JPH085385A - 圧電振動子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電振動子の振動の節点線上で支持する軟弾
性体の形状を対称性の良い均一なものとし、電気特性の
優れた圧電振動子の製造方法を提供する。 【構成】 円柱状の圧電振動子１は両端を各２個ローラ
ー１６で支持され、平面状のスクリーン１７が圧電振動
子１の外周面の上部で適当な面圧で接している。スキー
ジ１８を水平方向に移動させると、スクリーン１７は圧
電振動子１を回転させながら、圧電振動子１の振動の節
点線上に、粘性のあるシリコーンでリング状の軟弾性体
が曲面印刷される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、カメラ一体型ＶＴＲの
手振れ防止や自動車のナビゲーションシステム等に用い
られるジャイロスコープ用振動子に関し、特に、棒状屈
曲振動子を用いた圧電振動ジャイロに使用される圧電振
動子の製法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】圧電振動ジャイロは、振動している物体
に回転角速度が与えられると、その振動方向と直角な方
向にコリオリ力を生ずる力学現象を利用したジャイロス
コープである。

【０００３】一般に、互いに直交する２つの異なる方向
の振動を励振と検出が可能であるように構成した振動系
において、一方（駆動側）の振動系を励振した状態で、
振動子自身を２つの振動面が交わる線と平行な軸を中心
軸として回転させると、上述のコリオリ力の作用によ
り、この振動と直角な方向に力が働き、他方（検出側）
の振動系が励振される。

【０００４】ここで、検出側の振動の大きさは、駆動側
の振動系の振動の大きさと、振動子を回転させた場合の
回転角速度に比例する。従って、駆動側の振動系の振動
の大きさ、即ち、この振動子に設けられた駆動側の電極
へ印加する入力電圧を一定にすることによって、検出側
の電極から発生する電圧の大きさから回転角速度の大き
さを求めることが出来る。

【０００５】図４は、従来の圧電振動ジャイロに用いら
れている圧電振動子の構造を示す概略図である。この圧
電振動子は、図４（ａ）の外観斜視図、図４（ｂ）の中
央断面図に示すように、圧電セラミックス円柱１（以
下、圧電振動子と称する）の外周面上の円周を６等分す
る位置に、その長手方向と平行な６個の帯状電極２，
３，４，５，６，７が形成されている。６個の帯状電極
２，３，４，５，６，７は、円周に沿って一つおきに、
その両端を接続電極８−１，８−２に接続されている。
これら帯状電極２，３，４，５，６，７は、曲面にスク
リーン印刷で直接形成するか、あるいはメッキ等で全面
に形成した後、不要部分をフォトエッチングにより除去
することによって、容易に製造される。電極を形成した
後、これらの帯状電極は、互いに一つおきに接続され、
２端子として分極処理が施される。前記６個の帯状電極
２〜７のうち、円周に沿って一つおきの帯状電極２，
４，６は、接続電極８−１，８−２により接続され、共
通アース電極となる。残りの帯状電極のうち、帯状電極
３は駆動電極となり、帯状電極５，７は検出用電極とな
り、圧電振動子となる。

【０００６】図５は、分極された圧電振動子１にリード
線を接続した状態を示す斜視図である。この圧電振動子
１には、共通アース電極２，４，６からリード線９−
１，駆動電極３からリード線９−２、検出用電極５，７
（図示せず）からリード線９−３，９−４の計４本のリ
ード線が接続される。

【０００７】図６は、リード線が接続された圧電振動子
を保持・固定するホルダーの斜視図である。ホルダー１
０には、圧電振動子を保持・固定する断面半円形の溝１
１があり、更に、溝１１内には、溝１１の円周方向にホ
ルダー１０の底面に貫通するスリット１２が２個設けて
ある。このスリットの位置は、圧電振動子の振動の節点
線上になっている。更に、スリト１２の両端には支柱１
３があり、支柱１３内部には、圧電振動子の帯状電極と
電気的に接続するコの字状の端子１４が埋設されてい
る。端子１４の両端部は、支柱１３上部と溝１１に平行
な両側面に露出している。支柱１３上部に露出している
端子１４端部は、圧電振動子の電極との接続に、両側面
に露出している端子１４の端部は回路基板との接続に使
用される。

【０００８】図７は、ホルダーに圧電振動子を固定し、
電極と端子を接続した状態を示す斜視図である。ホルダ
ー１０の断面が、半円形の溝１１内に図５の圧電振動子
１を配して、図６に示すスリット１２のホルダー底面の
開口から軟弾性体のシリコーン接着剤を注入して接着・
固定する。接着後、リード線９−１，９−２，９−３，
９−４と支柱１３の上部に露出している端子１４を接続
して、圧電振動子が完成する。この後、電子回路基板に
接続されて圧電振動ジャイロとなる。

