JPH07297661A - 圧電共振子及び圧電共振子の共振周波数調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 平面形状が長方形の圧電板の長辺方向または
短辺方向に沿う伸縮振動を利用した圧電共振子におい
て、共振周波数を高めるように周波数調整可能なものを
提供する。 【構成】 平面形状が長方形の圧電板１２の両主面に共
振電極１３，１４を形成し、短辺方向に沿う伸縮振動を
利用した圧電共振子１１において、長辺方向に部分的に
切欠１５，１６を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧電共振子及びその共
振周波数の調整方法に関し、特に、共振周波数を高める
方向に共振周波数を調整し得る構造が備えられた圧電共
振子及び共振周波数の調整方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、圧電体を用いた種々の圧電共
振子が知られている。圧電共振子では、利用する共振周
波数にばらつきの少ないことが強く求められている。

【０００３】しかしながら、使用する圧電体において
は、分極度や加工寸法上のばらつきがあり、そのため、
得られた圧電共振子の共振周波数がばらつきがちである
という問題があった。また、圧電セラミックスを用いた
圧電共振子では、焼成条件や材料定数についてもばらつ
きが生じざるを得ず、従って加工工程におけるばらつき
が非常に小さい場合であっても、得られた圧電共振子に
ある程度の共振周波数のばらつきが生じがちであるとい
う問題があった。

【０００４】他方、市場においては、電子機器の高性能
化に伴って、使用する電子部品についてもその初期ばら
つき（公差）の低減がより強く求められてきている。例
えば、平面形状が長方形の圧電板の長辺方向または短辺
方向に沿った伸縮振動を利用した圧電共振子において
も、上記のような共振周波数の初期ばらつきの低減が強
く求められている。

【０００５】平面形状が長方形の圧電板を用いた上記圧
電共振子では、共振周波数は、長辺及び短辺の長さ寸法
により決定される。そして、上記圧電共振子の共振周波
数のばらつきを低減するために、従来、圧電共振子の
主面全体にゴム等の質量付加部材を加える方法、あるい
は主面中央部を切削したりする方法などが提案されて
いる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た質量を付加する方法や主面中央を切削したりする
方法は、いずれも圧電共振子の共振周波数を低下させる
ことにより共振周波数を調整するものである。従って、
目的とする共振周波数よりも低い側に共振周波数がばら
ついている場合には、対応できなかった。

【０００７】なお、上記圧電共振子において長辺方向ま
たは短辺方向の長さ寸法を小さくすることにより、共振
周波数を高めることは一応可能である。しかしながら、
圧電共振子の寸法を変更した場合には、同じ共振周波数
の圧電共振子でありながら、外形寸法が異なることにな
り、圧電共振子を収納するケースや、圧電共振子に接続
される他の部品の変更等の問題が生じ、現実的ではな
い。

【０００８】本発明の目的は、平面形状が長方形の圧電
板の長辺方向または短辺方向に沿う伸縮振動を利用した
圧電共振子において、共振周波数が所望の共振周波数よ
りも低い場合であっても、共振子の外寸を変更すること
なく、共振周波数を高めるように調整することを可能と
する構造を備えた圧電共振子及びそのような圧電共振子
の共振周波数の調整方法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電共振子は、
平面形状が長方形の圧電板の長辺対向または短辺方向に
沿う伸縮振動を利用した圧電共振子であって、利用する
前記伸縮振動の方向に対して直交する辺に部分的に切欠
を設けたことを特徴とする。

【００１０】好ましくは、上記切欠は、伸縮振動の方向
に対して直交する対向２辺に形成され、それによって、
一辺のみに形成された場合よりも、さらに共振周波数を
高めることが可能となる。

【００１１】また、本発明の圧電共振子の共振周波数調
整方法は、平面形状が長方形の圧電板の長辺方向または
短辺方向に沿う伸縮振動を利用した圧電共振子の共振周
波数調整方法であって、利用する前記伸縮振動の方向に
対して直交する辺に部分的に切欠を形成することによ
り、共振周波数を高める方向に調整することを特徴とす
る。

