JP4610817B2

JP4610817B2 - 電子装置

Info

Publication number: JP4610817B2
Application number: JP2001291307A
Authority: JP
Inventors: 明広菊地
Original assignee: Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Instruments Inc
Priority date: 2001-09-25
Filing date: 2001-09-25
Publication date: 2011-01-12
Anticipated expiration: 2021-09-25
Also published as: JP2003098278A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アラーム付電子時計のような電子装置に係わり、より詳しくは、ボタン型電池の電池蓋に音響信号発生用のダイアフラム状圧電素子が組込まれた音響信号発生機能付で腕時計型の電子装置に係わる。
【０００２】
【従来の技術】
従来のこの種のアラーム付電子時計では、ダイアフラム状ないし薄膜状圧電素子がその裏面で金属製の放音板の表面に接合され、放音板がその外周縁部で電池蓋本体に膜振動可能に固定され、圧電素子の内側表面電極と放音板の表面の固定周縁部との間に駆動用電圧信号が入力され、薄膜状圧電素子が放音板と共に振動して発音する。なお、この圧電素子への駆動信号は、電子時計本体の側から放音板及び圧電素子の内側表面電極に向かって延設された一対のリード端子を介して与えられる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ボタン型電池の電池蓋が円形であり、該電池蓋が中心軸線のまわりで回転されて電子時計本体の電池収容凹部の開口の周壁に対して着脱されるので、圧電素子への駆動信号入力用のリード端子のうち圧電素子の内側表面電極に接触しているリード端子の接点が、電池蓋の開閉に際して該電池蓋が回される毎に、内側表面電極に擦れる。この擦れの範囲（長さ）は、電池収容凹部の中心にほぼ対応する電池蓋の中心軸線からの距離が大きくなるほど増大し、該擦れに伴って電極端子が削り取られて、アラーム音の音色や音量が変化したり、接点での電気的接触が悪くなる虞れがある。一方、リード端子を電池蓋の中心軸線に一致するところまで延ばして該軸線のところにリード端子の接点を配置しようとすると、リード端子が電池収容凹部への電池の組外しないし出入れの邪魔になる。
【０００４】
本発明は、前記した点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、電池収容凹部への電池の出入れを妨げる虞れが少なく、且つ圧電素子の内側表面の電極の擦れが最小限に抑制され得るようにした音響信号発生機能付で腕時計型の電子装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の電子装置は、前記目的を達成すべく、ボタン型電池を収容する電池収容凹部を備えた電子装置本体と、電池収容凹部の円形開口を閉じてボタン型電池を凹部内に保持すべく、電子時計本体に取外し可能に装着される電池蓋とを有し、電池蓋が、電池蓋本体と、該本体の内面に装着された音響信号発生用のダイアフラム状圧電素子と、電池蓋本体に取付けられボタン型電池の電極と圧電素子の電極とを電気的に接続するリード端子とを有する。
【０００６】
本発明の電子装置では、「リード端子が電池蓋の本体に取付けられ」ているので、電池蓋の開閉に際して、リード端子が電池蓋の本体とほぼ一体的に動き得るから、電池蓋本体と一体的なダイアフラム状圧電素子の電極がリード端子の接点と擦れる虞れが少ない。
【０００７】
