JP2003204683A - 圧電アクチュエータの検査方法、圧電アクチュエータの調整方法および圧電アクチュエータの検査装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧電アクチュエータの振動を簡易かつ正確に
検査する。 【解決手段】 正常動作する圧電アクチュエータが駆動
対象を駆動しているときの振動軌跡（以下、「正常振動
軌跡」と称する）が予め測定されている。次いで、検査
対象である圧電アクチュエータが駆動対象を駆動してい
るときの振動軌跡が測定され、そして、この振動軌跡が
正常振動軌跡の一定範囲外であれば、この検査対象であ
る圧電アクチュエータの動作が動作不良であるとされ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電アクチュエー
タの振動状態を検査する検査方法、この検査結果に応じ
て圧電アクチュエータの振動状態を調整する調整方法、
および検査装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子は、電気エネルギーから機械エ
ネルギーへの変換効率や、応答性に優れていることか
ら、圧電素子の圧電効果を利用した各種の圧電アクチュ
エータが開発されている。この圧電アクチュエータとし
ては、長手方向のみに縦振動するものが一般に知られて
いるが、近年では、この縦振動と、長手方向と直交する
幅方向の屈曲振動とが組合わさって振動する圧電アクチ
ュエータが開発されている。この圧電アクチュエータ
は、縦振動の固有振動数と屈曲振動の固有振動数との中
間にあたる周波数の交流電圧が印加されたときに、縦振
動と屈曲振動とを行うようになっている。このように、
圧電アクチュエータが縦振動と屈曲振動の各振動を同時
に行うためには、夫々の固有振動数が規格内に収まって
いる必要がある。そこで、従来から、圧電アクチュエー
タの製造工程において、縦振動の固有振動数と屈曲振動
の固有振動数の夫々を測定し、夫々の測定値が規格内に
収まっているかを判断して、製造された圧電アクチュエ
ータが正常な振動を行うかを判断するといった検査が行
われている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、縦振動
の固有振動数と屈曲振動の固有振動数との夫々を測定す
ることは、技術的に困難であるといった問題があった。
また、従来の検査において、圧電アクチュエータの各固
有振動数が規格内に収まっていても、圧電アクチュエー
タが装置に取り付けられたときに、正常な振動をするか
までは保証されない、といった問題があった。

【０００４】本発明は、上述した事情に鑑みてなされた
ものであり、圧電アクチュエータの振動を簡易かつ正確
に検査することができる圧電アクチュエータの検査方
法、この検査結果に応じて圧電アクチュエータの振動を
調整する圧電アクチュエータの調整方法、および圧電ア
クチュエータの検査装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、良品動作する圧電アクチュエータが振動
により対象物を駆動するときの振動軌跡を正常振動軌跡
として取得する第１の過程と、検査対象である圧電アク
チュエータが振動により前記対象物を駆動するときの振
動軌跡を取得する第２の過程と、前記第１の過程におい
て取得した正常振動軌跡と、前記第２の過程において取
得した振動軌跡とを比較し、両者の振動軌跡のずれが一
定範囲外である場合に、前記検査対象の圧電アクチュエ
ータの動作を動作不良とする第３の過程とを備える圧電
アクチュエータの検査方法を提供する。

【０００６】また、上記目的を達成するために、本発明
は、良品動作する圧電アクチュエータが振動により対象
物を駆動するときの振動軌跡を正常振動軌跡として取得
する第１の取得手段と、検査対象である圧電アクチュエ
ータが振動により前記対象物を駆動するときの振動軌跡
を取得する第２の取得手段と、前記第１の過程において
取得した正常振動軌跡と、前記第２の過程において取得
した振動軌跡とを比較し、両者の振動軌跡のずれが一定
範囲外である場合に、前記検査対象の圧電アクチュエー
タの動作が動作不良であることを示す情報を出力する出
力手段とを備える圧電アクチュエータの検査装置を提供
する。

【０００７】本発明に係る圧電アクチュエータの検査方
法および圧電アクチュエータの検査装置によれば、良品
動作する圧電アクチュエータが振動により対象物を駆動
するときの振動軌跡が正常振動軌跡として取得される。
また、検査対象である圧電アクチュエータが振動により
前記対象物を駆動するときの振動軌跡が取得される。そ
して、正常振動軌跡と、検査対象である圧電アクチュエ
ータの振動軌跡とが比較され、両者の振動軌跡のずれが
一定範囲外である場合に、前記検査対象の圧電アクチュ
エータの動作が動作不良であるとされる。

【０００８】従って、本発明に係る圧電アクチュエータ
の検査方法および圧電アクチュエータの検査装置によれ
ば、縦振動と屈曲振動の夫々の固有振動数を測定する必
要がなく、検査対象の圧電アクチュエータの一端の振動
軌跡を取得し、これを正常な振動軌跡と比較するだけで
簡単に動作を検査することができる。また、本発明に係
る圧電アクチュエータの検査方法および圧電アクチュエ
ータの検査装置において、振動軌跡の取得には、レーザ
ドップラー振動計などの非接触手法を用いることがで
き、検査対象となる圧電アクチュエータに検査用の電極
などを設ける必要がなく、既に装置に取り付けられた圧
電アクチュエータに対しても簡単に検査することができ
る。

