JP2000314629A - 振動子およびその製造方法並びに振動ジャイロ - Google Patents
振動子およびその製造方法並びに振動ジャイロInfo
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 接合層を有しない振動子およびその製造方法
ならびにその振動子を用いた振動ジャイロを提供する。 【解決手段】 本願発明の振動子１２は、厚み方向に対
向する一方が弱く分極され、他方が強く分極された振動
体１４を含む。この振動子１２の製造方法は、あらかじ
め分極された誘電体単板の厚み方向に対向する一方をキ
ュリー点以上の温度に加熱して弱く分極された側２６に
すると同時に、厚み方向に対向する他方をキュリー点未
満の温度に冷却して強く分極された側２８として維持す
るステップを含む。このステップは、誘電体単板をキュ
リー温度以上の温度に設定された高温板と、キュリー温
度未満の温度に設定された低温板との間に、あらかじめ
分極された誘電体単板を挟持することにより行うことが
できる。
ならびにその振動子を用いた振動ジャイロを提供する。 【解決手段】 本願発明の振動子１２は、厚み方向に対
向する一方が弱く分極され、他方が強く分極された振動
体１４を含む。この振動子１２の製造方法は、あらかじ
め分極された誘電体単板の厚み方向に対向する一方をキ
ュリー点以上の温度に加熱して弱く分極された側２６に
すると同時に、厚み方向に対向する他方をキュリー点未
満の温度に冷却して強く分極された側２８として維持す
るステップを含む。このステップは、誘電体単板をキュ
リー温度以上の温度に設定された高温板と、キュリー温
度未満の温度に設定された低温板との間に、あらかじめ
分極された誘電体単板を挟持することにより行うことが
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は振動子およびその
製造方法並びに振動ジャイロに関し、特にたとえば、移
動体のナビゲーションシステムのヨウ方向の角速度やビ
デオカメラ、スティールカメラなどの手ぶれによる角速
度を検知するための圧電振動ジャイロに用いられる振動
子およびその製造方法並びに振動ジャイロに関する。
製造方法並びに振動ジャイロに関し、特にたとえば、移
動体のナビゲーションシステムのヨウ方向の角速度やビ
デオカメラ、スティールカメラなどの手ぶれによる角速
度を検知するための圧電振動ジャイロに用いられる振動
子およびその製造方法並びに振動ジャイロに関する。
【０００２】
【従来の技術】図７は本願発明の背景となる従来の振動
子を示す斜視図解図である。図７に示す振動子１は、第
１の圧電体基板２ａおよび第２の圧電体基板２ｂを含
む。第１の圧電体基板２ａおよび第２の圧電体基板２ｂ
は、図７に矢印で示すように、互いに逆の厚み方向に分
極される。第１の圧電体基板２ａおよび第２の圧電体基
板２ｂは、接合層３を介在させながら厚み方向に対向す
るよう積層される。第１の圧電体基板２ａおよび第２の
圧電体基板２ｂをそれぞれ厚み方向に分極してから接合
する場合には、接合層３としてエポキシ系接着剤などの
有機接着剤が用いられる。また、第１の圧電体基板２ａ
および第２の圧電体基板２ｂを接合してからそれぞれを
厚み方向に分極する場合には、接合層３としてＡｇ−Ｐ
ｄ合金などでなる中間電極が一体に形成される。振動子
１の上面となる第１の圧電体基板２ａの主面には、分割
電極４，４が形成され、振動子１の下面となる第２の圧
電体基板２ｂの主面には、共通電極５が形成される。
子を示す斜視図解図である。図７に示す振動子１は、第
１の圧電体基板２ａおよび第２の圧電体基板２ｂを含
む。第１の圧電体基板２ａおよび第２の圧電体基板２ｂ
は、図７に矢印で示すように、互いに逆の厚み方向に分
極される。第１の圧電体基板２ａおよび第２の圧電体基
板２ｂは、接合層３を介在させながら厚み方向に対向す
るよう積層される。第１の圧電体基板２ａおよび第２の
圧電体基板２ｂをそれぞれ厚み方向に分極してから接合
する場合には、接合層３としてエポキシ系接着剤などの
有機接着剤が用いられる。また、第１の圧電体基板２ａ
および第２の圧電体基板２ｂを接合してからそれぞれを
厚み方向に分極する場合には、接合層３としてＡｇ−Ｐ
ｄ合金などでなる中間電極が一体に形成される。振動子
１の上面となる第１の圧電体基板２ａの主面には、分割
電極４，４が形成され、振動子１の下面となる第２の圧
電体基板２ｂの主面には、共通電極５が形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、接合層