従って、電池蓋本体の内面において圧電素子の内側表面に付着形成された電極が、擦れにより削られる虞れが少ない。その結果、アラーム音の如き音響信号の音色や大きさが変わったり、接点での接触不良が生じたりする虞れが少ない。また、リード端子が電池収容凹部の中央部付近まで延設されていても、電池の出し入れがリード端子によって妨害される虞れもない。
【０００８】
この明細書において、「電子装置」について「腕時計型」とは、典型的には、腕時計の如く直径又は長手方向の最大径（寸法）が３〜５ｃｍ程度以下であって電池や音響信号発生用のダイアフラム状圧電素子等の配設スペースが制限される小型の電子装置をいい、典型的には、手首などに装着されるようなものである。但し、同程度のサイズのものであれば、手首などに装着される代わりに、ヒモ等で吊下げられるようなものでも、他の使用態様で用いられるものでもよい。また、この明細書において、「音響信号」は、典型的には、アラーム音の如き音響的な報知信号を指すけれども、アラーム音に限られない。
【０００９】
なお、圧電素子の圧電体は、典型的には、ダイアフラム状すなわち膜状ないし薄板状の圧電性セラミック材料からなり、典型的には、接合層を介して金属製の放音板に接合ないし貼付けられ、該放音板が周縁部において電池蓋本体に固定される。より詳しくは、典型的には、電池蓋本体に放音用スペースないし空洞を与える窪みが形成され、該窪みの周壁に振動膜ないしダイアフラムとして働く放音板の外周縁部が固定される。その結果、駆動用信号により生じる圧電素子の振動が放音板に伝わり、発音される（すなわち、外周縁が固定された放音板と該放音板に接合された圧電素子からなるダイアフラムないし膜が圧電素子に加えられる駆動電圧信号に伴って圧電素子に生じる応力変動に応じて振動して音響信号が発生する）。放音板や圧電素子は典型的には、円形であるけれども、他の形状でもよい。なお、放音板や圧電素子が円形の場合、圧電素子表面の電極も典型的には円形である。但し、電極も他の形状でもよく、また、両者の形状が相似でなくてもよい。放音板は、典型的には、ステンレス鋼や真鍮の如き金属である。その場合、圧電素子の裏側の電極は、該薄膜状圧電素子の薄膜状圧電体が接合層を介して接合される放音板が兼用され得る。ここで、接合層は、圧電素子と放音板との電気的接触及び機械的結合強度を高める。但し、場合によっては、放音板は、金属の代わりに、樹脂やセラミック材料等他の材料でもよく、所望ならば、放音板を用いることなく、薄板状圧電素子をその外周縁部で電池蓋本体に直接固定してもよい。
【００１０】
本発明の電子装置においては、典型的には、電池蓋本体が内面にリード端子取付凹部を備え、リード端子が該リード端子取付凹部と相補的形状の基端部において該凹部に嵌込まれて電池蓋本体に固定される。その場合、リード端子取付凹部の周壁がリード端子の基端部の動きを規制するから、電池蓋の開閉の際リード端子が該端子の延在面に沿う方向の外力を受けても、リード端子がずれる虞れが少なく、ひいては、リード端子の先端側の接点が圧電素子の内側表面電極を擦る虞れが少ない。また、電池蓋本体に凹部の代わりに又は凹部と共に凸部を形成し該凸部と相補的形状の凹部又は貫通孔をリード端子が基端部に備えていてもよい。但し、リード端子の基端部が電池蓋本体に対して十分に強固に固定され得るような場合には、所望ならば、電池蓋本体が内面にリード端子取付凹部等を備えていなくてもよい。
【００１１】
また、この電子装置では、典型的には、リード端子が電池蓋の半径方向に延びたビーム状（梁状）アーム部を備え、該ビーム状アーム部のうち電池蓋の回転中心に沿って位置する先端部において圧電素子の内側表面電極に接触するように構成されている。その場合、接点の位置ズレを生じさせるような力をリード端子が受ける虞れが最小限になる。但し、リード端子のビーム状アームが充分な剛性を有するような場合には、リード端子の接点は、電池蓋の回転中心からある程度ずれていてもよい。その場合、リード端子が半径方向に延びた状態で中心軸線に一致する位置より手前にあっても該位置を越えて延びていても、リード端子が半径方向とは異なる向きに延びていてもよい。
