JPS625366B2 - - Google Patents
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- JPS625366B2 JPS625366B2 JP15018378A JP15018378A JPS625366B2 JP S625366 B2 JPS625366 B2 JP S625366B2 JP 15018378 A JP15018378 A JP 15018378A JP 15018378 A JP15018378 A JP 15018378A JP S625366 B2 JPS625366 B2 JP S625366B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H3/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators
- H03H3/007—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks
- H03H3/02—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks
- H03H3/04—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of impedance networks, resonating circuits, resonators for the manufacture of electromechanical resonators or networks for the manufacture of piezoelectric or electrostrictive resonators or networks for obtaining desired frequency or temperature coefficient
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Piezo-Electric Or Mechanical Vibrators, Or Delay Or Filter Circuits (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は音叉型振動子に関する。
第１図は、従来の音叉型水晶振動子の斜視図と
音叉腕の振動方向を示す。１はある時刻における
音叉腕の振動方向、２は1/2周期後の音叉腕の振
動方向を示す。この振動子の共振周波数温度特性
は室温に頂点を有する温度についての二次曲線と
なる。その二次係数、即ち、二次温度係数は−35
×10-9／℃である。この振動子は低周波であるた
め消費電力が少く、電子腕時計に使われることが
多いが温度変化による共振周波数の変化が大きい
ため、時間精度をある程度以上向上させることが
難しい。そこで、誘電体を用いたコンデンサーや
サーミスタ等の感温素子を使つて振動子の共振周
波数温度特性を補償することが行われてきたが、
振動子の特性と感温素子の特性をうまく一致させ
ることが難しいため、量産した場合、補償する前
よりも精度が悪化するものもでてしまうという欠
点があつた。また、室温で共振周波数温度特性の
変化が非常に少ないATカツトの水晶振動子が使
われたが、共振周波数が高いため消費電力が増大
してしまい、電池寿命が短かくなるという欠点が
あつた。
音叉腕の振動方向を示す。１はある時刻における
音叉腕の振動方向、２は1/2周期後の音叉腕の振
動方向を示す。この振動子の共振周波数温度特性
は室温に頂点を有する温度についての二次曲線と
なる。その二次係数、即ち、二次温度係数は−35
×10-9／℃である。この振動子は低周波であるた
め消費電力が少く、電子腕時計に使われることが
多いが温度変化による共振周波数の変化が大きい
ため、時間精度をある程度以上向上させることが
難しい。そこで、誘電体を用いたコンデンサーや
サーミスタ等の感温素子を使つて振動子の共振周
波数温度特性を補償することが行われてきたが、
振動子の特性と感温素子の特性をうまく一致させ
ることが難しいため、量産した場合、補償する前
よりも精度が悪化するものもでてしまうという欠
点があつた。また、室温で共振周波数温度特性の
変化が非常に少ないATカツトの水晶振動子が使
われたが、共振周波数が高いため消費電力が増大
してしまい、電池寿命が短かくなるという欠点が
あつた。
そこで、低周波で共振周波数の温度による変化
の少ない水晶振動子が必要となつてきたが、これ
は音叉型振動子の中に存在する二つの異なつた振