３をエポキシ系接着剤などの有機接着剤で形成する場合
には、第１の圧電体基板２ａおよび第２の圧電体基板２
ｂをそれぞれ分極した後に貼り合わせる必要があるため
工数が多くなる。また、高温になると有機接着剤のガラ
ス転移点の影響を受けて振動子のＱが低下し、振動ジャ
イロの感度が低下したり、オフセット電圧がずれたりす
る問題がある。また、リフロー等の工程において高温に
さらされた場合には接合層３が剥離したり破壊されるお
それがある。一方、接合層３としてＡｇ−Ｐｄ合金など
でなる中間電極を形成する場合には、中間電極を外部に
引き出し、上下面に形成された分割電極４、４および共
通電極５と中間電極との間に電圧を印加して分極する必
要があるため、電極形成および分極のための工程が複雑
になるという問題があった。
３をエポキシ系接着剤などの有機接着剤で形成する場合
には、第１の圧電体基板２ａおよび第２の圧電体基板２
ｂをそれぞれ分極した後に貼り合わせる必要があるため
工数が多くなる。また、高温になると有機接着剤のガラ
ス転移点の影響を受けて振動子のＱが低下し、振動ジャ
イロの感度が低下したり、オフセット電圧がずれたりす
る問題がある。また、リフロー等の工程において高温に
さらされた場合には接合層３が剥離したり破壊されるお
それがある。一方、接合層３としてＡｇ−Ｐｄ合金など
でなる中間電極を形成する場合には、中間電極を外部に
引き出し、上下面に形成された分割電極４、４および共
通電極５と中間電極との間に電圧を印加して分極する必
要があるため、電極形成および分極のための工程が複雑
になるという問題があった。
【０００４】それゆえに、本願発明の主たる目的は、接
合層を有しない振動子およびその製造方法並びにその振
動子を用いた振動ジャイロを提供することである。
合層を有しない振動子およびその製造方法並びにその振
動子を用いた振動ジャイロを提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本願発明にかかる振動子
は、厚み方向において対向する一方主面から他方主面へ
向かって分極の強さが徐々に強くまたは徐々に弱くなる
ように分極された誘電体と、誘電体の強く分極された側
の主面に形成された分割電極と、誘電体の弱く分極され
た側の主面に形成された共通電極とを含む、振動子であ
る。この振動子は、接合層を有しないので、接合層を設
けていたことによる従来の不都合が生じない。
は、厚み方向において対向する一方主面から他方主面へ
向かって分極の強さが徐々に強くまたは徐々に弱くなる
ように分極された誘電体と、誘電体の強く分極された側
の主面に形成された分割電極と、誘電体の弱く分極され
た側の主面に形成された共通電極とを含む、振動子であ
る。この振動子は、接合層を有しないので、接合層を設
けていたことによる従来の不都合が生じない。
【０００６】また、本願発明にかかる振動子の製造方法
は、誘電体を厚み方向に分極する第１のステップと、誘
電体の厚み方向に対向する一方主面をキュリー温度以上
の温度に加熱して、誘電体の厚み方向に対向する一方主
面側の分極を弱めると同時に、誘電体の厚み方向に対向
する他方主面をキュリー温度未満の温度に冷却して、誘
電体の厚み方向に対向する他方主面側の分極を維持する
第２のステップと、誘電体の分極が維持された側の主面
に分割電極を形成する第３のステップとを含む、振動子
の製造方法である。この振動子の製造方法によれば、厚
み方向において対向する一方主面から他方主面へ向かっ
て分極の強さが徐々に強くなるように分極された誘電
体、すなわち傾斜的に分極された誘電体の強く分極され
た側に分割電極を有する振動子を得ることができる。
は、誘電体を厚み方向に分極する第１のステップと、誘
電体の厚み方向に対向する一方主面をキュリー温度以上
の温度に加熱して、誘電体の厚み方向に対向する一方主
面側の分極を弱めると同時に、誘電体の厚み方向に対向
する他方主面をキュリー温度未満の温度に冷却して、誘
電体の厚み方向に対向する他方主面側の分極を維持する
第２のステップと、誘電体の分極が維持された側の主面
に分割電極を形成する第３のステップとを含む、振動子
の製造方法である。この振動子の製造方法によれば、厚
み方向において対向する一方主面から他方主面へ向かっ
て分極の強さが徐々に強くなるように分極された誘電
体、すなわち傾斜的に分極された誘電体の強く分極され
た側に分割電極を有する振動子を得ることができる。
【０００７】そしてまた、本願発明にかかる振動子の製
