JPS6316924B2 - - Google Patents

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Publication number
JPS6316924B2
JPS6316924B2 JP2028479A JP2028479A JPS6316924B2 JP S6316924 B2 JPS6316924 B2 JP S6316924B2 JP 2028479 A JP2028479 A JP 2028479A JP 2028479 A JP2028479 A JP 2028479A JP S6316924 B2 JPS6316924 B2 JP S6316924B2
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JP
Japan
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tuning fork
frequency
vibration
notch
displacement
Prior art date
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Expired
Application number
JP2028479A
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English (en)
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JPS55114019A (en
Inventor
Eiji Momozaki
Shigeru Kogure
Minoru Inoe
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP2028479A priority Critical patent/JPS55114019A/ja
Priority to DE19792947721 priority patent/DE2947721A1/de
Priority to GB8004982A priority patent/GB2047953A/en
Publication of JPS55114019A publication Critical patent/JPS55114019A/ja
Publication of JPS6316924B2 publication Critical patent/JPS6316924B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/21Crystal tuning forks
    • H03H9/215Crystal tuning forks consisting of quartz
    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03HIMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H9/00Networks comprising electromechanical or electro-acoustic devices; Electromechanical resonators
    • H03H9/15Constructional features of resonators consisting of piezoelectric or electrostrictive material
    • H03H9/21Crystal tuning forks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Acoustics & Sound (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、2つの振動の結合を用いた音叉型振
動子の形状に関する。
従来から、時計用時間標準素子として、音叉型
水晶振動子がよく使われてきた。しかし、この従
来の音叉型水晶振動子は周波数温度特性が、温度
に対して2次曲線となり、これを補正するために
チタン酸バリウムコンデンサ等を用いていた。し
かし、時計の精度が向上するに従つて、この方式
では充分良好な周波数温度特性が得られないこと
や、2つの素子の組み合わせのため、素子数が増
え、組み合わせ工程がかかる等の欠点が指摘され
るようになつてきた。そこで、この要求に応える
ために、出願者らは、新しいタイプの音叉型振動
子を考案した。この考案は、既に出願されている
特願昭53−149500、特願昭53−25678、特願昭53
−23903、特願昭52−107480、特願昭52−107478
等に詳しく記載されている。
まず本発明を説明する前に、本発明の説明や理
解のために必要な上記音叉型振動子の原理を簡単
に述べる。第1図は、出願者らが考案した音叉型
水晶振動子を作るための水晶原石からの切断方位
を示す図である。X,Y,Zはそれぞれ電気軸、
機械軸、光軸である。従来の音叉型水晶振動子の
場合は、切断角度はX軸を中心にY軸から左回り
に2〜5度回転した。出願者らが考案した音叉型
水晶振動子は、上記とは逆方向に、つまり、Y軸
からX軸を中心に右回りに12.5度程度回転したも
のである(=12.5度)。第2図は、出願者らが
考案した音叉型水晶振動子の振動モードを示す具
体例の図である。21は屈曲振動の第一高調波の
変位方向を示し、22は捩り振動の基本波の変位
を示している。音叉の腕に沿つたこれらの変位の
分布を第3図に示す。図中、Xは屈曲振動第一高
調波の変位分布であり、τは捩り振動基本波の回
転角の分布を表わしている。A,B,Cは、第2
図の音叉のA,B,Cの場所に対応している。第
4図は、上記2つのモードXとτの共振周波数を
各々F及びTとしたとき、水晶振動子の厚みtを
変化させた場合の変化の様子を示している。出願
者らによつて考案された音叉型水晶振動子は上記
FTの弾性的な結合を利用する。図中t=t1
FTの弾性的な結合は最大になる。この最大点
よりも少し厚みが小さい状態、即ちt=t1にし、
FTの周波数差が△2となるようにするとF
温度特性は第5図に示すようになる。出願者らの
計算や実験によると=12.5度、t0=140〜160μ