【００１２】
更に、この電子装置では、典型的には、リード端子のビーム状アーム部が、圧電素子の内側表面電極との接点を通り該ビーム状アーム部の延在方向に対して直角に両側に伸びた板バネなどの形態の弾性支持脚部を備え、該支持脚部が両端部においてボタン型電池の電極に当接する。その場合、接点が板バネ状支持脚部によって弾性的に支持され得るので、ビーム状アーム部の剛性が比較的低い場合でも、電気的接触を確実に行うに充分な強さで圧電素子の内側表面電極にリード端子の接点を押付けることが可能になる。支持脚部は、典型的には、対称な構造・形状を有するけれども、場合によっては、一対の支持脚部の構造や形状にズレがあっても、支持脚部が奇数本あってもよい。また、ビーム状アーム部の剛性が比較的高いような場合には、支持脚部はなくてもよい。なお、リード端子に比較的拡がりを要するこのような構造を採らせても電池の着脱を妨害する虞れを避け得るのは、前述のように、リード端子が電池蓋本体に取付けられていることによる。
【００１３】
加えて、この電子装置では、典型的には、リード端子のビーム状アーム部のうち圧電素子の内側表面電極に接触する先端部にドーム状の接点突起が形成されている。その場合、圧電素子の内側表面電極を傷付けることなく該電極表面との電気的接触を確実にし得る。このドーム状突起は、例えば、ポンチにより形成される。但し、場合によっては、例えば、くの字状に曲がっているなど他の形状の接触面を与えるように構成されていてもよい。
【００１４】
なお、音響信号発生機能付で腕時計型の電子装置は、典型的には、アラーム付電子時計からなり、アラーム音は、電子時計による所望の時刻等の報知である。その場合、電子時計は、他の機能を更に有していてもよい。但し、所望ならば、アラーム音が電子時計による所望の時刻の報知である点は変わらないとしても、電子装置が、携帯情報端末等として用いられるようになっている等、電子時計以外の機能を主として備え、典型的には、時計とは呼ばれないようなものであってもよい。更に、場合によっては、電子装置が時計機能を有しないようなものでありアラーム音が時刻以外の情報を伝えるものであったり、電子装置が時計機能を備えていても、アラーム音が時刻以外の情報を伝えるものであってもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の好ましい一実施の形態を添付図面に示した好ましい一実施例に基づいて説明する。
【００１６】
【実施例】
図１には、本発明による音響信号発生機能付で腕時計型の電子装置としてのアラーム付電子時計１の一部が示されている。また、図２には、図１の電子時計１の電池蓋３０が示されている。
【００１７】
電子時計１は、外装ケース１１、外装ガラス１２、液晶パネル１３及びこれに関連するＥＬパネル１４、モジュール１５並びにアラーム発生に関連するＩＣ１６や回路１７等を備えた電子時計本体２を有する。なお、電子時計本体２は、更に、裏面１８側で開口した凹部１９に、電池収容凹部２０を規定する電池枠２１を備える。
【００１８】
電池収容凹部２０内には、ボタン型電池２２が取付けられ、電池収容凹部２０を含む電子時計本体２の凹部１９の円形開口部２３には、電池蓋３０が取付けられている。電池２２の内側の小径有底円筒部の端面をなすマイナス極２４は、電池枠２１の底面２５にあるマイナス側端子片（図示せず）を介して、回路１７やモジュール１５に電気的に接続されている。一方、電池２２の外側の大径有底円筒部からなるプラス極２６は、電池枠２１の周面２７にあるプラス側端子片（図示せず）を介して、回路１７やモジュール１５に電気的に接続されている。
【００１９】