造方法は、未分極状態の誘電体を準備する第１のステッ
プと、誘電体の厚み方向に対向する一方主面をキュリー
温度以上の温度に加熱しかつ、誘電体の厚み方向に対向
する他方主面をキュリー温度未満の温度に冷却すると同
時に、誘電体の一方主面および他方主面の両側から電圧
を印加することにより、誘電体の厚み方向の一方主面側
から他方主面側に向かって、徐々に分極が強くなるよう
に処理する第２のステップと、誘電体の強く分極された
側である他方主面に分割電極を形成する第３のステップ
とを含む、振動子の製造方法である。この振動子の製造
方法によれば、誘電体に傾斜的に分極を形成することを
１つのステップで行うことができ、その誘電体の強く分
極された側に分割電極を有する振動子を得ることができ
る。
造方法は、未分極状態の誘電体を準備する第１のステッ
プと、誘電体の厚み方向に対向する一方主面をキュリー
温度以上の温度に加熱しかつ、誘電体の厚み方向に対向
する他方主面をキュリー温度未満の温度に冷却すると同
時に、誘電体の一方主面および他方主面の両側から電圧
を印加することにより、誘電体の厚み方向の一方主面側
から他方主面側に向かって、徐々に分極が強くなるよう
に処理する第２のステップと、誘電体の強く分極された
側である他方主面に分割電極を形成する第３のステップ
とを含む、振動子の製造方法である。この振動子の製造
方法によれば、誘電体に傾斜的に分極を形成することを
１つのステップで行うことができ、その誘電体の強く分
極された側に分割電極を有する振動子を得ることができ
る。
【０００８】また、本願発明の振動子の製造方法におい
て、第２のステップは、キュリー温度以上の温度に設定
された高温板と、キュリー温度未満の温度に設定された
低温板との間に、板状の誘電体を挟持することによりな
されてもよい。
て、第２のステップは、キュリー温度以上の温度に設定
された高温板と、キュリー温度未満の温度に設定された
低温板との間に、板状の誘電体を挟持することによりな
されてもよい。
【０００９】さらに、本願発明にかかる振動ジャイロ
は、請求項１に記載の振動子と、振動子の分割電極と共
通電極の間に駆動信号を印加して、振動子を厚み方向に
屈曲振動させるための駆動手段と、振動子の分割電極の
うちの一方からの信号と他方からの信号との差を検出す
る検出手段とを備える、振動ジャイロである。この振動
ジャイロの振動子は、駆動信号を印加されると、誘電体
の強く分極された側が大きく伸縮する。このとき弱く分
極された側はほとんど伸縮しないので、振動子全体とし
ては厚み方向に屈曲振動することになる。この状態で振
動ジャイロに回転角速度が加わると、振動子にコリオリ
力が働き、分割電極の一方と他方との間に出力信号の差
が現れる。この差を検出することにより、振動子に加わ
った回転角速度を検出することができる。
は、請求項１に記載の振動子と、振動子の分割電極と共
通電極の間に駆動信号を印加して、振動子を厚み方向に
屈曲振動させるための駆動手段と、振動子の分割電極の
うちの一方からの信号と他方からの信号との差を検出す
る検出手段とを備える、振動ジャイロである。この振動
ジャイロの振動子は、駆動信号を印加されると、誘電体
の強く分極された側が大きく伸縮する。このとき弱く分
極された側はほとんど伸縮しないので、振動子全体とし
ては厚み方向に屈曲振動することになる。この状態で振
動ジャイロに回転角速度が加わると、振動子にコリオリ
力が働き、分割電極の一方と他方との間に出力信号の差
が現れる。この差を検出することにより、振動子に加わ
った回転角速度を検出することができる。
【００１０】本願発明の上述の目的，その他の目的，特
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施
の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１１】
【発明の実施の形態】図１は本願発明にかかる振動子を
用いた振動ジャイロの一実施形態を示す斜視図解図であ
り、図２はその断面図解図である。振動ジャイロ１０
は、振動子１２を含む。振動子１２は、たとえば正四角
柱状の振動体１４を含む。振動体１４は、その厚み方向
において対向する一方が弱く分極され、他方が強く分極
されたものである。強く分極された側２８は、図２に矢
印で示すように、振動体１４の厚み方向に分極される。
ただし、弱く分極された側２６と強く分極された側２８
は、振動体１４の厚み方向において対向する一方主面か
ら他方主面へと徐々に傾斜的に分極の強さが移り変わっ