m程度である。第5図のFの温度特性は、3次曲
線となり、従来の音叉型水晶振動子の周波数温度
特性が2次曲線であつたのと比較すると格段に良
好なものとなつている。ちなみに温度が0℃から
40℃まで変化したとき、周波数がどの程度変化す
るかを比較すると、従来の音叉型水晶振動子が
14PPM変化したのに対し、この新しい音叉型水
晶振動子は0.2PPMである。以上が出願者らによ
つて考案された音叉型水晶振動子が簡単な原理で
ある。特許請求の範囲の中にある2つの振動の結
合を用いた音叉型振動子とは上述のような原理を
利用して周波数温度特性の改良を図つた音叉型振
動子のことをさす。
以下、出願者らにより考案された音叉型振動子
を結合音叉振動子と呼ぶ。出願者らはこの結合音
叉振動子をホトリソグラフイーの製法により作成
した。
結合音叉振動子は前述したように厚みが変ると
周波数温度特性が変化する。振動子製造の工程に
おいて厚みにはバラツキを生じる。この厚みのバ
ラツキを補正し、周波数温度特性の調整を図る必
要がある。この方法に関しては、出願者らによる
特願昭53−150182、特願昭53−150183、特願昭53
−150186に詳しく記載されている。簡単に言え
ば、第3図のモードXの振動の節部Eに金属膜を
蒸着したり、この部分の金属膜をレーザ等により
取り除くことにより達成される。第2図斜線部E
が二つの領域である。上記の操作によりモードX
の共振周波数Fはほとんど変化せずモードτの周
波数Tが主に変化する。これは、第4図の厚みt
を変化させたことと等価的に同一である。従つ
て、周波数温度特性の微調整を行なうことができ
る。この操作を以下温調Pと呼ぶ。この様子が、
第19図、第20図に示されている。即ちこの工
程Pにより、両図中で周波数は状態1から状態2
に移行し、所望の周波数差△2となる(第4図、
第19図、第20図)。その後、Fを所望の値FO
に合わせなければならない。この工程は、第2図
の音叉腕の先端部ECの領域に金属膜を蒸着した
りこの領域の金属膜をレーザ等により取り除くこ
とにより行なわれる。この操作を調(工程Q)
と以下呼ぶ。この工程、Qによる周波数FT
動きが第6図に示されている。本図からわかるよ
うに、工程PによりFTの周波数差が最適な△
2になつているにもかかわらず、工程Qを行なう
ことによつて△2がズレて、△2′になつてしま
う。
本発明の目的はかかる点を改良するもので、工
程Qにより△2が変化しない音叉型振動子の形状
を得ることにある。
以下、実施例に基づいて本発明を詳しく説明す
る。
第9図は本発明になる結合音叉振動子の具体例
の平面図である。音叉先端部Vの内側に切り欠き
を設けた構造となつている。先端EC部分(第2
図)に金属膜を蒸着した場合、この切り欠きの量
を最適に選ぶことにより、FTの下り方が同じ
になる。即ち、この工程Qにより、工程Pが終つ
た“状態2”にあつた周波数は、△2を一定に保
つたまま“状態3”へと移る。(第19図、第2
0図参照)但し、第19図は工程Pが蒸着による
もので、第20図は工程Pがレーザによるもので
ある。そして、Fは所望のFOに調整され、しか
も周波数差△3も△2のままで所望の値となる。
これにより、良好な周波温度特性をもち、しかも
所望のFの値をもつ結合音叉振動子が得られる。
音叉先端の内側に切り欠きを設けることにより、
FTの下り方が同じになる理由を説明する。切
き欠きがない場合には、第6図に示すようにT
下り方がFの下り方よりも早い。切き欠きがある
場合、切き欠き部分には調整用の蒸着膜が付着し
ないため、質量増加による回転モーメントへの寄
与率は少なくなる。従つて、調整用蒸着膜による
Tの下り方は小さくなる。一方、屈曲振動第一高
調波Fへの調整用蒸着膜の質量の寄与率はかわら
ない。従つてFの下り方はほぼ同じである。故
に、切り欠き量を適切に選ぶことによりFT
下り方が同じになるようにすることができる。第
10図、第11図、第12図、第13図、第15
図は本発明になる他の具体例の平面図である。第
22図、第23図は、更に本発明になる他の具体
例の平面図である。Vと記された部分に示される
ような切り欠き形状を有することにより上記説明
の効果が得られる。その理由は前述したことと同
じである。
従来の音叉型水晶振動子の形状(第2図、第7
図)のままで結合音叉振動子として使用した場合
Fが屈曲振動第一高調波であるため支持部分(第
7図OD)の変位は第8図のようになる。第8図
の横軸xはODに沿つた、原点Oからの位置を表
わす。uxはx方向変位であり、xyはy方向の変位
である。本図からわかるようにuxはD点に近づく
につれ、かなり大きな値となつており、uyもOD
間で大きな値となつている。このように変位ux
uyが大きいため、第7図のDOD′部分を固定して
支持すると前述変位のためこの支持部分を通じて
振動エネルギーが漏洩する。この点を改良する本
発明の具体例の平面図が第9図である。図中Vの
部分に前述したように切り欠きを設けた構造であ
る。この切り欠きが、第7図のDOD′部分の変位
にどのような影響を及ぼすかを以下に述べる。有
限要素法を利用した振動解析や実験結果から、切
き欠き量を最適に選ぶことにより、第21図に示
すような結果が得られる。すなわち、支持部分
OD(OD′)において、x方向変位ux及びy方向変
位uyをほとんど零にすることができる。第10
図、第11図、第12図、第13図、第15図、
第16図、第17図は本発明の他の具体例の平面
図である。第22図、第23図は更に本発明の他
の具体例の平面図である。図中、Vの部分に示さ
れるように、音叉先端の内側に切り欠きを入れた
り、これと等価な効果を出すように音叉先端の外
側に凸部を設けることにより、第21図に示す効
果を得ることができる。
又、第21図に示すような効果は、第10図、
第11図、第14図に示す如く、音叉型振動子の
基部に、Wで示されるような凸部又は凹部を設け
ることによつても得ることができる。
これまではx及びy方向変位のみにしか着目し
なかつたが、更にZ方向変位に着目した場合、こ
れを最小にするためにも、VとWの2箇所の組み
合わせを用いる方が良い。
以上の説明は、水晶振動子の具体例にもとづい
て説明したが、水晶以外の他の振動子においても
本発明が成り立つことは言うまでもない。
以上の如く本発明によれば、屈曲振動と捩り振
動の2つの振動を弾性的に結合させ周波数温度特
