じさせる。電
極３３ａ，３３ｃは、このように生じた屈曲振動の振幅
をより大きくするために部分的に圧電素子を伸縮させて
電気的に屈曲振動を励振させるためのものである。この
ように振動板１０の屈曲振動の振幅の極大値となる部位
に電極３３ａ，３３ｃを設けることにより、この部分の
圧電素子３０，３１を伸縮させて屈曲振動の振幅をより
大きくすることができるのである。すなわち、電極３３
ｂに電圧を印加することにより、振動板１０に全体的な
縦振動を励振させ、重量バランス等によって機械的に誘
発される屈曲振動を生じさせる一方で、電極３３ａ，３
３ｃに電圧を印加して部分的に圧電素子を伸縮させるこ
とによって電気的に屈曲振動を励振し、機械的に誘発さ
れる屈曲振動の振幅をさらに大きくすることができるの
である。

【００３９】このような縦振動と屈曲振動とが生じ、両
者が結合されると、振動板１０の突起部３６におけるロ
ーター１００との接触部分は、図１０に示すように、楕
円軌道に沿って移動することになる。このようにに突起
部３６が楕円軌道を描くことにより、突起部３６がロー
ター１００側に膨らんだ位置にあるときにローター１０
０と突起部３６との間が押圧接触し、一方突起部３６が
ローター１００側から待避した位置に膨らんだ位置にあ
るときにはローター１００と突起部３６が離間（もしく
は接触していても押圧力が小さくなる）する。したがっ
て、両者の押圧力の大きい間、つまりローター１００側
に膨らんだ位置にある時の突起部３６の変位方向にロー
ター１００を駆動することができるのである。

【００４０】Ｄ．圧電アクチュエータの駆動構成 次に、カレンダー表示機構に組み込まれた圧電アクチュ
エータＡ１の圧電素子３０，３１に駆動電圧を印加して
圧電アクチュエータＡ１を駆動する構成について説明す
るが、当該駆動構成の特徴をより明確にするために、ま
ず振動板１０のような機械的構造物が有するインピーダ
ンス特性について説明する。

【００４１】振動板１０等の機械的な構造物に対して力
を一定にして、加振周波数を徐々に大きくしていくと、
特定の周波数で構造物の振幅は最大値（すなわち、イン
ピーダンスが極小値）となり、その後極小値（インピー
ダンスの極大値）となるといった応答を繰り返す。すな
わち、振幅が極大値をとる加振周波数は複数存在し、そ
のような各加振周波数を共振周波数という。そして、共
振周波数は縦振動および屈曲振動の各々に存在し、振動
板１０のような矩形状の構造物では、図１１に例示する
ようなインピーダンスと周波数の関係を有するのが一般
的である。図示の例ではある所定次数（例えば一次）の
縦振動のインピーダンスの極小値がｆｋＨｚであり、あ
る所定次数（例えば二次）の屈曲振動のインピーダンス
の極小値がＦｋＨｚであり、両振動のインピーダンスの
極小値は異なっている（ここで、Δｆ＝Ｆ−ｆはＦ＊
０．０１程度の範囲内が望ましく、例えばＦ＝２００Ｈ
ｚの場合には、ｆ＝１９８Ｈｚ〜２０２Ｈｚの範囲
内）。

【００４２】各振動の共振周波数は、各々の振動が最も
大きく振動する周波数であり、各々の振動をどの程度励
振するためにどのような周波数の駆動電圧を圧電素子３
０，３１に印加するかを決める設計事項において重要な
値である。そして、設計された周波数の駆動電圧を圧電
素子３０，３１に供給するといった駆動制御を安定して
行うためには、各振動の共振周波数の値を基準とした制
御を行う必要がある。従来から矩形状の振動板を用いた
圧電アクチュエータの駆動方法としては、上記のように
異なる縦振動の共振周波数を考慮した駆動回路と、屈曲
振動の共振周波数とを考慮した駆動回路といった２つの
駆動回路を設ける、いわゆる２相駆動があるが、この場
合当然ながら駆動回路は複雑となってしまう。本実施形
態に係る圧電アクチュエータＡ１の駆動構成は、このよ
うに回路構成が複雑となる２相駆動を用いることなく、
安定した駆動制御を行うことができる駆動構成を採用し
ており、以下、図１２を参照しながら圧電アクチュエー
タＡ１の駆動構成について説明する。