ていくよう形成されたものであり、両者の間に明確な境
界線はない。
用いた振動ジャイロの一実施形態を示す斜視図解図であ
り、図２はその断面図解図である。振動ジャイロ１０
は、振動子１２を含む。振動子１２は、たとえば正四角
柱状の振動体１４を含む。振動体１４は、その厚み方向
において対向する一方が弱く分極され、他方が強く分極
されたものである。強く分極された側２８は、図２に矢
印で示すように、振動体１４の厚み方向に分極される。
ただし、弱く分極された側２６と強く分極された側２８
は、振動体１４の厚み方向において対向する一方主面か
ら他方主面へと徐々に傾斜的に分極の強さが移り変わっ
ていくよう形成されたものであり、両者の間に明確な境
界線はない。
【００１２】振動体１４の厚み方向に対向する一方主面
には、共通電極１６が全面に形成される。振動体１４の
厚み方向に対向する他方主面には、その長手方向の中間
部に、その幅方向に間隔を隔てて２つの分割電極１８ａ
および１８ｂが形成される。また、振動体１４の他方面
の長手方向の一端部および他端部には、それぞれ幅方向
に間隔を隔てて、ダミー電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，
１８ｆが形成される。
には、共通電極１６が全面に形成される。振動体１４の
厚み方向に対向する他方主面には、その長手方向の中間
部に、その幅方向に間隔を隔てて２つの分割電極１８ａ
および１８ｂが形成される。また、振動体１４の他方面
の長手方向の一端部および他端部には、それぞれ幅方向
に間隔を隔てて、ダミー電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，
１８ｆが形成される。
【００１３】このような振動子１２を形成するために
は、まず誘電体の単板が準備される。誘電体の単板とし
ては、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧
電セラミックス焼結体や、ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3
などの単結晶が用いられる。この実施形態では、振動子
１２を形成するための誘電体として、圧電セラミックス
単板を用いた例について図３ないし図５を参照しながら
以下に説明する。なお、この明細書において、単板と
は、積層されていない単層の板状体のことをいう。
は、まず誘電体の単板が準備される。誘電体の単板とし
ては、たとえばチタン酸ジルコン酸鉛を主成分とする圧
電セラミックス焼結体や、ＬｉＮｂＯ3 ，ＬｉＴａＯ3
などの単結晶が用いられる。この実施形態では、振動子
１２を形成するための誘電体として、圧電セラミックス
単板を用いた例について図３ないし図５を参照しながら
以下に説明する。なお、この明細書において、単板と
は、積層されていない単層の板状体のことをいう。
【００１４】圧電セラミックス単板２０の両主面には、
図３に示すように、全面電極１６，１８が形成される。
そして、圧電セラミックス単板２０は、厚み方向の全域
にわたって分極される。次に、その圧電セラミックス単
板２０は、図４に示すように厚み方向に対向する両側か
ら熱板で挟持される。このとき、圧電セラミックス単板
２０の一方主面には高温板２２が配置され、他方主面に
は低温板２４が配置される。この高温板２２は、一旦分
極された圧電セラミックス単板２０の一方主面側を脱分
極するためキュリー温度以上の温度に加熱される。一
方、低温板２４は、圧電セラミックス単板２０の他方主
面側の強い分極を維持するため、高温板２２と協働し
て、圧電セラミックス単板２０の厚み方向における中心
部がキュリー温度近傍になるような温度に調整される。
すなわち、この工程において、圧電セラミックス単板２
０は、厚み方向に対向する一方主面側の略半分がキュリ
ー温度以上の温度に加熱され、他方主面側の略半分がキ
ュリー温度未満の温度に冷却された状態にされる。その
後、圧電セラミックス単板２０全体を室温近くまで冷却
すると、圧電セラミックス単板の厚み方向に対向する一
方主面側においては、分極方向がばらばらになった弱い
分極状態が形成され、他方主面側においては、分極方向
が厚み方向に揃った強い分極状態が維持される。ただ
し、両者の間に明確な境界線はなく、温度分布に従い、
一方から他方へ徐々に分極の強さが移り変わるように形
成される。
図３に示すように、全面電極１６，１８が形成される。
そして、圧電セラミックス単板２０は、厚み方向の全域
にわたって分極される。次に、その圧電セラミックス単