電池蓋３０は、電気絶縁性樹脂からなり内側表面４１に放音板装着用凹部４２を備えると共に該凹部４２の中央領域において放音スペース４３ａを与えるべく更に一段窪んだ放音用凹部４３を備えた電池蓋本体４０と、放音用凹部４３の周壁をなす放音板装着凹部４２に外周縁部５１で固定された金属製で円板状ないし円形膜状の放音板５０と、放音板５０の内側表面５２に同心状に対向面６１で導電性接合層（図示せず）等を介して貼り付けられた円板状ないし円形膜状の圧電体６０と、電池蓋本体４０に取付けられ、圧電体６０の内側表面６２に付着形成された薄膜状電極すなわち内側表面電極（図示せず）と電池２２のプラス極２６とを電気的に接続するリード端子７０とを有する。電池２２の直径が２〜５ｍｍ程度の場合、径が電池２２と同程度の圧電素子６０の圧電体や放音板５０の厚さは０．２ｍｍ程度で、圧電素子６０の内側表面電極の厚さはこれよりも一桁小さい。但し、所望ならば、夫々のサイズは、より大きくてもより小さくてもよい。電極圧電体６０並びにその内側表面の薄膜状電極（図示せず）及び外側表面６１の導電性接合層（図示せず）が全体として圧電素子を形成する。従って、以下では、圧電体６０を圧電素子６０とみなす。
【００２０】
電池蓋本体４０は、奥側端部の周縁部に間隔をおいて複数の係止突起部４４を備えると共にコインなどの係合溝部４５を外側表面４６に有する。従って、蓋本体４０を電池蓋装着凹部１９に嵌めて、半径方向外向きに突出した係止突起部４４を外装ケース１１の対応する係合突起部２８のところまで押込み、コイン等を溝部４５に係合させてその中心軸線Ｃｈのまわりでまわすことにより、蓋本体４０の係止突起部４４の係止面４４ａを外装ケース１１の係合突起部２８の係止面２８ａに係合させることによって、電池蓋本体４０を外装ケース１９に固定し得る。
【００２１】
電池蓋本体４０のうち放音スペース４３ａを与える放音用凹部４３の開口部において、周縁部で電池蓋本体４０の放音板装着凹部４２の底面４２ａに固定された放音板５０は、その内側表面５２に接合された圧電素子６０と共に、主として凹部４３に臨んだ中央部において所定の円形膜振動モードで膜振動可能である。なお、電池蓋３０が電池蓋本体４０の係止突起部４４で外装ケース１１に取付けられた状態では、図１に示したように、圧電素子６０の駆動信号入力用端子片２９が、圧電素子６０の裏面側端子として働く導電性放音板５０の周縁部において該放音板５０の内側表面５２に接触する。
【００２２】
この例では、簡明化のために、電池蓋３０が外装ケース１１にその裏面側で直接取付けられているとして説明しているけれども、当然ながら、外装ケース１１の裏面側に電子時計本体２の裏蓋を設けると共に該裏蓋に開口２３を形成しておき、電池蓋３０が裏蓋に係合されて開口２３を閉じるようになっていてもよい。
【００２３】
電池蓋本体４０は、更に、内表面４１に、放音板装着凹部４２まで蓋本体４０の半径方向Ｒに延びた幅広のリード端子装着用凹部４７を有し、該凹部４７には、該凹部４７と相補的形状の側面７１，７２及び端面７３を備えたリード端子７０のアーム部７４の基端部７５が取付けられている。基端部７５には、電池蓋本体４０の樹脂材の熱溶着用又はカシメ用の孔７６，７６が形成され、凹部４７の熱溶着用又はカシメ用の突起４８，４８が基端部の孔７６，７６に嵌まり込むように基端部７５の側面７１，７２及び端面７３を該基端部７５に相補的形状の凹部４７の側壁４７ａ，４７ｂ，４７ｃに対面する状態で該凹部４７に嵌め込み、突起４８，４８を部分的に溶融させたりカシメたりすることによって、リード端子７０の基端部７５を電池蓋本体４０の凹部４７に取付ける。
【００２４】
バネ性金属材料からなるリード端子７０は、半径方向内向きＲに延在したアーム部７４に加えて、図１の平面図（底面図）で見て、アーム部７４の先端７５において該アーム部７５の延在方向Ｒに対してほぼ直角な方向Ｘ１，Ｘ２に延びた一対の板バネ状の弾性支持脚部７７，７８を有する。
【００２５】
より詳しくは、アーム部７４は、基端部７５を含み細長い長方形状のアーム部本体７９と、該アーム部本体７９の先端において先細になった移行部８０と、該移行部８０の先端から半径方向に延びた狭幅のアーム先端部８１とを有し、アーム先端部８１と支持脚部７７，７８とがＴ字状に交差する部位には、圧電素子６０の内側表面電極（図示せず）に先端が当接するドーム状の突出部８２が形成されている。この突出部ないし突起８２は例えばポンチにより形成される。このドーム状突出部８２の先端８２ａは、電池蓋３０が外装ケース１１に装着される際、実質的に電池蓋３０の回転中心軸線Ｃｈ上に位置する。