【００４３】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、上述した板バネ６４と接触子６５
（図１参照）を主要部とするものであり、板バネ６４と
接触子６５が接触する、すなわち日送り終了を検出する
と制御信号を制御回路５０３に出力する。

【００４４】制御回路５０３は、午前０時検出手段５０
１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。ここで、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。

【００４５】発振回路５０４は、図１０に例示する振動
板１０を駆動する場合には、発振周波数が一次の縦振動
の共振周波数とほぼ一致するように構成されている。な
お、発振回路５０４は、例えば、コルピッツ型の形式で
構成すればよい。また、この発振回路５０４への給電は
発振制御信号によって制御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給電され、ローレベルの
とき給電が停止されるようになっている。

【００４６】上述したように日回し中間車４０は１日に
１回転するが、その期間は午前０時から開始する限られ
た時間である。したがって、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への給電を発振制御信号によ
って制御することにより、日回し中間車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。したがって、発振回路５０４の消費電力
を削減することができる。

【００４７】上述したように発振回路５０４によって発
振された周波数（縦振動の共振周波数と屈曲振動の周波
数の間の周波数）の駆動電圧が電極３３ａ，３３ｂ，３
３ｃを介して圧電素子３０，３１に供給されるようにな
っている。ここで、電極３３ａ，３３ｃと、電極３３ｂ
とは駆動回路５００に並列に接続されており、電極３３
ａ，３３ｃと駆動回路５００との間には、コンデンサ
（周波数調整手段）５０５が接続されている。これによ
り電極３３ｂには駆動回路５００から発振された周波数
の駆動電圧が供給されるが、電極３３ａ，３３ｃには駆
動回路５００から供給された周波数がコンデンサ５０５
によって調整され、調整された周波数の駆動電圧が供給
されるようになっている。

【００４８】ここで、コンデンサ５０５は、上述したよ
うに縦振動と屈曲振動の共振周波数が異なっている振動
板１０のインピーダンス特性（図１０参照）を駆動回路
５００からみた場合に、あたかも図１３に示すような縦
振動と屈曲振動の共振周波数がほぼ一致するインピーダ
ンス特性となるように周波数を調整するものである。つ
まり、コンデンサ５０５は、コンデンサ５０５を構成要
素として含む振動板１０のインピーダンス特性に示され
る縦振動と屈曲振動の共振周波数がほぼ一致するように
周波数を調整する容量のコンデンサである。

【００４９】次に、上記のような周波数調整を行うコン
デンサ５０５の容量を決定する手法について説明する。
まず、圧電アクチュエータに要求される性能等を考慮
し、縦振動および屈曲振動の共振周波数を決定し、決定
した共振周波数に基づいて振動板１０の寸法を算出す
る。ここで、振動板１０の寸法の算出方法としては、有
限要素法や経験則に基づく近似式等から算出する公知の
種々の方法を用いることができる。次に、このようにし
て求めた寸法の振動板１０のインピーダンス特性（図１
１参照）から、インピーダンスアナライザ等の公知の測
定装置を用いて図１４（ａ）に示すような振動板１０の
縦振動と屈曲振動の等価回路を最小二乗フィッティング
といった公知の演算手法により算出する。ここで、算出
された縦振動の等価回路ＴＡがコンデンサＣ１、コイル
Ｌ１および抵抗Ｒ１で表され、屈曲振動の等価回路ＫＡ
がコンデンサＣ２、コイルＬ２および抵抗Ｒ２で表され
たとする。なお、コンデンサＣは圧電素子３０，３１の
コンデンサ成分である。また、上記等価回路において、
抵抗Ｒ１，Ｒ２は振動板１０の接着部分や支持部分等な
どの機械的損失、誘電損失、および結晶粒界のずれによ
る損失等の様々な損失を表すものであり、実際には熱等
に変わる成分である。