板２０は、図４に示すように厚み方向に対向する両側か
ら熱板で挟持される。このとき、圧電セラミックス単板
２０の一方主面には高温板２２が配置され、他方主面に
は低温板２４が配置される。この高温板２２は、一旦分
極された圧電セラミックス単板２０の一方主面側を脱分
極するためキュリー温度以上の温度に加熱される。一
方、低温板２４は、圧電セラミックス単板２０の他方主
面側の強い分極を維持するため、高温板２２と協働し
て、圧電セラミックス単板２０の厚み方向における中心
部がキュリー温度近傍になるような温度に調整される。
すなわち、この工程において、圧電セラミックス単板２
０は、厚み方向に対向する一方主面側の略半分がキュリ
ー温度以上の温度に加熱され、他方主面側の略半分がキ
ュリー温度未満の温度に冷却された状態にされる。その
後、圧電セラミックス単板２０全体を室温近くまで冷却
すると、圧電セラミックス単板の厚み方向に対向する一
方主面側においては、分極方向がばらばらになった弱い
分極状態が形成され、他方主面側においては、分極方向
が厚み方向に揃った強い分極状態が維持される。ただ
し、両者の間に明確な境界線はなく、温度分布に従い、
一方から他方へ徐々に分極の強さが移り変わるように形
成される。
【００１５】また、上記のような、厚み方向に傾斜的に
分布した分極状態を有する圧電セラミックス単板を製造
する別の方法として、以下のものがある。まず、未分極
状態の圧電セラミックス単板２０を準備する。この両主
面には全面電極が形成されている。次に、この未分極状
態の圧電セラミックス単板は、図４に示すように、厚み
方向に対向する両側から熱板で挟持される。このとき、
圧電セラミックス単板２０の一方主面には、圧電セラミ
ックス単板２０のキュリー温度近傍の温度である高温板
２２が配置され、他方主面にはキュリー温度よりも低い
温度である低温板２４が配置される。なおこの高温板２
２と低温板２４の配置は入れ替わってもよい。そしてさ
らに、高温板２２および低温板２４には、図４の二点鎖
線で示すように、圧電セラミックス単板２０を分極する
ための電界が印加される構成になっている。このように
することにより、低温板２４が配置された他方主面側で
は、圧電セラミックス単板２０が厚み方向に分極され、
高温板２２が配置された一方主面側は、分極電界を印加
しても分極がかかりにくいので、先程示した方法と同様
に、厚み方向に傾斜的に分布した分極状態を有する圧電
セラミックス単板が得られる。
分布した分極状態を有する圧電セラミックス単板を製造
する別の方法として、以下のものがある。まず、未分極
状態の圧電セラミックス単板２０を準備する。この両主
面には全面電極が形成されている。次に、この未分極状
態の圧電セラミックス単板は、図４に示すように、厚み
方向に対向する両側から熱板で挟持される。このとき、
圧電セラミックス単板２０の一方主面には、圧電セラミ
ックス単板２０のキュリー温度近傍の温度である高温板
２２が配置され、他方主面にはキュリー温度よりも低い
温度である低温板２４が配置される。なおこの高温板２
２と低温板２４の配置は入れ替わってもよい。そしてさ
らに、高温板２２および低温板２４には、図４の二点鎖
線で示すように、圧電セラミックス単板２０を分極する
ための電界が印加される構成になっている。このように
することにより、低温板２４が配置された他方主面側で
は、圧電セラミックス単板２０が厚み方向に分極され、
高温板２２が配置された一方主面側は、分極電界を印加
しても分極がかかりにくいので、先程示した方法と同様
に、厚み方向に傾斜的に分布した分極状態を有する圧電
セラミックス単板が得られる。
【００１６】以上のいずれかの方法で形成された圧電セ
ラミックス単板２０は、図５に示す破線に沿って全面電
極１８が削られて、分割電極１８ａ，１８ｂおよびダミ
ー電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆが形成される。
その後、図５に示す実線に沿って圧電セラミックス単板
２０は切断されて、複数の振動子１２が形成される。
ラミックス単板２０は、図５に示す破線に沿って全面電
極１８が削られて、分割電極１８ａ，１８ｂおよびダミ
ー電極１８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆが形成される。
その後、図５に示す実線に沿って圧電セラミックス単板
２０は切断されて、複数の振動子１２が形成される。
【００１７】振動子１２の上面および下面における節点
（ノード）に対応する４か所には、図１に示すように、