動モードを結合させることにより可能となる。
の少ない水晶振動子が必要となつてきたが、これ
は音叉型振動子の中に存在する二つの異なつた振
動モードを結合させることにより可能となる。
以下、この振動子を結合音叉型振動子と呼ぶ。
特に圧電体として水晶を用いた場合には結合音
叉型水晶振動子と呼ぶ。
叉型水晶振動子と呼ぶ。
この結合音叉型振動子の概要を結合音叉型水晶
振動子の一具体例を基に説明する。
振動子の一具体例を基に説明する。
第２図は水晶原石からの切り出し方を示す。
Ｘ、Ｙ、Ｚ軸は電気軸、機械軸、光軸を示す。
Ｘ軸まわりに角度θ回転した板から音叉腕が
Y′軸方向を向くように切り出す。この振動子に
第１図の振動子と同じ電極を付けて励振すると、
第１図の例と同じく屈曲振動が生じる。一方、音
叉腕の長さ方向の中心を軸とする捩り振動が生じ
る。
Y′軸方向を向くように切り出す。この振動子に
第１図の振動子と同じ電極を付けて励振すると、
第１図の例と同じく屈曲振動が生じる。一方、音
叉腕の長さ方向の中心を軸とする捩り振動が生じ
る。
以下、屈曲振動の基本振動をF0、捩り振動の
基本振動をT0と略す。また、F0の共振周波数を
F0f、T0の共振周波数をT0fと略す。F0fをT0fに
近づけると結合現象が生じる。
基本振動をT0と略す。また、F0の共振周波数を
F0f、T0の共振周波数をT0fと略す。F0fをT0fに
近づけると結合現象が生じる。
第３図はカツトアングルθがθ０のときの結合
領域のモードチヤートである。横軸は振動子の厚
み、縦軸は共振周波数である。周波数が厚みに依
存せず一定の線は純粋のF0のF0f、周波数が厚み
に対しほぼ線型に変化している線は純粋のT0の
T0fを示す。丸でかこんだ領域が結合の生じた領
域である。第２図のカツトアングルθをある値θ
０とし、結合音叉型水晶振動子の厚みを変化させ
るとT0と結合したF0の共振周波数温度特性が変
化する。実際に用いる厚みはt′よりも薄い厚みを
使う。
領域のモードチヤートである。横軸は振動子の厚
み、縦軸は共振周波数である。周波数が厚みに依
存せず一定の線は純粋のF0のF0f、周波数が厚み
に対しほぼ線型に変化している線は純粋のT0の
T0fを示す。丸でかこんだ領域が結合の生じた領
域である。第２図のカツトアングルθをある値θ
０とし、結合音叉型水晶振動子の厚みを変化させ
るとT0と結合したF0の共振周波数温度特性が変
化する。実際に用いる厚みはt′よりも薄い厚みを
使う。
第４図は、結合したときの厚みに対するF0fの
一次温度係数α、二次温度係数β、三次温度係数
γを示す。カツトアングルはθ０である。横軸は
厚み、縦軸は一次、二次、三次温度係数α，β，
γを示し、各々のスケールは10-6／℃、10-8／℃
２、10-10／℃３のオーダである。ここで、一
次、二次、三次温度係数α，β，γは、温度Ｔの
関数として共振周波数をｆ（Ｔ）と書いたとき、
ｆ（Ｔ）を温度Ｔでテーラー展開した係数に相当
する。即ち、 α≡f′（20）／ｆ（20）、 β≡f″（20）／（2f（20））、 γ≡ｆ（20）／（6f（20）） とおいたとき、 ｆ（Ｔ）〓ｆ（20）＋ｆ（20）α（Ｔ−20）＋ｆ（20）β（Ｔ−20）2＋ｆ（20）γ（Ｔ−20）3 と書ける。第４図から、一次、二次温度係数α，
βが零となる厚みt0が存在するわけである。
一次温度係数α、二次温度係数β、三次温度係数
γを示す。カツトアングルはθ０である。横軸は
厚み、縦軸は一次、二次、三次温度係数α，β，
γを示し、各々のスケールは10-6／℃、10-8／℃
２、10-10／℃３のオーダである。ここで、一
次、二次、三次温度係数α，β，γは、温度Ｔの
関数として共振周波数をｆ（Ｔ）と書いたとき、
ｆ（Ｔ）を温度Ｔでテーラー展開した係数に相当
する。即ち、 α≡f′（20）／ｆ（20）、 β≡f″（20）／（2f（20））、 γ≡ｆ（20）／（6f（20）） とおいたとき、 ｆ（Ｔ）〓ｆ（20）＋ｆ（20）α（Ｔ−20）＋ｆ（20）β（Ｔ−20）2＋ｆ（20）γ（Ｔ−20）3 と書ける。第４図から、一次、二次温度係数α，
βが零となる厚みt0が存在するわけである。
従つて、このときの共振周波数温度特性は、温
度について三次関数となる。
度について三次関数となる。
第５図は、結合音叉型水晶振動子と従来の音叉
型水晶振動子の共振周波数温度特性を示す。横軸
は温度、縦軸はΔｆ／ｆ（≡（ｆ（Ｔ）−ｆ
（20）））／ｆ（20））を示す。３は結合音叉型水晶
振動子を共振周波数温度特性、４は従来の音叉型
水晶振動子の共振周波数温度特性を示す。０℃〜
40℃の温度範囲での共振周波数変化は従来の音叉