【００５０】次に、上述したようにコンデンサ５０５を
屈曲振動を電気的に励振する電極３３ａ，３３ｃと駆動
回路５００との間に接続された場合のコンデンサ５０５
を含む振動板１０の屈曲振動の等価回路ＫＡ’は、図１
４（ｂ）に示すようになる。すなわち、図１４（ａ）に
示す屈曲振動の等価回路ＫＡにコンデンサＣ３（＝コン
デンサ５０５）が直列に接続されたものとなる。

【００５１】したがって、図１４（ｂ）に示す等価回路
において、屈曲振動と縦振動の周波数を一致させるに
は、次の式を満たすＣ３（コンデンサ容量）を求め、求
めた容量のコンデンサＣ３をコンデンサ５０５として駆
動回路５００と電極３３ａ，３３ｃとの間に接続すれば
よい。

【数１】 ここで、Ｃ１，Ｃ２，Ｌ１，Ｌ２は振動板１０のインピ
ーダンス特性より既知であり、上記式をＣ３について解
くことでコンデンサＣ３の容量を求めることができる。
したがって、圧電アクチュエータＡ１を製造する場合に
は、上記のような手法で求めた容量のコンデンサ５０５
を駆動回路５００と電極３３ａ，３３ｃとの間に接続す
るようにすればよい。

【００５２】Ｅ．カレンダー表示機構の動作 次に、上記構成の圧電アクチュエータＡ１を備えたカレ
ンダー表示機構の自動更新動作について図１、図３、図
４および図１２を参照しつつ説明する。各日において午
前０時になると、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から振動板１０の縦振動の共振周波数にほ
ぼ一致する周波数の駆動電圧が電極３３ａ，３３ｂ，３
３ｃを介して圧電素子３０，３１に供給される。ここ
で、電極３３ａ，３３ｃにはコンデンサ５０５により周
波数調整がなされた駆動電圧が供給されることになる。

【００５３】駆動回路５００からの駆動電圧が電極３３
ａ，３３ｂ，３３ｃに印加されると、圧電素子３０，３
１における電極３３ｂが形成された部分が伸縮によって
撓み振動し、振動板１０が縦振動する。上述したように
圧電素子３０，３１の分極方向（図中矢印で示す）を同
一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、０、−Ｖ（もしくは−Ｖ、０、＋Ｖ）とな
るように電圧を印加する。また、圧電素子３０，３１の
分極方向が逆の場合には、上面、中央、下面の電位が各
々＋Ｖ、０、＋Ｖ（もしくは−Ｖ、０、−Ｖ）となるよ
うに電圧を印加する（図６参照）。ここで、電極３３ｂ
に印加される駆動電圧の周波数は縦振動の共振周波数に
近いものであるため、より大きな縦振動を励振すること
ができる。このように縦振動が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
械的に屈曲振動が誘発される。また、圧電素子３０，３
１における電極３３ａ，３３ｃが形成された部分が伸縮
することにより電気的に屈曲振動が励振され、これによ
り上記機械的に誘発される屈曲振動の振幅がより大きな
ものとなる。この屈曲振動の電気的な励振もコンデンサ
５０５によって屈曲振動の共振周波数に近い周波数の駆
動電圧によって行われるため電気的に励振する屈曲振動
の振幅も大きなものとなる。このように振動板１０によ
り大きな振幅の縦振動および屈曲振動を生じさせること
により、より大きな楕円軌道に沿って突起部３６が変位
し、結果として高効率でのローター１００の駆動が可能
となる。