性を調整してなる音叉型振動子において、音叉腕
先端部であつて各々の振動の変位部で周波数調整
用金属膜が付着もしくは除去される箇所に、捩り
振動の回転軸に対して非対称な切り欠きを設ける
とともに、その切り欠きが金属膜の付着もしくは
除去に際して2つの振動の周波数差が一定のまま
周波数が変化する形状に設定したので、周波数特
性をくずすことなく、極めて容易に周波数調整が
できる。またこの切り欠きを利用することにより
支持部における振動洩れのない音叉振動子を提供
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、結合音叉振動子を原石水晶から切り
出す場合のカツト角の関係を示す図。第2図は結
合音叉振動子の具体例の見取図と、振動モードを
示す図である。第3図、振動モード分布を示す具
体例の図。第4図は、2つの振動の結合状態を説
明する図。第5図は、結合音叉振動子の周波数温
度特性の具体例の図。第6図は、周波数調整のた
め金属膜を蒸着したときの周波数の変化を表わす
具体例の図。第7図は、結合音叉の具体例の平面
図と、支持部分を表わす図。第8図は、支持部分
の変位を表わす具体例の図。第9図、第10図、
第11図、第12図、第13図、第14図、第1
5図、第16図、第17図は本発明の具体例の平
面図及び部分図。第18図は、本発明になる結合
音叉振動子の周波数調整を示す具体例の図。第1
9図、第20図は、本発明になる結合音叉の周波
数温度特性の調整及び周波数調整の工程を示す具
体例の図。第21図は、本発明になる結合音叉振
動子の支持部分の変位を表わす具体例の図。第2
2図、第23図はさらに本発明の他の具体例の平
面図である。 X,Y,Z……電気軸、機械軸、光軸、……
カツトアングル、AB……音叉基部、BC……音
叉腕、E……周波数温度特性調整領域、EC……
周波数調整領域、τ……捩り振動、X……屈曲振
動第一高調波、T……捩り振動共振周波数、F
…屈曲振動第一高調波共振周波数、T……温度、
△/……20℃からのFの偏差、△2,△2′,
3……周波数差、T1……膜厚、DOD′……支持
部分、ux,uy……x方向変位、y方向変位、V…
…音叉先端の凹凸部、W……音叉基部の凹凸部、
P……周波数温度特性調整工程、Q……周波数調
整工程。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 屈曲振動と捩り振動の2つの振動を同時に発
    生させるととも、前記捩り振動と前記屈曲振動に
    弾性的に結合させて周波数温度特性を調整してな
    る音叉型振動子において、前記音叉型振動子の音
    叉腕先端部に前記2つの振動の変位部となる位置
    であつて周波数調整用の金属膜が付着あるいは除
    去されてなる周波数調整箇所を有するとともに、
    前記周波数調整箇所は前記捩り振動の回転軸に対
    して非対称な切り欠きが形成されており、且つ該
    切り欠きは前記金属膜の付着あるいは除去に際し
    て前記2つの振動の周波数差を一定にして周波数
    を変化させる形状にしたことを特徴とする音叉型
    振動子。
JP2028479A 1978-11-27 1979-02-23 Tuning fork type vibrator Granted JPS55114019A (en)

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JP2028479A JPS55114019A (en) 1979-02-23 1979-02-23 Tuning fork type vibrator
DE19792947721 DE2947721A1 (de) 1978-11-27 1979-11-27 Stimmgabelschwinger
GB8004982A GB2047953A (en) 1979-02-23 1980-02-14 Tuning Fork Vibrator

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JP2028479A JPS55114019A (en) 1979-02-23 1979-02-23 Tuning fork type vibrator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4540909A (en) * 1983-04-04 1985-09-10 Seiko Instruments & Electronics Ltd. Tuning fork type quartz crystal resonator with variable width base
EP1223674A3 (en) * 2000-12-25 2003-04-02 Seiko Epson Corporation Vibrating piece, vibrator, oscillator, and electronic equipment
US8203256B2 (en) * 2009-02-10 2012-06-19 Nihon Dempa Kogyo Co., Ltd. Tuning-fork type piezoelectric vibrating piece, piezoelectric frame, piezoelectric device, and a manufacturing method of tuning-fork type piezoelectric vibrating piece and piezoelectric frame
JP5552836B2 (ja) * 2010-02-26 2014-07-16 セイコーエプソン株式会社 圧電振動片、圧電振動子及び発振器
JP5534448B2 (ja) * 2010-09-29 2014-07-02 エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 圧電振動片、圧電振動子、発振器、電子機器および電波時計
JP7327930B2 (ja) * 2018-12-06 2023-08-16 エスアイアイ・クリスタルテクノロジー株式会社 圧電振動片、及び圧電振動子

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