型水晶振動子の1/10程度である。また、音叉型で
あることから共振周波数は低周波で100KHz前後
である。F0の代りに屈曲振動の第１高調波を用
いても200KHz前後で、共に低周波である。
型水晶振動子の共振周波数温度特性を示す。横軸
は温度、縦軸はΔｆ／ｆ（≡（ｆ（Ｔ）−ｆ
（20）））／ｆ（20））を示す。３は結合音叉型水晶
振動子を共振周波数温度特性、４は従来の音叉型
水晶振動子の共振周波数温度特性を示す。０℃〜
40℃の温度範囲での共振周波数変化は従来の音叉
型水晶振動子の1/10程度である。また、音叉型で
あることから共振周波数は低周波で100KHz前後
である。F0の代りに屈曲振動の第１高調波を用
いても200KHz前後で、共に低周波である。
従つて、結合音叉型水晶振動子を電子腕時計に
用いれば、長寿命、高精度な腕時計を実現でき
る。
用いれば、長寿命、高精度な腕時計を実現でき
る。
結合音叉型水晶振動子の共振周波数温度特性は
カツトアングル、外形寸法に依存する。特に外形
寸法には大きく依存する。従つてこの振動子を量
産すると、加工精度の限界からくるばらつきによ
て共振周波数温度特性もばらついてしまい、従来
の音叉型水晶振動子の共振周波数温度特性よりも
悪化してしまう。カツトアングルのばらつきは±
３分以内に抑えれば実用上問題は少なく、この程
度のカツトアングル精度を出すことは可能であ
る。従つて、結合音叉型水晶振動子を実用化する
ためには、特に外形寸法のばらつきを何らかの方
法により修正しなければならない。このことは、
結合音叉型水晶振動子に限らず、結合音叉型振動
子についても言えることである。
カツトアングル、外形寸法に依存する。特に外形
寸法には大きく依存する。従つてこの振動子を量
産すると、加工精度の限界からくるばらつきによ
て共振周波数温度特性もばらついてしまい、従来
の音叉型水晶振動子の共振周波数温度特性よりも
悪化してしまう。カツトアングルのばらつきは±
３分以内に抑えれば実用上問題は少なく、この程
度のカツトアングル精度を出すことは可能であ
る。従つて、結合音叉型水晶振動子を実用化する
ためには、特に外形寸法のばらつきを何らかの方
法により修正しなければならない。このことは、
結合音叉型水晶振動子に限らず、結合音叉型振動
子についても言えることである。
本発明の目的は、量産時に生ずるカツトアング
ルのばらつきと外形寸法のばらつきが修正された
結合音叉型振動子を提供することにある。
ルのばらつきと外形寸法のばらつきが修正された
結合音叉型振動子を提供することにある。
第６図は本発明の一具体例である結合音叉型水
晶振動子の斜視図である。５はF0とT0の結合を
利用した結合音叉型水晶振動子本体、６は電極、
７はプラグ、８は音叉腕先端に蒸着された銀、９
は音叉腕の根本付近に蒸着された銀である。
晶振動子の斜視図である。５はF0とT0の結合を
利用した結合音叉型水晶振動子本体、６は電極、
７はプラグ、８は音叉腕先端に蒸着された銀、９
は音叉腕の根本付近に蒸着された銀である。
第６図の結合音叉型水晶振動子は、カツトアン
グルがθ０、振動子の長さがL0、幅がW0、音叉
腕長がl0、音叉腕がw0、厚みがt0のとき、F0fの
温度変化による変化が最も少なく、F0fも指定の
値に一致するのだが、カツトアングル、外形寸法
のばらつきによりF0fの温度特性、F0fの値がばら
ついてしまう。このF0fの温度特性、F0fの値のば
らつきを修正するために銀８，９が蒸着されるの
である。従来の音叉型水晶振動子においても音叉
腕先端に銀等の金属を錘りとして蒸着されたが、
これは共振周波数調整のために行なわれたもので
ある。
グルがθ０、振動子の長さがL0、幅がW0、音叉
腕長がl0、音叉腕がw0、厚みがt0のとき、F0fの
温度変化による変化が最も少なく、F0fも指定の
値に一致するのだが、カツトアングル、外形寸法
のばらつきによりF0fの温度特性、F0fの値がばら
ついてしまう。このF0fの温度特性、F0fの値のば
らつきを修正するために銀８，９が蒸着されるの
である。従来の音叉型水晶振動子においても音叉
腕先端に銀等の金属を錘りとして蒸着されたが、
これは共振周波数調整のために行なわれたもので
ある。
本発明において、振動子の２ケ所に錘りを付加
することが必要である理由を以下に述べる。尚、
音叉型振動子は、音叉腕が２本見える側から見る
と、２本の音叉腕から等距離の線に関して対称で
あるから、対称な片側について、錘りを付加する
場所の数を数えることにする。
することが必要である理由を以下に述べる。尚、
音叉型振動子は、音叉腕が２本見える側から見る
と、２本の音叉腕から等距離の線に関して対称で
あるから、対称な片側について、錘りを付加する