細い線材からなる支持部材３０ａ〜３０ｄの中央部が取
り付けられて、振動子１２が上下方向から挟持される。
支持部材３０ａ〜３０ｄは、振動子１２の分極電極１８
ａ，１８ｂおよび共通電極１６に駆動信号を与え、ま
た、分割電極１８ａ，１８ｂから検出信号を得るための
導電線ともなる。そのため、振動子１２の上面の長手方
向の一方の支持部材３０ａは、一方の分割電極１８ａに
電気的に接続され、長手方向の他方の支持部材３０ｂは
他方の分割電極１８ｂに電気的に接続される。また、振
動子１２の下面の支持部材３０ｃ，３０ｄは、共通電極
１６に電気的に接続される。そして、振動子１２は、支
持部材３０ａ〜３０ｄを介して、たとえば図６に示すよ
うな駆動検出回路３４に電気的に接続される。さらに、
各支持部材３０の両端部は、図１に破線で示すように、
振動ジャイロ１０の筐体３２に固着される。
（ノード）に対応する４か所には、図１に示すように、
細い線材からなる支持部材３０ａ〜３０ｄの中央部が取
り付けられて、振動子１２が上下方向から挟持される。
支持部材３０ａ〜３０ｄは、振動子１２の分極電極１８
ａ，１８ｂおよび共通電極１６に駆動信号を与え、ま
た、分割電極１８ａ，１８ｂから検出信号を得るための
導電線ともなる。そのため、振動子１２の上面の長手方
向の一方の支持部材３０ａは、一方の分割電極１８ａに
電気的に接続され、長手方向の他方の支持部材３０ｂは
他方の分割電極１８ｂに電気的に接続される。また、振
動子１２の下面の支持部材３０ｃ，３０ｄは、共通電極
１６に電気的に接続される。そして、振動子１２は、支
持部材３０ａ〜３０ｄを介して、たとえば図６に示すよ
うな駆動検出回路３４に電気的に接続される。さらに、
各支持部材３０の両端部は、図１に破線で示すように、
振動ジャイロ１０の筐体３２に固着される。
【００１８】図６に示す駆動検出回路３４は、発振回路
３６を含む。発振回路３６には、分割電極１８ａ，１８
ｂからの出力信号が合成されて入力される。発振回路３
６はたとえば交流増幅回路と位相補正回路とを含む。分
割電極１８ａ，１８ｂからの出力信号が、交流増幅回路
で増幅され、位相補正回路で位相補正されたのち、共通
電極１６に入力されることにより、発振ループが形成さ
れる。また、分割電極１８ａ，１８ｂは、それぞれ差動
増幅回路３８の２つの入力端に接続される。差動増幅回
路３８は、同期検波回路４０に接続され、差動増幅回路
３８の出力信号が発振回路３６の位相補正回路の出力信
号に同期して検波される。同期検波回路４０は、積分回
路４２に接続され、さらに積分回路４２はＤＣアンプ４
４に接続される。ＤＣアンプ４４の出力が振動ジャイロ
１０の出力となる。
３６を含む。発振回路３６には、分割電極１８ａ，１８
ｂからの出力信号が合成されて入力される。発振回路３
６はたとえば交流増幅回路と位相補正回路とを含む。分
割電極１８ａ，１８ｂからの出力信号が、交流増幅回路
で増幅され、位相補正回路で位相補正されたのち、共通
電極１６に入力されることにより、発振ループが形成さ
れる。また、分割電極１８ａ，１８ｂは、それぞれ差動
増幅回路３８の２つの入力端に接続される。差動増幅回
路３８は、同期検波回路４０に接続され、差動増幅回路
３８の出力信号が発振回路３６の位相補正回路の出力信
号に同期して検波される。同期検波回路４０は、積分回
路４２に接続され、さらに積分回路４２はＤＣアンプ４
４に接続される。ＤＣアンプ４４の出力が振動ジャイロ
１０の出力となる。
【００１９】振動子１２の強く分極された側２８は、圧
電体として作用し、駆動信号を印加されると大きく伸縮
振動をする。一方、弱く分極された側２６は金属や誘電
体基板と同様、駆動信号によりほとんど伸縮せず、誘電
体として作用する。そのため、この振動子１２は、接合
層が無いにもかかわらず接合層を有するユニモルフ型の
振動子と同様に、厚み方向への屈曲振動をする。無回転
時には、分割電極１８ａ，１８ｂからの出力信号は同じ
であるので、差動増幅回路３８から信号が出力されな
い。そのため、ＤＣアンプ４４からの出力信号は０であ
り、回転角速度が加わっていないことがわかる。この状
態で振動子１２の長軸周りに振動ジャイロ１０が回転し
た場合には、振動子１２の屈曲振動に直交する方向にコ
リオリ力が働く。このコリオリ力によって振動子１２の
屈曲振動の方向が変化する。すると、一方の分割電極１
８ａと他方の分割電極１８ｂからの出力信号に差異が生
じ、差動増幅回路３８からコリオリ力に対応した信号が
出力される。そのため、ＤＣアンプ４４の出力信号を測