【００５４】このように駆動回路５００によって圧電ア
クチュエータＡ１が駆動されると、ローター１００が図
４中時計回り方向に回転し、これに伴って日回し中間車
４０が反時計回り方向に回転を開始する。

【００５５】ここで、駆動回路５００は、図１に示す板
バネ６４と接触子６５が接触した時に駆動信号の供給を
終了するように構成されている。板バネ６４と接触子６
５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。したがって、日回し中間車４０は、その
ような状態から回転を開始する。

【００５６】日回し車６０は板バネ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は日回し車６
０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。

【００５７】次に、日回し中間車４０が引き続き反時計
回り方向に回動すると、日回し車６０は日回し中間車４
０に連動して１歯分、すなわち「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車５０によって表示される
ことになる。

【００５８】そして、日回し中間車４０が引き続き反時
計回り方向に回動して、切欠部４ｃが板バネ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、板バネ６４と接触子６５とが接触
して、駆動電圧の供給が終了し、日回し中間車４０の回
転が停止する。したがって、日回し中間車４０は、１日
に１回転することになる。

【００５９】以上説明したように、本実施形態では、腕
時計といった限られたスペースに設置可能な薄型の圧電
アクチュエータＡ１を用いて高効率でカレンダー表示機
構を駆動することができる。また、圧電アクチュエータ
Ａ１では、振動板１０に縦振動と屈曲振動といった２つ
の振動を電気的に励振することにより、高効率でのロー
ター１００の駆動を可能としている。このように２つの
振動を励振する場合に、２つの振動を設計通りに安定し
て生じさせる場合には、駆動回路側では振動板１０にお
ける縦振動と屈曲振動といった２つの共振周波数の各々
を考慮した回路を構成する必要があるが、本実施形態で
は、駆動回路５００と電極３３ａ，３３ｃとの間に上記
のように決定される容量のコンデンサ５０５を接続する
ことで、駆動回路の簡易化を可能としている。すなわ
ち、コンデンサ５０５を接続することにより、駆動回路
５００から見たコンデンサ５０５を含む振動板１０の縦
振動および屈曲振動の共振周波数を一致させ、これによ
り駆動回路の簡易化が可能となり、例えば発振回路５０
４としてコルピッツ型といった簡易なものを用いた場合
にも安定した駆動が実現できるのである。なお、本実施
形態では、上述したような駆動回路の簡易化といった効
果を得るといった観念から、駆動回路５００から見たコ
ンデンサ５０５を含む振動板１０の縦振動および屈曲振
動の共振周波数を完全に一致させる必要はなく、両者の
周波数がほぼ一致していれば駆動回路側からみて一致し
ているものとして制御を行うことができる。例えば、縦
振動の共振周波数が２００Ｈｚ、屈曲振動の共振周波数
が２０５Ｈｚといったインピーダンス特性の場合には、
駆動回路５００から見た両振動の共振周波数が±１ｋＨ
ｚ（±０．５％程度）の範囲内であればよい。

【００６０】Ｆ．変形例 なお、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。

【００６１】（変形例１）上述した実施形態において
は、振動板１０に屈曲振動を電気的に励振させるための
電極３３ａ，３３ｃが振動板１０の４つの角部のうちの
突起部３６とバランス部１８とに対応する部分に設けら
れていたが、分割して設ける電極３３の数、位置や形状
はこれに限るものではない。例えば、図１５〜図１７に
例示するような位置に電極３３を分割して設けるように
してもよい。

【００６２】図１５に示す例では、圧電素子３０（他面
側の圧電素子３１も同様）上の突起部３６が設けられた
角部に形成される略三角形状の電極３３ｄと、それ以外
の部分に形成される電極３３ｅとに分割している。この
ように電極を分割配置した場合には、屈曲振動を電気的
に励振するための電極３３ｄと駆動回路５００との間に
コンデンサ５０５が接続すればよい。