【００２６】
支持脚部７７，７８は、夫々、アーム先端部８１から横方向Ｘ１，Ｘ２に圧電素子６０の内側表面電極及び電池２２のプラス極２６の端面２６ａにほぼ平行に延びた基部側脚部８３，８４と、ボタン型電池２２のプラス極端面２６ａに向かって該基部側脚部８３，８４から斜めに延びた先端側脚部８５，８６とを有し、先端側脚部８５，８６の延在端には、プラス極２６の端面２６ａへの接触端子となる突起部８７，８８が形成されている。従って、リード端子７０では、バネ性の支持脚部７７，７８の先端部８７，８８が電池２２のプラス極端面２６ａに接触した状態において、ドーム状突出部８２が圧電素子６０の内側表面電極に押付けられて接触せしめられる。
【００２７】
以上の如く構成された腕時計の形態のアラーム付電子時計１では、電池蓋３０の本体４０に膜振動可能に固定された圧電素子６０の内側表面電極に対して電気的接続をとるためのリード端子７０が、電池蓋本体４０に固定されているので、電池蓋３０を取除いた状態では、電池収容凹部２０の全体が裏面側に向かって開放され得るから、電池収容凹部２０へのＬ方向の電池の装填が容易に行われ得る。すなわち、仮に、圧電素子６０の内側表面電極に対して電気的接続をとるためのリード端子がリード端子２９と同様にモジュール側１５から突出している場合には、該リード端子が圧電素子６０の表面まで電池収容凹部２２内に突出する必要があり、そのように突出したリード端子は、電池収容凹部２２の入口において電池２２の着脱を妨害する虞れがあるけれども、アラーム付電子時計１では、リード端子７０が電池蓋３０の一部をなしているので、そのような着脱の妨害の虞れがない。
【００２８】
また、電池蓋本体４０に固定された圧電素子６０の内側表面電極に対して電気的接続をとるためのリード端子７０が電池蓋本体４０に固定されているので、電池蓋３０の開閉の際にも、電池蓋本体４０に取付けられたリード端子７０が電池蓋本体４０に固定された圧電素子６０の内側表面電極に対してずれて擦れる虞れが少なく、圧電素子６０の内側表面電極が削られる虞れが少ない。従って、接点での電気的接触が悪くなったり、圧電素子６０の振動特性が変化したりする虞れが少ない。
【００２９】
また、アラーム付電子時計１では、リード端子７０のアーム部７４の先端のドーム状接点８２が、電池蓋３０の回転中心軸線Ｃｈに沿って位置するので、リード端子７０が圧電素子６０の内側表面電極にほぼ点接触するだけであるから、圧電素子６０の振動がリード端子７０によって規制される虞れが最小限に抑制され得る。また、電池蓋３０の回転中心軸線Ｃｈ上に位置する接点８２は電池蓋３０の着脱に際して電池蓋３０が中心軸線ＣｈのまわりでＣ１，Ｃ２方向に回転されても、該接点８２を接触面に沿って移動させるような力を実際上受けないか又はそのような力を受ける虞れが最小限に抑えられ得るから、リード端子７０が圧電素子６０の表面６２や電池２２の端子面に沿って位置ズレする虞れが少ない。更に、アラーム付電子時計１では、リード端子７０の基端部７５が該基端部７５と実質的に相補的形状の装着凹部４７内に位置し、基端部７５の面内における基端部７５の位置ズレが、凹部４７の側壁４７ａ，４７ｂ，４７ｃによって規制ないし実質的に禁止（阻止）されるから、仮に、リード端子７０の基端部７５に位置ズレを生じさせるような力を受けても、リード端子７０の位置ズレが生じる虞れが少なく、圧電素子６０上でリード端子７０の接点８２が擦れる虞れが少ない。い。従って、圧電素子６０の内側表面電極が削り取られて電気的接触が悪くなったり圧電素子６０及び放音板５０からなるダイアフラムないし膜の振動特性や振動の大きさ等が変動がしたりする虞れが少ない。
【００３０】