場所の数を数えることにする。
第７図は、カツトアングルがθ０、外形寸法の
長さがL0、幅がW0、音叉腕長がl0、音叉腕幅が
w0のときの厚みｔに対する結合領域のモードチ
ヤートである。横軸は振動子の厚み、縦軸は共振
周波数である。２本の曲線は第３図の２本の曲線
と同じである。振動子のカツトアングル、長さ、
幅、音叉腕長、音叉腕幅がばらつきなく、θ０，
L0，W0，l0，w0に等しければ、厚みを変えるこ
とにより、F0fとT0fは２本の曲線上にのる。
長さがL0、幅がW0、音叉腕長がl0、音叉腕幅が
w0のときの厚みｔに対する結合領域のモードチ
ヤートである。横軸は振動子の厚み、縦軸は共振
周波数である。２本の曲線は第３図の２本の曲線
と同じである。振動子のカツトアングル、長さ、
幅、音叉腕長、音叉腕幅がばらつきなく、θ０，
L0，W0，l0，w0に等しければ、厚みを変えるこ
とにより、F0fとT0fは２本の曲線上にのる。
そして厚みがt0のときはF0fは点Ａに、T0fは点
Ｂにあり、この厚みのときF0fの温度変化による
変化が最も小さく、F0fも指定の値に一致する。
従つて、この場合はF0fの温度特性、F0fの調整の
必要はなく、そのままで完成品となる。
Ｂにあり、この厚みのときF0fの温度変化による
変化が最も小さく、F0fも指定の値に一致する。
従つて、この場合はF0fの温度特性、F0fの調整の
必要はなく、そのままで完成品となる。
ところが、量産時に、カツトアングル、長さ、
幅、厚み、音叉腕長、音叉腕幅がL0，W0，t0，
l0，w0から若干ずれたとする。そして、そのとき
のF0fは点Ｃに、T0fは点Ｄにあるとする。
幅、厚み、音叉腕長、音叉腕幅がL0，W0，t0，
l0，w0から若干ずれたとする。そして、そのとき
のF0fは点Ｃに、T0fは点Ｄにあるとする。
このようにカツトアングル、外形寸法が最適値
からずれると、F0fの温度特性は悪化し、F0fも指
定の値からずれてしまう。このずれを無くすため
には、何らかの方法により、点Ｃの共振周波数値
を点Ａの共振周波数値に、点Ｄの共振周波数値を
点Ｂの共振周波数値に一致させることにより、最
適なカツトアングル、長さ、幅、厚み、音叉腕
長、音叉腕幅をもつ振動子の共振周波数温度特性
と、ほぼ一致させることができる。また発振する
振動F0のF0fも指定の値に一致させることができ
る。
からずれると、F0fの温度特性は悪化し、F0fも指
定の値からずれてしまう。このずれを無くすため
には、何らかの方法により、点Ｃの共振周波数値
を点Ａの共振周波数値に、点Ｄの共振周波数値を
点Ｂの共振周波数値に一致させることにより、最
適なカツトアングル、長さ、幅、厚み、音叉腕
長、音叉腕幅をもつ振動子の共振周波数温度特性
と、ほぼ一致させることができる。また発振する
振動F0のF0fも指定の値に一致させることができ
る。
次に、ずれた点Ｃ，Ｄの共振周波数を最適値の
点Ａ，Ｂの共振周波数に一致させる方法を述べ
る。
点Ａ，Ｂの共振周波数に一致させる方法を述べ
る。
第８図は、音叉腕の長さ方向に対するF0のＸ
軸方向変位UxとT0の捩れ角τの分布を示す。
軸方向変位UxとT0の捩れ角τの分布を示す。
横軸は結合音叉型水晶振動子の底を０、音叉腕
先端を１としたときの振動子の位置を示す。0.4
は音叉の叉の位置、つまり0.4から１の部分が音
叉腕になる。0.2はプラグの支持の先端位置を示
す。左の縦軸と実線の曲線はUx、右の縦軸と破
線の曲線はτを示す。本図よりUxとτは叉部よ
り下方でも振動成分が残つていることを示してい
る。また、F0では叉部（位置0.4）付近に節が存
在する。一般に振動子において、振動変位が零で
ないところに錘りを付加すると共振周波数が減少
する。従つて、音叉腕先端（位置１）付近の領域
に錘りを付加すると、その部分ではF0のUxとT0
のτは零でないから、二つの振動の共振周波数は
低下する。一方、叉部付近の節部に錘りを付加す
ると、その部分では、F0のUxは零だから、F0の
共振周波数はほとんど変化せず、T0のτは零で
ないから、この共振周波数は低下する。
先端を１としたときの振動子の位置を示す。0.4
は音叉の叉の位置、つまり0.4から１の部分が音
叉腕になる。0.2はプラグの支持の先端位置を示
す。左の縦軸と実線の曲線はUx、右の縦軸と破
線の曲線はτを示す。本図よりUxとτは叉部よ
り下方でも振動成分が残つていることを示してい
る。また、F0では叉部（位置0.4）付近に節が存
在する。一般に振動子において、振動変位が零で
ないところに錘りを付加すると共振周波数が減少
する。従つて、音叉腕先端（位置１）付近の領域
に錘りを付加すると、その部分ではF0のUxとT0