定することにより、振動ジャイロ１０に加わった回転角
速度を検出することができる。
電体として作用し、駆動信号を印加されると大きく伸縮
振動をする。一方、弱く分極された側２６は金属や誘電
体基板と同様、駆動信号によりほとんど伸縮せず、誘電
体として作用する。そのため、この振動子１２は、接合
層が無いにもかかわらず接合層を有するユニモルフ型の
振動子と同様に、厚み方向への屈曲振動をする。無回転
時には、分割電極１８ａ，１８ｂからの出力信号は同じ
であるので、差動増幅回路３８から信号が出力されな
い。そのため、ＤＣアンプ４４からの出力信号は０であ
り、回転角速度が加わっていないことがわかる。この状
態で振動子１２の長軸周りに振動ジャイロ１０が回転し
た場合には、振動子１２の屈曲振動に直交する方向にコ
リオリ力が働く。このコリオリ力によって振動子１２の
屈曲振動の方向が変化する。すると、一方の分割電極１
８ａと他方の分割電極１８ｂからの出力信号に差異が生
じ、差動増幅回路３８からコリオリ力に対応した信号が
出力される。そのため、ＤＣアンプ４４の出力信号を測
定することにより、振動ジャイロ１０に加わった回転角
速度を検出することができる。
【００２０】
【発明の効果】本願発明によれば、接合層を有しない振
動子を得ることができる。この振動子は、接合層を有し
ないので、リフローなどの際の高熱に強く、高温でのＱ
の低下を防止でき、また、振動の変位ロスを減少させる
ことができる。そのため、この振動子を用いることによ
り、振動ジャイロの感度の低下を防止できる。さらに、
本願発明の振動子の製造方法によれば、従来のような２
枚の圧電体基板を接合したり、中間電極を形成したりす
る工程が不要なため、製造工程の合理化やコストの削減
を図ることができる。
動子を得ることができる。この振動子は、接合層を有し
ないので、リフローなどの際の高熱に強く、高温でのＱ
の低下を防止でき、また、振動の変位ロスを減少させる
ことができる。そのため、この振動子を用いることによ
り、振動ジャイロの感度の低下を防止できる。さらに、
本願発明の振動子の製造方法によれば、従来のような２
枚の圧電体基板を接合したり、中間電極を形成したりす
る工程が不要なため、製造工程の合理化やコストの削減
を図ることができる。
【図１】本願発明にかかる振動子を用いた振動ジャイロ
の一実施形態を示す斜視図解図である。
の一実施形態を示す斜視図解図である。
【図２】本願発明にかかる振動子の分極の状態を示す断
面図解図である。
面図解図である。
【図３】厚み方向の全域に分極された圧電セラミックス
単板を示す斜視図解図である。
単板を示す斜視図解図である。
【図４】振動子の厚み方向に対向する一方を弱く分極
し、他方を強く分極するための工程を示す図解図であ
る。
し、他方を強く分極するための工程を示す図解図であ
る。
【図５】本願発明の振動子を形成するために圧電セラミ
ックス単板を切断する工程を示す図解図である。
ックス単板を切断する工程を示す図解図である。
【図６】図１に示す振動ジャイロの駆動検出回路を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図７】本願発明の背景となる従来の振動子を示す斜視
図解図である。
図解図である。
１０ 振動ジャイロ １２ 振動子 １４ 振動材 １６ 共通電極 １８ａ，１８ｂ 分割電極 １８ｃ，１８ｄ，１８ｅ，１８ｆ ダミー電極 ２０ 圧電セラミックス単板 ２２ 高温板 ２４ 低温板 ２６ 弱く分極された側 ２８ 強く分極された側 ３０ 支持部材 ３２ 筐体 ３４ 駆動検出回路 ３６ 発振回路 ３８ 差動増幅回路 ４０ 同期検波回路 ４２ 積分回路 ４４ ＤＣアンプ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 41/22 Ｚ
Claims (5)
- 【請求項１】 厚み方向において対向する一方主面から
他方主面へ向かって分極の強さが徐々に強くまたは徐々
に弱くなるように分極された誘電体、 前記誘電体の強く分極された側の主面に形成された分割
電極、および前記誘電体の弱く分極された側の主面に形
成された共通電極を含む、振動子。 - 【請求項２】 誘電体を厚み方向に分極する第１のステ
ップ、 前記誘電体の厚み方向に対向する一方主面をキュリー温
度以上の温度に加熱して、前記誘電体の厚み方向に対向
する一方主面側の分極を弱めると同時に、前記誘電体の
厚み方向に対向する他方主面をキュリー温度未満の温度
に冷却して、前記誘電体の厚み方向に対向する他方主面