【０００９】次に、もう一つの従来の圧電振動子の組み
立て方法を示す。

【００１０】図８は、圧電振動子の振動の節点線上に挿
入されるシリコンゴム等で成型された軟弾性体のリング
である。図８（ａ）は、軟弾性体のリングの平面図で、
図８（ｂ）は断面図である。図８（ａ）、図８（ｂ）に
示すように、軟弾性体のリング１５の中央の圧電振動子
が挿入される挿通孔１５ａの内周面は、テーパー部１５
ｂがあり、最小内径は、圧電振動子の外径より僅かに小
さくしてある。

【００１１】図９は、圧電振動子に軟弾性体のリングを
挿通した状態を示す斜視図である。図９に示すように、
表面に帯状電極を施した円柱状圧電振動子１の振動の節
点線上に、軟弾性体のリング１５が挿通されている。

【００１２】図１０は、軟弾性体のリングを挿通した圧
電振動子をホルダーに組み込んだ状態を示す斜視図であ
る。図１０に示すように、軟弾性体のリング１５を挿通
した圧電振動子１は、軟弾性体のリングの外径より僅か
に小さい挿通孔１０ｃを有し、軟弾性体のリングの幅に
ほぼ等しい板厚の側板１０ｂを両端に有したホルダー１
０ａに組み込まれる。図１０（ｂ）は、側板１０ｂの挿
通孔１０ｃ部の縦断面図である。図１０（ｂ）に示すよ
うに、圧電振動子１は、軟弾性体のリング１５を介して
側板１０ｂの挿通孔１０ｃで保持されている。軟弾性体
のリング１５の挿通孔の内周面のテーパー部１５ｂと、
圧電振動子１の表面には隙間１９があり、この隙間１９
にシリコーン等の接着剤を注入し、接着・固定される。
接着剤が硬化して圧電振動子１が固定された後、電極と
ホルダー１０ａの両端の側板１０ｂの上部に露出してい
る端子１４ａとをリード線で接続して、圧電振動子が完
成する（図１０ではリード線を省略）。この後、電子回
路基板に接続されて圧電振動ジャイロとなる。

【００１３】圧電振動子は、上述のような工程で組み立
てられるが、次のような問題点がある。圧電振動子を振
動の節点線上で支持する必要条件として、適度な軟度の
弾性体を節点接上に均一な寸法で形成する必要がある。
又、検出する振動の方向に対して、軟弾性体が圧電振動
子の軸に対して対称な形状でなければならない。

【００１４】これらの必要条件に対して、従来品の前例
では、ホルダー底面のスリットの開口から軟弾性体のシ
リコーン接着剤を注入して接着・固定するため、圧電振
動子の節点線上の軟弾性体は円柱の外周面の半周部だけ
となり、圧電振動子の径方向である振動方向に対して対
称とはならない。又、軟弾性体は均一な形状にはならな
い。次に、従来品の後例の場合では、軟弾性体のリング
は均一な形状であるが、圧電振動子をリング中央の挿通
孔に挿入すると、リングは変形してしまう。又、圧電振
動子と、軟弾性体のリングの内周面のテーパー部でシリ
コーン等の接着剤で接着・固定するが、接着剤を圧電振
動子の外周面の３６０°に均一に接着剤を注入すること
は難しく、均一にはならない。このように圧電振動子の
節点線上で支持する軟弾性体が、圧電振動子の軸に対し
て非対称だったり、均一な形状でない場合、検出する振
動の振動方向に対して圧電振動子の振動にずれが生じ、
２つの検出側の端子の出力電圧のバランスがくずれてし
まうという問題がある。この２つの検出側の端子の出力
電圧は、電子回路の回路素子を調整してバランスを取る
ことが可能ではあるが、温度が変化した場合バランスが
くずれてしまい完全な対策とはならない。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、前述
した従来の圧電振動子を支持する軟弾性体の欠点をなく
し、均一で対称性の良い形状の軟弾性体とし、温度特性
等の電気特性の優れた圧電振動子の製造方法を提供する
ことにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、円柱長
手方向表面に複数の帯状電極を有した円柱状圧電振動子
と、該円柱状圧電振動子を保持・固定するホルダーとか
ら成る圧電振動子において、前記円柱状圧電振動子の振
動の節点線上に、一定の幅と厚さの軟弾性体を印刷し、
断面半円形の溝を有した前記ホルダーに前記軟弾性体を
固着させたことを特徴とした圧電振動子の製造方法であ
る。

【００１７】

【作用】本発明では、円柱状圧電振動子の振動の節点線
上に、一定の幅と厚さの軟弾性体を印刷し、軟弾性体が
硬化する前に断面半円形の溝を有したホルダーに配して
固定する製造方法であり、圧電振動子を支持する軟弾性
体は均一で対称性の良い形状となり、電気特性に優れ、
ばらつきの少ない圧電振動子が可能となる。