【００１２】

【作用】本願発明者は、上記課題を達成すべく検討した
結果、平面形状が長方形の圧電板を用いた圧電共振子に
おいて、利用する伸縮振動の方向に対して直交する辺
に、上記のように切欠を形成すれば、共振周波数を高め
得ることを見い出し、本発明を成すに至った。すなわ
ち、本発明は、本願発明者により実験的に確かめられた
ものである。

【００１３】なお、正方形板の共振子については、辺に
切り込みを形成することにより、共振周波数を低め得る
ことが知られている（特公昭４３−２８２１１）。しか
しながら、この先行技術に記載の方法は、共振周波数を
低下させる方向に共振周波数を調整するものにすぎず、
本願発明とは全く異なるものであることを指摘してお
く。

【００１４】

【実施例の説明】図１は、本発明の前提となる平面形状
が長方形の圧電共振子を示す斜視図である。圧電共振子
１は、平面形状が長方形の圧電板２の両主面に共振電極
３，４を全面に形成した構造を有する。圧電板２は、例
えば圧電セラミックスからなり、厚み方向に分極軸が揃
うように分極処理されている。

【００１５】共振電極３，４から交流電圧を印加するこ
とにより、圧電共振子１は種々の振動モードで振動す
る。この例では、短辺方向に平行な方向に伸縮振動する
振動が強く励起され、従ってその方向の振動モードを利
用した共振子が構成される。

【００１６】本実施例の圧電共振子は、上述した平面形
状が長方形の圧電共振子１に対し、利用する振動モード
の振動方向と直交する辺に部分的に切欠を設けた構造を
有する。

【００１７】図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施
例に係る圧電共振子を示す斜視図及び平面図である。圧
電共振子１１は、平面形状が矩形の圧電板の長辺部分に
切欠１５，１６を形成してなる圧電板１２を用いて構成
されている。圧電板１２は、例えば圧電セラミックスな
どの圧電材料により構成されており、かつ厚み方向に分
極軸が揃うように分極処理されている。

【００１８】共振電極１３，１４が、上記圧電板１２の
両主面の全面に形成されている。共振電極１３，１４か
ら交流電圧を印加することにより、圧電共振子１と同様
に、短辺に平行な方向に伸縮する振動が強く励起され
る。

【００１９】本実施例では、上記短辺に沿う伸縮振動に
直交する辺、すなわち長辺に切欠１５，１６が形成され
ている。切欠１５，１６は、平面形状が半円を描くよう
な形状に形成されており、本実施例の圧電共振子１１で
は、切欠１５，１６が形成されているため、図１に示し
た圧電共振子１に比べて共振周波数を高めることができ
る。これを、具体的な実験例に基づき説明する。

【００２０】まず、比較のために、図１に示した圧電共
振子１を作製した。圧電板２としてチタン酸ジルコン酸
鉛よりなり、長辺の寸法ａ＝２．８４ｍｍ、短辺の寸法
ｂ＝２．０３ｍｍ及び厚み０．３５ｍｍの圧電共振子１
を作製した。なお、共振電極３，４は、銀を付与するこ
とにより形成した。

【００２１】上記のようにして得た従来例の圧電共振子
１の共振周波数、共振抵抗、反共振周波数、共振周波数
と反共振周波数との差ΔＦを測定した。結果を下記の表
１に示す。

【００２２】次に、上述した従来例の圧電共振子の対向
し合っている２つの長辺において、図２に示す直径０．
２ｍｍの半円形状となる平面形状を有する切欠１５，１
６を形成し、実施例１の圧電共振子１１を形成した。な
お、切欠の形成は、ダイヤモンド砥石を用いて切削する
ことにより行った。

【００２３】さらに、上述した従来例の圧電共振子の一
方の長辺にダイヤモンド砥石を用いて同じく直径０．２
ｍｍの半円となる切欠１５を形成し、すなわち図３に示
した圧電共振子１７（実施例２）を作製した。

【００２４】上記のようにして得た実施例１及び実施例
２の圧電共振子についても、共振周波数、共振抵抗、反
共振周波数、共振周波数と反共振周波数との差ΔＦを測
定した。結果を下記の表１に示す。