のτは零でないから、二つの振動の共振周波数は
低下する。一方、叉部付近の節部に錘りを付加す
ると、その部分では、F0のUxは零だから、F0の
共振周波数はほとんど変化せず、T0のτは零で
ないから、この共振周波数は低下する。
ただし、叉部付近の節部ではF0のＹ軸方向変
位は零でないため、この共振周波数は僅かに変化
することは避けられない。しかし、この変化量
は、T0の共振周波数の変化量に比べ、かなり小
さい。
位は零でないため、この共振周波数は僅かに変化
することは避けられない。しかし、この変化量
は、T0の共振周波数の変化量に比べ、かなり小
さい。
従つて、第７図の点Ｃ、点Ｄの共振周波数値を
点Ａ、点Ｂの共振周波数値に一致させるには、先
ず音叉腕先端付近に錘りを付加し、点Ｃの共振周
波数値を点Ａの共振周波数値に一致させる。次
に、叉部付近の節部に錘りを付加し、点Ｄの共振
周波数値を点Ｂの共振周波数値に一致させればよ
い。
点Ａ、点Ｂの共振周波数値に一致させるには、先
ず音叉腕先端付近に錘りを付加し、点Ｃの共振周
波数値を点Ａの共振周波数値に一致させる。次
に、叉部付近の節部に錘りを付加し、点Ｄの共振
周波数値を点Ｂの共振周波数値に一致させればよ
い。
このように音叉腕先端付近と叉部付近の節部に
錘りを付加することにより、発振周波数を指定の
値に合わせ、共振周波数温度特性を第５図の３の
如き三次曲線に修正したのが本発明の一具体例で
ある結合音叉型水晶振動子である。
錘りを付加することにより、発振周波数を指定の
値に合わせ、共振周波数温度特性を第５図の３の
如き三次曲線に修正したのが本発明の一具体例で
ある結合音叉型水晶振動子である。
また、本発明の一具体例である結合音叉型水晶
振動子で錘りを付加した部分以外の部分に錘りを
付加しても同じことが可能である。例えば、叉部
付近の節部以外の部分では、F0のUxとT0のτが
共に零でないため、この部分のいずれかの場所に
錘りを付加すれば、音叉腕先端付近の部分に錘り
を付加した場合と比べ、F0、T0の共振周波数の
低下量の比は異なるが、F0、T0の共振周波数は
低下する。従つて、例えば、音叉腕の中央付近と
叉部付近の節部に錘りを付加するという方法でも
可能である。あるいは、音叉腕先端付近に多量の
錘りを付加しても足りないとき、音叉腕の中央付
近にも錘りを付加し、最後に叉部付近の節部に錘
りを付加するという方法でも可能である。
振動子で錘りを付加した部分以外の部分に錘りを
付加しても同じことが可能である。例えば、叉部
付近の節部以外の部分では、F0のUxとT0のτが
共に零でないため、この部分のいずれかの場所に
錘りを付加すれば、音叉腕先端付近の部分に錘り
を付加した場合と比べ、F0、T0の共振周波数の
低下量の比は異なるが、F0、T0の共振周波数は
低下する。従つて、例えば、音叉腕の中央付近と
叉部付近の節部に錘りを付加するという方法でも
可能である。あるいは、音叉腕先端付近に多量の
錘りを付加しても足りないとき、音叉腕の中央付
近にも錘りを付加し、最後に叉部付近の節部に錘
りを付加するという方法でも可能である。
あるいは、叉部付近の節部に全く錘りを付加し
ない方法もある。即ち、点Ｃが点Ａに、点Ｄが点
Ｂに一致するように叉部付近の節部以外の部分の
数ケ所に錘りを付加することにより可能である。
ない方法もある。即ち、点Ｃが点Ａに、点Ｄが点
Ｂに一致するように叉部付近の節部以外の部分の
数ケ所に錘りを付加することにより可能である。
数ケ所とは１ケ所も含むものとする。これは叉
部付近の節部以外の部分に錘りを付加すると、付
加した場所によりF0f、T0fの共振周波数の低下量
が異なることにより可能となるのである。
部付近の節部以外の部分に錘りを付加すると、付
加した場所によりF0f、T0fの共振周波数の低下量
が異なることにより可能となるのである。
F0とT0の結合を用いた結合音叉型水晶振動子
において、量産時に生ずるばらつきを修正するに
は、ばらついたF0fとT0fがばらつきのないときの
F0f、T0fよりも高くなくてはならない。
において、量産時に生ずるばらつきを修正するに
は、ばらついたF0fとT0fがばらつきのないときの
F0f、T0fよりも高くなくてはならない。
従つて、最適な厚みよりも、僅か厚めに、ある
いは、最適な音叉腕長よりも、僅かに短く量産す
ることが必要である。
いは、最適な音叉腕長よりも、僅かに短く量産す
ることが必要である。
第９図は、本発明の他の具体例の斜視図を示
す。
す。
１０は屈曲振動第１高調波（以下、F1と略
し、F1の共振周波数をF1fと略す）とT0の結合を
用いた結合音叉型水晶振動子本体。１１は電極、