【００６３】また、図１６に示す例では、上記実施形態
における２つの角部に形成されていた電極３３ａ，３３
ｃに代えて、略三角形状の電極３３ｆ，３３ｇが形成さ
れており、それ以外の部分に電極３３ｈが形成されてい
る。このように電極の形状も矩形状に限らず、上記のよ
うな三角形状や他の形状であってもよい。

【００６４】また、図１７に示す例では、圧電素子３０
上に長手方向に沿って３つの電極３３ｉａ，３３ｉｂお
よび電極３３ｊが形成されている。ここで、電極３３ｉ
ａ，３３ｉｂは、圧電素子３０上における突起部３６側
（図の上方側）の位置に長手方向のほぼ中央部で分割さ
れて形成されており、電極３３ｊはそれ以外の位置に形
成され、電極３３ｉａ，３３ｉｂは電極３３ｊよりも幅
（図の上下方向）のサイズが小さくなっている。すなわ
ち、電極３３ｉａ，３３ｉｂは突起部３６側に微小な幅
で長手方向に沿って形成されており、電極３３ｉａと駆
動回路５００との間にコンデンサ５０５が接続されてい
る。一方、電極３３ｉｂは電線１６０によって電極３３
ｊと接続されている。すなわち、この変形例では、電極
３３ｉａが屈曲振動を電気的に励振する電極であり、電
極３３ｊおよび電極３３ｉｂは上記実施形態における電
極３３ｂと同様、縦振動を電気的に励振するための電極
となっている。

【００６５】このように様々な形状、数、位置に電極を
分割して配置した場合には、縦振動を電気的に励振する
電極および屈曲振動を電気的に励振する電極を駆動回路
５００と並列に接続し、屈曲振動を励振するための電極
と駆動回路５００との間にコンデンサ５０５を接続する
ようにすればよい。ここで、屈曲振動を電気的に励振す
る電極とは、形状のアンバランスといった機械的な特性
に誘発されるものではなく、その電極が形成された部位
の圧電素子が伸縮することにより直接屈曲振動を生じさ
せるできる部分に形成された電極であり、例えば図１８
に示すように、矩形状の圧電素子１３０上のほぼ４分割
した部分の各々に電極１３１，１３２，１３３，１３４
を設けた場合にも図中矢印で示すように圧電素子が伸縮
することにより二次の屈曲振動を電気的に生じさせるこ
とができ、これらの電極１３１，１３２，１３３，１３
４は屈曲振動を電気的に励振するものであるといえる。
ただし、この場合には大きな縦振動を励振することがで
きないため、上記実施形態および各変形例では、縦振動
を励振する電極をほぼ全域に形成した上で、部分的に微
小な屈曲振動を励振するための電極を形成しているので
ある。

【００６６】（変形例２）また、上述した実施形態で
は、駆動回路５００と電極３３ａ，３３ｃとの間にコン
デンサ５０５を接続するようにしていたが、これに代え
て図１９に示すように、コイル５１０を接続するように
してもよい。このようにコイル５１０を接続する場合、
コイル５１０の容量としては、コンデンサ５０５と同様
の周波数調整を行うために図２０（ａ）、（ｂ）に示す
等価回路を用意し、次式をコイル５１０（＝コイルＬ
３）の容量（Ｌ３）について解いた値のものを用いるよ
うにすればよい。

【数２】 なお、駆動回路５００と電極３３ａ，３３ｃとの間に、
コンデンサ５０５およびコイル５１０の両方を接続する
ようにしてもよい。

【００６７】（変形例３）また、上述した実施形態では
発振回路５０４を有する駆動回路５００を別に設けて圧
電素子３０，３１に駆動電圧を印加する、いわゆる他励
発振を行うようにしていたが、自励発振により圧電素子
３０，３１を駆動する構成としてもよい。例えば、図２
１に示すように、振動板１０を振動子としたコルピッツ
型の駆動回路を構成するようにしてもよい。