【００２５】

【表１】

【００２６】表１から明らかなように、従来例の圧電共
振子に比べて、実施例１，２の圧電共振子では、共振周
波数を高め得ることがわかる。また、実施例１と実施例
２との比較から、対向２辺に切欠を形成することによ
り、１つの長辺に切欠を形成した場合よりも、共振周波
数をさらに高め得ることがわかる。また、共振周波数と
反共振周波数の差ΔＦ等の他の共振特性については、実
施例１及び実施例２の圧電共振子のいずれにおいても、
従来例の圧電共振子と大差ないことがわかる。なお、反
共振周波数は、共振周波数と共に上昇することになる。
従って、平面形状が長方形の圧電共振子において、利用
する振動の方向と直交する辺に切欠を形成することによ
り、共振周波数を高める方向に周波数を調整し得ること
がわかる。

【００２７】上記のように、幅方向すなわち短辺方向に
沿う振動の共振周波数を高め得るように調整することが
できるのは、上記共振周波数が短辺の長さ寸法により決
定されるものであるが、切欠を設けることにより、圧電
共振子の短辺方向の等価的な寸法が見かけ上小さくされ
ることによると考えられる。

【００２８】なお、上記実施例では、切欠１５，１６
は、ダイヤモンド砥石により圧電板を切削することによ
り形成されていたが、他にレーザにより圧電板を部分的
に焼ききる方法や、ブロック状の圧電体にダイサー等に
より切欠を形成した後スライスする方法など、任意の方
法で切欠を形成することができる。

【００２９】また、上記実施例では、平面形状が半円型
の切欠１５，１６を示したが、図４（ａ）及び（ｂ）に
それぞれ示すように、平面形状がＶ字状あるいは矩形の
切欠２５，２６，３５，３６を形成してもよい。

【００３０】さらに、上記実施例では、利用する振動が
平面形状が長方形の圧電板の短辺方向に沿う伸縮振動で
あったが、長辺方向に沿う伸縮振動を利用した圧電共振
子にも本発明を適用することができ、同様に共振周波数
を高めることができる。

【００３１】また、本発明の圧電共振子には、公知の動
吸振現象を利用した動吸振部を連結し、それによって、
動吸振部までの部分に振動エネルギーを閉じ込めること
もできる。

【００３２】

【発明の効果】以上のように、本発明の圧電共振子及び
共振周波数調整方法によれば、利用する伸縮振動の方向
に対して直交する辺に、部分的に切欠が形成されている
ため、平面形状が長方形の圧電板の長辺方向または短辺
方向に沿う伸縮振動を利用した圧電共振子の共振周波数
を高めるように調整することができる。よって、本発明
を利用することにより、目的とする共振周波数の圧電共
振子を確実に提供することができ、圧電共振子の共振周
波数のばらつきを低減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を成す前提となった従来の圧電共振子を
示す斜視図。

【図２】（ａ）及び（ｂ）は、本発明の一実施例に係る
圧電共振子の斜視図及び平面図。

【図３】実施例２の圧電共振子を示す平面図。

【図４】（ａ）及び（ｂ）は、切欠の形状の変形例を説
明するための圧電共振子の各平面図。

【符号の説明】

１１…圧電共振子 １２…圧電板 １３，１４…共振電極 １５，１６…切欠 １７…圧電共振子 ２５，２６，３５，３６…切欠

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平面形状が長方形の圧電板の長辺方向ま
   たは短辺方向に沿う伸縮振動を利用した圧電共振子であ
   って、 利用する前記伸縮振動の方向に対して直交する辺に部分
   的に切欠を設けたことを特徴とする、圧電共振子。
2. 【請求項２】 平面形状が長方形の圧電板の長辺方向ま
   たは短辺方向に沿う伸縮振動を利用した圧電共振子の共
   振周波数調整方法であって、 利用する前記伸縮振動の方向に対して直交する辺に部分
   的に切欠を形成することにより、共振周波数を高める方
   向に調整することを特徴とする、共振周波数の調整方
   法。