１２はプラグ、１３，１４は音叉腕先端付近に蒸
着された銀である。本発明の他の具体例の如く、
振動子の２ケ所に錘りを付加する理由は、F0と
T0の結合を用いた音叉型水晶振動子の場合と同
じである。
し、F1の共振周波数をF1fと略す）とT0の結合を
用いた結合音叉型水晶振動子本体。１１は電極、
１２はプラグ、１３，１４は音叉腕先端付近に蒸
着された銀である。本発明の他の具体例の如く、
振動子の２ケ所に錘りを付加する理由は、F0と
T0の結合を用いた音叉型水晶振動子の場合と同
じである。
第１０図は、音叉腕の長さ方向に対するF1の
Ｘ軸方向の変位U′xとT0の捩れ角τ′を示す。
Ｘ軸方向の変位U′xとT0の捩れ角τ′を示す。
横軸は結合音叉型水晶振動子の底を０、音叉腕
先端を１としたときの振動子の位置を示す。0.4
は音叉の叉の位置、つまり0.4から１の部分が音
叉腕になる。0.2はプラグの支持の先端位置を示
す。左の縦軸と実線の曲線はＸ軸方向の変位
U′x、右の縦軸と破線の曲線は捩れ角τ′を示
す。
先端を１としたときの振動子の位置を示す。0.4
は音叉の叉の位置、つまり0.4から１の部分が音
叉腕になる。0.2はプラグの支持の先端位置を示
す。左の縦軸と実線の曲線はＸ軸方向の変位
U′x、右の縦軸と破線の曲線は捩れ角τ′を示
す。
U′xとτ′は叉部よりも下方でも振動成分が残
つており、U′xの分布では、叉部（位置0.4）付近
と位置0.9付近に節が存在する。第９図における
銀１３は位置１付近、銀１４は位置0.9付近に蒸
着された錘りで、第６図の本発明の一具体例と対
応させれば、銀１３は銀８に、銀１４は銀９に対
応する。即ち、銀１３を付加することにより、ば
らついたF1fを最適なF1fに一致させ、つづいて、
銀１４を付加することにより、ばらついたT0fを
最適なT0fに一致させることが可能である。こう
して、F1fの温度特性をF1fを修正したのが第９図
の結合音叉型振動子である。
つており、U′xの分布では、叉部（位置0.4）付近
と位置0.9付近に節が存在する。第９図における
銀１３は位置１付近、銀１４は位置0.9付近に蒸
着された錘りで、第６図の本発明の一具体例と対
応させれば、銀１３は銀８に、銀１４は銀９に対
応する。即ち、銀１３を付加することにより、ば
らついたF1fを最適なF1fに一致させ、つづいて、
銀１４を付加することにより、ばらついたT0fを
最適なT0fに一致させることが可能である。こう
して、F1fの温度特性をF1fを修正したのが第９図
の結合音叉型振動子である。
また、音叉腕先端（位置１）付近と叉部（位置
0.4）付近の節部に錘りを付加しても可能であ
る。
0.4）付近の節部に錘りを付加しても可能であ
る。
あるいは、音叉腕上の節部（位置0.9）付近と
叉部付近の節部以外の部分に数ケ所、錘りを付加
しても可能である。あるいは、叉部付近の節部付
近と音叉腕上の節部以外の部分に数ケ所、錘りを
付加しても可能である。あるいは、２ケ所の節部
と、それ以外の部分に数ケ所でも可能である。
叉部付近の節部以外の部分に数ケ所、錘りを付加
しても可能である。あるいは、叉部付近の節部付
近と音叉腕上の節部以外の部分に数ケ所、錘りを
付加しても可能である。あるいは、２ケ所の節部
と、それ以外の部分に数ケ所でも可能である。
さらに、２ケ所の節部以外の部分に数ケ所でも
可能である。
可能である。
F0とT0の結合を用いた結合音叉型水晶振動子
の場合と同じく、最適な厚みよりも僅か厚めに、
あるいは、最適な音叉腕長よりも、僅かに短く量
産することが必要である。
の場合と同じく、最適な厚みよりも僅か厚めに、
あるいは、最適な音叉腕長よりも、僅かに短く量
産することが必要である。
F1の代りに第２高調波よりも高次の高調波を
用いた場合も考え方としては同じである。さら
に、屈曲振動、捩り振動以外の他の振動モードを
用いた場合でも考え方は同じである。
用いた場合も考え方としては同じである。さら
に、屈曲振動、捩り振動以外の他の振動モードを
用いた場合でも考え方は同じである。
本発明の二つの具体例では、錘りとして銀を蒸
着したが、他の金属でもよいことはもちろん、蒸
着でなくスパツタリングでもよい。錘りとなるも
のならば、金属以外でもよいのである。また、あ
らかじめ数ケ所に付加した錘りをレーザ等によ
り、取り除く方法でもよい。また、本発明の具体
例では、圧電体として水晶を用いたが、水晶以外
の圧電体を用いた振動子、金属を用いた振動子に
対しても有効である。
着したが、他の金属でもよいことはもちろん、蒸
着でなくスパツタリングでもよい。錘りとなるも
のならば、金属以外でもよいのである。また、あ
らかじめ数ケ所に付加した錘りをレーザ等によ