【００６８】（変形例４）また、上述した実施形態で
は、縦振動（一次）の共振周波数が屈曲振動（二次）の
共振周波数よりも若干小さいといった特性を有する振動
板１０を用いた場合について説明したが、振動板１０の
寸法によっては縦振動の共振周波数が屈曲振動の共振周
波数よりも若干大きくなる場合もある。このような特性
を有する振動板１０を用いる場合には、コンデンサ５０
５やコイル５１０を屈曲振動を電気的に励振するための
電極（電極３３ａ，３３ｃ）以外の電極、すなわち電極
３３ｂと駆動回路５００との間に接続するようにすれば
よい。なお、このような特性を有する振動板１０を採用
した場合、振動板１０の変位による突起部３６の楕円軌
道が逆方向となり、ロータ１００を駆動する方向が図４
中反時計回り（上記実施形態とは逆方向）となる。この
ため、このような特性の振動板１０を採用する場合に
は、ロータ１００と振動板１０の位置関係を必要な駆動
方向に応じて上記実施形態から変更する必要がある。

【００６９】（変形例５）また、上述した実施形態で
は、矩形状の振動板１０を用いるようにしていたが、振
動板１０の形状は矩形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。

【００７０】（変形例６）また、上述した実施形態で
は、圧電アクチュエータＡ１を腕時計に搭載されるカレ
ンダー表示機構の駆動機構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、他の種類の機器、例えば玩具などのアミューズメン
ト機器の駆動機構や小型送風機の駆動機構に適用するこ
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Ａ１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等
に搭載するアクチュエータとして好適である。

【００７１】（変形例７）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、突起部３６に当
接しているローター１００を回転駆動するようになって
いたが、これに限らず、駆動対象を直線状に駆動するリ
ニアアクチュエータに本発明を適用することも可能であ
る。

【００７２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
簡易な構成の駆動回路を用いながら、より安定した駆動
を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の一実施形態に係る腕時計におけるカ
レンダー表示機構の主要部の構成を示す平面図である。

【図２】 前記腕時計の概略構成を示す側断面図であ
る。

【図３】 前記カレンダー表示機構の主要部を示す側断
面図である。

【図４】 前記カレンダー表示機構の構成要素である圧
電アクチュエータの構成を示す平面図である。

【図５】 前記圧電アクチュエータの構成要素である振
動板を示す側断面図である。

【図６】 前記振動板の圧電素子に電圧を印加する際の
概略の駆動構成を示す図である。

【図７】 前記振動板の圧電素子の面上に形成される電
極を説明するための図である。

【図８】 前記振動板が縦振動する様子を模式的に示す
図である。

【図９】 前記振動板が屈曲振動する様子を模式的に示
す図である。

【図１０】 前記振動板の振動時における突起部の軌道
を説明するための図である。

【図１１】 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グラフである。

【図１２】 前記圧電アクチュエータの駆動構成を示す
図である。

【図１３】 前記圧電アクチュエータの駆動回路から見
たコンデンサを含む振動板の振動周波数とインピーダン
スとの関係を示すグラフである。

【図１４】 （ａ）は前記振動板の縦振動および屈曲振
動の等価回路を示す図であり、（ｂ）は前記コンデンサ
を含む前記振動板の縦振動および屈曲振動の等価回路を
示す図である。

【図１５】 前記圧電アクチュエータの変形例を示す図
である。

【図１６】 前記圧電アクチュエータの変形例を示す図
である。

【図１７】 前記圧電アクチュエータの変形例を示す図
である。

【図１８】 前記圧電アクチュエータの変形例における
電極部を説明するための図である。

【図１９】 前記圧電アクチュエータの他の変形例の駆
動構成を示す図である。

【図２０】 （ａ）は前記圧電アクチュエータの他の変
形例における振動板の縦振動および屈曲振動の等価回路
を示す図であり、（ｂ）はコイルを含む前記振動板の縦
振動および屈曲振動の等価回路を示す図である。