側の分極を維持する第２のステップ、および前記誘電体
の分極が維持された側の主面に分割電極を形成する第３
のステップを含む、振動子の製造方法。 - 【請求項３】 未分極状態の誘電体を準備する第１のス
テップ、 前記誘電体の厚み方向に対向する一方主面をキュリー温
度以上の温度に加熱しかつ、前記誘電体の厚み方向に対
向する他方主面をキュリー温度未満の温度に冷却すると
同時に、前記誘電体の一方主面および他方主面の両側か
ら電圧を印加することにより、前記誘電体の厚み方向の
一方主面側から他方主面側に向かって、徐々に分極が強
くなるように処理する第２のステップ、 前記誘電体の強く分極された側である他方主面に分割電
極を形成する第３のステップを含む、振動子の製造方
法。 - 【請求項４】 前記第２のステップは、キュリー温度以
上の温度に設定された高温板と、キュリー温度未満の温
度に設定された低温板との間に、板状の誘電体を挟持す
ることによりなされる、請求項２または請求項３に記載
の振動子の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の振動子、 前記振動子の分割電極と共通電極の間に駆動信号を印加
して、前記振動子を厚み方向に屈曲振動させるための駆
動手段、および前記振動子の分割電極のうちの一方から
の信号と他方からの信号との差を検出する検出手段を備
える、振動ジャイロ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12443099A JP2000314629A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 振動子およびその製造方法並びに振動ジャイロ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12443099A JP2000314629A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 振動子およびその製造方法並びに振動ジャイロ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000314629A true JP2000314629A (ja) | 2000-11-14 |
Family
ID=14885303
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12443099A Pending JP2000314629A (ja) | 1999-04-30 | 1999-04-30 | 振動子およびその製造方法並びに振動ジャイロ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000314629A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007058343A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 振動子およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-04-30 JP JP12443099A patent/JP2000314629A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2007058343A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2007-05-24 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | 振動子およびその製造方法 |
| JPWO2007058343A1 (ja) * | 2005-11-21 | 2009-05-07 | 株式会社村田製作所 | 振動子およびその製造方法 |
| US7579760B2 (en) | 2005-11-21 | 2009-08-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Vibrator and production method therefor |
| JP4636086B2 (ja) * | 2005-11-21 | 2011-02-23 | 株式会社村田製作所 | 振動子およびその製造方法 |
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