り、取り除く方法でもよい。また、本発明の具体
例では、圧電体として水晶を用いたが、水晶以外
の圧電体を用いた振動子、金属を用いた振動子に
対しても有効である。
以上述べた如く、二つの異なる振動モードの結
合を用いた音叉型振動子において、量産時に生ず
るカツトアングル、外形付法のばらつきを修正す
ることが、先ず、厚みを最適厚みより僅かに厚
く、あるいは、音叉腕長を最適音叉腕長より僅か
に短く加工し、振動子の数ケ所に錘りを増減する
ことにより可能となる。この方法を適用した結合
を用いた音叉型振動子を電子腕時計に使用するこ
とにより、高精度で長寿命の電子腕時計を実現で
きる。
合を用いた音叉型振動子において、量産時に生ず
るカツトアングル、外形付法のばらつきを修正す
ることが、先ず、厚みを最適厚みより僅かに厚
く、あるいは、音叉腕長を最適音叉腕長より僅か
に短く加工し、振動子の数ケ所に錘りを増減する
ことにより可能となる。この方法を適用した結合
を用いた音叉型振動子を電子腕時計に使用するこ
とにより、高精度で長寿命の電子腕時計を実現で
きる。
第１図は、従来の音叉型水晶振動子の斜視図と
音叉腕の振動方向を示す。第２図は、二つの振動
モードの結合を用いた音叉型水晶振動子の水晶原
石からの切り出し方を示す。第３図は、屈曲振動
の基本振動と捩り振動の基本振動の結合領域を表
わすモードチヤートを示す。第４図は、振動子の
厚みに対する捩り振動と結合した屈曲振動の一
次、二次、三次温度係数を示す。第５図は、結合
を用いた音叉型水晶振動子の共振周波数温度特性
と従来の音叉型水晶振動子の共振周波数温度特性
を示す。第６図は、本発明の一具体例の斜視図を
示す。第７図は、厚みに対するカツトアングル、
外形寸法が最適値に等しいときの結合領域を表わ
すモードチヤートを示す。第８図は、屈曲振動の
基本振動と捩り振動の基本振動の振動変位分布を
示す。第９図は、本発明の他の具体例の斜視図を
示す。第１０図は、屈曲振動の第１高調波と捩り
振動の基本振動の振動変位分布を示す。 １……音叉腕のある時刻における振動方向、２
……1/2周期後の音叉腕の振動方向、３……結合
を用いた音叉型水晶振動子の共振周波数温度特
性、４……従来の音叉型水晶振動子の共振周波数
温度特性、５……結合を用いた音叉型水晶振動子
本体、６……電極、７……プラグ、８……蒸着さ
れた銀、９……蒸着された銀、１０……結合を用
いた音叉型水晶振動子本体、１１……電極、１２
……プラグ、１３……蒸着された銀、１４……蒸
着された銀。
音叉腕の振動方向を示す。第２図は、二つの振動
モードの結合を用いた音叉型水晶振動子の水晶原
石からの切り出し方を示す。第３図は、屈曲振動
の基本振動と捩り振動の基本振動の結合領域を表
わすモードチヤートを示す。第４図は、振動子の
厚みに対する捩り振動と結合した屈曲振動の一
次、二次、三次温度係数を示す。第５図は、結合
を用いた音叉型水晶振動子の共振周波数温度特性
と従来の音叉型水晶振動子の共振周波数温度特性
を示す。第６図は、本発明の一具体例の斜視図を
示す。第７図は、厚みに対するカツトアングル、
外形寸法が最適値に等しいときの結合領域を表わ
すモードチヤートを示す。第８図は、屈曲振動の
基本振動と捩り振動の基本振動の振動変位分布を
示す。第９図は、本発明の他の具体例の斜視図を
示す。第１０図は、屈曲振動の第１高調波と捩り
振動の基本振動の振動変位分布を示す。 １……音叉腕のある時刻における振動方向、２
……1/2周期後の音叉腕の振動方向、３……結合
を用いた音叉型水晶振動子の共振周波数温度特
性、４……従来の音叉型水晶振動子の共振周波数
温度特性、５……結合を用いた音叉型水晶振動子
本体、６……電極、７……プラグ、８……蒸着さ
れた銀、９……蒸着された銀、１０……結合を用
いた音叉型水晶振動子本体、１１……電極、１２
……プラグ、１３……蒸着された銀、１４……蒸
着された銀。
Claims (1)
- １ 屈曲振動と捩り振動を同時に発生させるとと
もに、前記捩り振動を前記屈曲振動に弾性的に結
合させて周波数温度特性を調整してなる音叉型水
晶振動子の周波数及び周波数温度特性調整方法に
おいて、前記音叉型振動子の音叉腕上で前記屈曲
振動の節部以外の部分に金属錘りを付着もしくは
前記節部以外の部分に付着した金属錘りを除去す
ることにより前記屈曲振動周波数を調整する第１
工程と、前記節部に金属錘りを付着もしくは前記
節部に付着した金属錘りを除去することにより前
記屈曲振動周波数をほぼ変化させずに前記捩り振
動周波数を変化させ前記屈曲振動周波数と前記捩
り振動周波数の差を設定し周波数温度特性を調整
する第２工程からなる音叉型振動子の周波数及び