【図２１】 前記圧電アクチュエータの前記振動板を振
動子とする自励発振回路の構成を示す図である。

【符号の説明】

１０……振動板、１１……支持部材、３０，３１……圧
電素子、３３，３３ａ，３３ｂ，３３ｃ，３３ｄ，３３
ｅ，３３ｆ，３３ｇ，３３ｈ，３３ｉ，３３ｊ……電
極、３６……突起部、１００……ローター、１０３……
地板、５００……駆動回路、５０４……発振回路、５０
５……コンデンサ、５１０……コイル、Ａ１……圧電ア
クチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 赤羽 秀弘 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 瀬戸 毅 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 (72)発明者 高城 邦彦 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F082 AA00 BB02 DD01 DD10 EE02 EE03 EE05 EE06 FF01 HH00 5H680 AA00 AA06 AA19 BB01 BB11 BB15 BC02 CC02 CC10 DD01 DD15 DD23 DD28 DD39 DD53 DD67 DD73 DD82 DD92 DD95 EE10 EE12 FF16 FF17 FF26 FF32 GG02 GG27

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 支持体と、 長手方向を有する板状の圧電素子を備え、前記支持体に
   対して振動可能に支持される振動板と、 前記振動板の長手方向の一端側に設けられ、駆動対象と
   当接させられる当接部と、 前記圧電素子上に設けられる複数に分割された電極部
   と、 並列に前記各電極部に単一の周波数の駆動電圧を供給す
   る駆動回路とを備え、前記駆動電圧を前記各電極部を介
   して前記圧電素子に供給することにより、前記圧電素子
   を振動させて前記振動板に前記縦振動および前記長手方
   向に直交する幅方向に揺動する屈曲振動を生じさせ、こ
   の振動に伴う前記当接部の変位によって前記駆動対象を
   駆動する圧電アクチュエータであって、 前記駆動回路と、当該駆動回路に並列接続される前記各
   電極部のうち前記屈曲振動を電気的に励振するために設
   けられた前記電極部もしくはそれ以外の前記電極部のい
   ずれかとの間に設けられ、前記駆動回路から供給される
   駆動電圧の周波数を調整する周波数調整手段を具備し、 前記周波数調整手段は、前記振動板の縦振動の所定次数
   の共振周波数と、前記屈曲振動の所定次数の共振周波数
   との差に応じた周波数調整を行うことにより、当該周波
   数調整手段を含む前記振動板の前記所定次数の縦振動と
   前記所定次数の屈曲振動の共振周波数がほぼ一致するよ
   うにしたことを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記周波数調整手段により調整された
   駆動電圧が供給される前記電極部は、前記振動板に生じ
   る前記屈曲振動の振幅が極大値となる位置近傍に設けら
   れてい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。
3. 【請求項３】 前記周波数調整手段は、コンデンサまた
   はコイルを有していることを特徴とする請求項１または
   ２に記載の圧電アクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記駆動回路は、前記振動板を振動子と
   する自励発振回路を有しており、当該自励発振回路から
   発振される周波数の駆動電圧を供給することを特徴とす
   る請求項１ないし３のいずれかに記載の圧電アクチュエ
   ータ。
5. 【請求項５】 前記振動板は、前記圧電素子と補強板と
   が積層された構造であることを特徴とする請求項１ない
   し４のいずれかに記載の圧電アクチュエータ。
6. 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれかに記載の圧
   電アクチュエータと、 前記圧電アクチュエータによって駆動されるリング状の
   カレンダー表示車とを具備することを特徴とする時計。