加えて、リード端子７０の接点８２がリード端子７０のアーム部７４の先端においてアーム部７４の延在方向に直交する方向の両側に延びた弾性変形可能な支持脚部７７，７８に支持されているので、リード端子７０の接点８２が該支持脚部７７，７８により安定に支持されて圧電素子６０の内側表面電極に押付けられ得、その反作用として、支持脚部７７，７８の先端接点部８７，８８が電池２２のプラス極２６の端面に弾性的に押付けられて、電気的接続が確保され得る。
【００３１】
このような状態で電池蓋３０が外装ケース１１に装着されると、圧電素子６０には、リード端子７０，２９を介して電圧がかかり、駆動信号伝達路となるリード端子２９からの駆動信号に応じて、延在平面に沿う方向での伸縮が起こり、放音板５０と共に膜振動し、アラーム音を発し得る。
【００３２】
以上においては、リード端子７０が電池２２側において二本の板バネ状支持脚部７７，７８で支持される例について説明したけれども、その代わりに、三本以上の支持脚部で支持されるようになっていても、中心軸線Ｃｈに沿って延びるコイルバネ等で支持されるようになっていてもよい。また、場合によっては、例えば所定の膜振動のモードでのノードの位置等でバネ状支持脚部７７，７８等が圧電素子６０の内側表面電極に接触するようにすると共に、中心軸線Ｃｈ上の接点８２を電池２２に接触させるようにしてもよい。
【００３３】
図示の例では、電池蓋３０の中心軸線Ｃｈは円形膜５０，６０の中心Ｃｍに対してずれているけれども、両者Ｃｈ，Ｃｍは一致していてもよい。
【００３４】
以上においては、腕時計型の電子装置の電池蓋にリード端子を取り付けた例を示したけれども、他の種類の電子装置の電池蓋に同様なリード端子を取りつけてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による好ましい一実施例のアラーム付電子時計の断面説明図（図２の（ａ）のＩ−Ｉ線断面に沿う方向で見たもの）。
【図２】図１のアラーム付電子時計の電池蓋の構造を説明したもので、（ａ）は電池蓋の底面説明図、（ｂ）は（ａ）のＩＩＢ−ＩＩＢ線断面説明図。
【符号の説明】
１アラーム付電子時計（アラーム付で腕時計型の電子装置）
２電子時計本体（電子装置本体）
２０電池収容凹部
２２ボタン型電池
３０電池蓋
５０放音板
６０圧電素子（板状圧電体）
７０リード端子

Claims

ボタン型電池を収容する電池収容凹部を備えた腕時計型の電子装置本体と、前記電池収容凹部の円形開口を閉じてボタン型電池を前記電池収容凹部内に保持すべく、前記電子時計本体に取外し可能に装着される電池蓋とを有する電子装置であって、前記電池蓋が、電池蓋本体と、該本体の内面に装着された音響信号発生用のダイアフラム状圧電素子と、前記電池蓋本体に取付けられ前記ボタン型電池の電極と前記圧電素子の表面電極とを電気的に接続するリード端子と、前記圧電素子の裏面電極に貼り付けられた放音板と接続される前記圧電素子の駆動信号を伝達する端子とを有する電子装置。
前記電池蓋本体が内面にリード端子取付凹部を備え、前記リード端子が該リード端子取付凹部と相補的形状の基端部において該凹部に嵌込まれて前記電池蓋本体に固定されている請求項１に記載の電子装置。
前記リード端子が前記電池蓋の半径方向に延びたビーム状アーム部を備え、該ビーム状アーム部のうち実質的に前記電池蓋の回転中心上に位置する先端部において圧電素子の内側表面電極に接触するように構成された請求項２に記載の電子装置。
前記リード端子のビーム状アーム部が、前記圧電素子の内側表面電極との接点を通り該ビーム状アーム部の延在方向に対して直角に両側に伸びた弾性支持脚部を備え、該支持脚部が両端部において前記ボタン型電池の電極に当接している請求項３に記載の電子装置。
前記リード端子のビーム状アーム部のうち圧電素子の内側表面電極に接触する先端部にドーム状の接点突起が形成されている請求項２から４までのいずれか一つの項に記載の電子装置。
電子装置が電子時計を含む請求項１から５までのいずれか一つの項に記載の電子装置。