周波数温度特性調整方法。
Priority Applications (7)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15018378A JPS5575319A (en) | 1978-12-04 | 1978-12-04 | Tuning fork type oscillator |
| US06/042,732 US4320320A (en) | 1978-12-01 | 1979-05-29 | Coupled mode tuning fork type quartz crystal vibrator |
| FR7926237A FR2443164B1 (fr) | 1978-12-01 | 1979-10-23 | Resonateur a quartz du type diapason |
| DE19792948331 DE2948331A1 (de) | 1978-12-01 | 1979-11-30 | Stimmgabelschwinger und verfahren zur einstellung der frequenz eines stimmgabelschwingers |
| CH1066979A CH646304GA3 (ja) | 1978-12-01 | 1979-11-30 | |
| GB7941622A GB2042799B (en) | 1978-12-04 | 1979-12-03 | Tuning fork type piezo-electric vibrator |
| HK87685A HK87685A (en) | 1978-12-04 | 1985-11-07 | Tuning fork type piezo-electric vibrator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15018378A JPS5575319A (en) | 1978-12-04 | 1978-12-04 | Tuning fork type oscillator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5575319A JPS5575319A (en) | 1980-06-06 |
| JPS625366B2 true JPS625366B2 (ja) | 1987-02-04 |
Family
ID=15491315
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15018378A Granted JPS5575319A (en) | 1978-12-01 | 1978-12-04 | Tuning fork type oscillator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5575319A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006191466A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Seiko Instruments Inc | 圧電振動子、発振器、及び電子機器 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5861705A (en) * | 1994-11-01 | 1999-01-19 | Fujitsu Limited | Tuning-fork vibratory gyro and sensor system using the same |
| JP3392959B2 (ja) * | 1994-11-01 | 2003-03-31 | 富士通株式会社 | 音叉形振動ジャイロ及びこれを用いたセンサシステム |
-
1978
- 1978-12-04 JP JP15018378A patent/JPS5575319A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006191466A (ja) * | 2005-01-07 | 2006-07-20 | Seiko Instruments Inc | 圧電振動子、発振器、及び電子機器 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5575319A (en) | 1980-06-06 |
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