7. 【請求項７】 請求項１ないし５のいずれかに記載の圧
   電アクチュエータと、 前記圧電アクチュエータに電力を供給する電池とを具備
   することを特徴とする携帯機器。
8. 【請求項８】 支持体と、 長手方向を有する板状の圧電素子を有しており、前記支
   持体に対して振動可能に支持される振動板と、 前記振動板の長手方向の一端側に設けられ、駆動対象と
   当接させられる当接部と、 前記圧電素子上に設けられる複数に分割された電極部
   と、 前記各電極部に並列に単一の周波数の駆動電圧を供給す
   る駆動回路と、 前記駆動回路と、当該駆動回路に並列接続される前記各
   電極部のうち前記屈曲振動を電気的に励振するために設
   けられた前記電極部もしくはそれ以外の前記電極部のい
   ずれかとの間に設けられ、前記駆動回路から供給される
   駆動電圧の周波数を調整する周波数調整手段とを備え、
   前記駆動電圧を前記各電極部を介して前記圧電素子に供
   給することにより、前記圧電素子を振動させて前記振動
   板に前記縦振動および前記長手方向に直交する幅方向に
   揺動する屈曲振動を生じさせ、この振動に伴う前記当接
   部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュ
   エータを設計する方法であって、 前記振動板のインピーダンス特性を測定するステップ
   と、 前記インピーダンス特性に基づいて、前記振動板の前記
   縦振動の所定次数の共振周波数と、前記屈曲振動の所定
   次数の共振周波数とを求めるステップと、 前記インピーダンス特性から求めた前記縦振動の共振周
   波数と前記屈曲振動の共振周波数とに基づいて、前記周
   波数調整手段を含む前記振動板の前記所定次数の縦振動
   と前記所定次数の屈曲振動の共振周波数がほぼ一致する
   ように、前記振動板の縦振動の所定次数の共振周波数と
   前記屈曲振動の所定次数の共振周波数との差に応じた周
   波数調整を行う前記周波数調整手段を決定するステップ
   とを具備することを特徴とする圧電アクチュエータの設
   計方法。
9. 【請求項９】 前記周波数調整手段は、コンデンサまた
   はコイルであり、前記周波数調整手段を決定するステッ
   プでは、コンデンサまたはコイルの容量を決定すること
   を特徴とする請求項８に記載の圧電アクチュエータの設
   計方法。
10. 【請求項１０】 支持体と、 長手方向を有する板状の圧電素子を有しており、前記支
    持体に対して振動可能に支持される振動板と、 前記振動板の長手方向の一端側に設けられ、駆動対象と
    当接させられる当接部と、 前記圧電素子上に設けられる複数に分割された電極部
    と、 前記各電極部に並列に単一の周波数の駆動電圧を供給す
    る駆動回路と、 前記駆動回路と、当該駆動回路に並列接続される前記各
    電極部のうち前記屈曲振動を電気的に励振するために設
    けられた前記電極部もしくはそれ以外の前記電極部のい
    ずれかとの間に設けられ、前記駆動回路から供給される
    駆動電圧の周波数を調整する周波数調整手段とを備え、
    前記駆動電圧を前記各電極部を介して前記圧電素子に供
    給することにより、前記圧電素子を振動させて前記振動
    板に前記縦振動および前記長手方向に直交する幅方向に
    揺動する屈曲振動を生じさせ、この振動に伴う前記当接
    部の変位によって前記駆動対象を駆動する圧電アクチュ
    エータを製造する方法であって、 前記振動板のインピーダンス特性を求め、 前記インピーダンス特性から求めた前記振動板の前記縦
    振動の所定次数の共振周波数と、前記屈曲振動の所定次
    数の共振周波数とに基づいて、前記周波数調整手段を含
    む前記振動板のインピーダンス特性に示される前記所定
    次数の縦振動と前記所定次数の屈曲振動の共振周波数が
    ほぼ一致するように、前記振動板の縦振動の所定次数の
    共振周波数と前記屈曲振動の所定次数の共振周波数との
    差に応じた周波数調整を行う前記周波数調整手段を決定
    し、 決定した前記周波数調整手段を、前記駆動回路と、当該
    駆動回路に並列接続される前記各電極部のうちの前記屈
    曲振動を電気的に励振するために設けられた前記電極部
    との間に接続する工程を具備することを特徴とする圧電
    アクチュエータの製造方法。