【００１８】

【実施例】本発明の実施例について図面を用いて説明す
る。

【００１９】図１は、本発明の圧電振動子の振動の節点
線上に軟弾性体をスクーリン印刷法にて印刷する方法を
示す略図である。図１（ａ）がスクリーン印刷方法を示
す原理図で、図１（ｂ）が軟弾性体を印刷した圧電振動
子の外観を示す斜視図である。図１（ａ）に示すよう
に、予め電極を施した円柱状の圧電振動子１の両端を各
２個ローラー１６で支持し、平面状のスクリーン１７を
圧電振動子１の外周面の上部に適当な面圧で当てる。こ
の状態でスキージ１８を水平方向に移動させると、スク
リーン１７が圧電振動子１を回転させながら粘性のある
シリコーンをスクリーン１７を通して、圧電振動子１の
節点線上に軟弾性体のリング１５ｃが曲面印刷される。
印刷されるシリコーンのリング１５ｃの位置、幅は、ス
クリーン１７により決められるため均一で、寸法精度の
良い印刷が出来る。図１（ｂ）は、スクリーン印刷を完
了した圧電振動子１の外観図である。図１（ｂ）に示す
ように、印刷されたシリコーン軟弾性体のリング１５ｃ
は未硬化であるが、印刷時の形状を保っている。図２
は、シリコーン軟弾性体のリングを印刷した圧電振動子
をホルダーに固定する方法を示す斜視図である。図２に
示すように、圧電振動子１の振動の節点線上に印刷した
シリコーンのリング１５ｃが未硬化で、接着可能な状態
のまま、断面が半円形の溝１１を有したホルダー１０内
に圧電振動子１を位置決めして配置する。図３は、圧電
振動子をホルダーに固定した状態を示す斜視図である。
図３に示すように、圧電振動子１は軟弾性体のシリコー
ンのリング１５ｃを介してホルダー１０に固定されてい
る。この後、圧電振動子の節点線上近傍の電極と、ホル
ダー１０の端子１４とをリード線で接続して圧電振動子
が完成する（図３はリード線を省略）。

【００２０】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、圧電
振動子の振動の節点線上で支持する軟弾性体の形状は均
一で振動方向に対し圧電振動子の軸に対称となるため、
電気特性の優れた製品歩留の良い圧電振動子の製造が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法である圧電振動子の表面に軟弾性
体を印刷する方法を示す斜視図、図１（ａ）はスクリー
ン印刷の原理図、図１（ｂ）は印刷後の圧電振動子の外
観図。

【図２】本発明の圧電振動子をホルダーに固定する方法
を示す斜視図。

【図３】本発明の圧電振動子をホルダーに固定した状態
を示す斜視図。

【図４】従来の圧電振動子の構造を示す概略図、図４
（ａ）は外観斜視図、図４（ｂ）は中央断面図。

【図５】従来の圧電振動子の帯状電極にリード線を接続
した状態を示す斜視図。

【図６】従来の圧電振動子を保持・固定するホルダーの
斜視図。

【図７】従来の圧電振動子をホルダーに固定し、電極と
端子を接続した状態を示す斜視図。

【図８】もう一つの従来の圧電振動子を保持する軟弾性
体のリングを示す図、図８（ａ）は平面図、図８（ｂ）
は断面図。

【図９】従来の圧電振動子に軟弾性体のリングを挿通し
た状態を示す斜視図。

【図１０】従来の圧電振動子をホルダーに固定した状態
を示す斜視図、図１０（ａ）は外観斜視図、図１０
（ｂ）はホルダーの挿通孔部の縦断面図。

【符号の説明】

１ 圧電セラミックス円柱（圧電振動子） ２，３，４，５，６，７ 帯状電極 ８−１，８−２ 接続電極 ９−１，９−２，９−３，９−４ リード線 １０，１０ａ ホルダー １０ｂ 側板 １０ｃ （側板の）挿通孔 １１ 溝 １２ スリット １３ 支柱 １４，１４ａ 端子 １５ （成型体の軟弾性体の）リング １５ａ （リングの）挿通孔 １５ｂ テーパー部 １５ｃ （印刷成形体の軟弾性体の）リング １６ ローラー １７ スクリーン １８ スキージ １９ 隙間

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０３Ｈ 9/17 Ｈ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 円柱長手方向表面に複数の帯状電極を有
   した円柱状圧電振動子と、該円柱状圧電振動子を保持・
   固定するホルダーとから成る圧電振動子において、前記
   円柱状圧電振動子の振動の節点線上に、一定の幅と厚さ
   の軟弾性体を印刷し、断面半円形の溝を有した前記ホル
   ダーに前記軟弾性体を固着させたことを特徴とする圧電
   振動子の製造方法。