【０００９】ところで、圧電アクチュエータの縦振動お
よび屈曲振動の夫々の固有振動数は、圧電アクチュエー
タに加わる負荷に応じて変動する。すなわち、圧電アク
チュエータの製造時に、各固有振動数が規格内に収まっ
ていても、この圧電アクチュエータが駆動対象を駆動す
る時には、圧電アクチュエータに対して駆動対象からの
反発力（負荷）が加わるため、各固有振動数が変動して
しまう。このため、従来の圧電アクチュエータの検査方
法では、装置に取り付けられた圧電アクチュエータが駆
動対象を駆動するときの動作は、保証されていなかっ
た。

【００１０】これに対して、本発明に係る圧電アクチュ
エータの検査方法および圧電アクチュエータの検査装置
によれば、取り付けられる装置の駆動対象を圧電アクチ
ュエータが駆動したときの振動軌跡、すなわち、実際の
使用の態様に即した振動軌跡が取得され、この振動軌跡
から検査対象である圧電アクチュエータが良品か否か、
つまり正常な動作をしているか否かが判断されるため、
正常な動作であると判断されれば、この圧電アクチュエ
ータが装置に取り付けられて駆動対象を駆動するときの
動作が保証される。

【００１１】ここで、本発明に係る圧電アクチュエータ
の検査方法および圧電アクチュエータの検査装置におい
て、前記正常振動軌跡は、良品動作する複数の圧電アク
チュエータの振動軌跡の夫々を含むべく幅を有し、前記
検査対象である振動軌跡が前記正常振動軌跡に含まれな
い場合に、前記検査対象の圧電アクチュエータの動作を
動作不良とすることが望ましい。

【００１２】また、上記目的を達成するために、本発明
は、長手方向を有し、当該長手方向に振動する縦振動
と、当該長手方向に直交する幅方向に屈曲する屈曲振動
とが組合わさった振動を発生する圧電アクチュエータの
当該屈曲振動の固有振動数を調整する圧電アクチュエー
タの調整方法において、良品動作する圧電アクチュエー
タが振動により対象物を駆動するときの振動軌跡を正常
振動軌跡として取得する第１の過程と、調整対象である
圧電アクチュエータが振動により前記対象物を駆動する
ときの振動軌跡を取得する第２の過程と、前記第１の過
程において取得した正常振動軌跡と、前記第２の過程に
おいて取得した振動軌跡とを比較し、両者の振動軌跡の
ずれが一定範囲外である場合に、前記調整対象である圧
電アクチュエータの長手方向における重量バランスを調
整する第４の過程とを備える圧電アクチュエータの調整
方法を提供する。

【００１３】前記第４の過程において、前記屈曲振動の
固有振動数を上げる場合には、前記重量バランスの偏り
を小さくする一方、前記屈曲振動の固有振動数を下げる
場合には、前記重量バランスの偏りを大きくする。この
前記重量バランスの偏りの調整は、レーザトリミングに
より行われることが好ましく、また、前記重量バランス
の調整は、機械的トリミングにより行われることも好ま
しい。さらに、前記検査対象の圧電アクチュエータは、
前記３の過程における比較の結果に応じた分量だけトリ
ミングされるべき部材を備えることが好ましい。この圧
電アクチュエータの調整方法によれば、前記第３の過程
において、動作不良とされた圧電アクチュエータが正常
な振動軌跡を描くように調整される。

【００１４】また、上記目的を達成するために、本発明
は、長手方向を有し、当該長手方向に振動する縦振動
と、当該長手方向に対して屈曲する屈曲振動とが組合わ
さった振動を発生し、長手方向を有する支持部材により
携帯型時計のカレンダー機構に取り付けられた圧電アク
チュエータの前記屈曲振動の固有振動数を調整する圧電
アクチュエータの調整方法において、良品動作する圧電
アクチュエータが振動により対象物を駆動するときの振
動軌跡を正常振動軌跡として取得する第１の過程と、検
査対象である圧電アクチュエータが振動により前記対象
物を駆動するときの振動軌跡を取得する第２の過程と、
前記第１の過程において取得した正常振動軌跡と、前記
第２の過程において取得した振動軌跡とを比較し、両者
の振動軌跡のずれが一定範囲外である場合に、前記支持
部材の長手方向に直交する幅方向をトリミングする第４
の過程とを備える圧電アクチュエータの調整方法を提供
する。このように、支持部材の幅方向が削られると、こ
の支持部材による前記圧電アクチュエータの拘束力が弱
くなり、前記屈曲振動の固有振動数が下がる。これによ
り、屈曲振動の固有振動数を縦振動の固有振動数に近づ
けることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施形態について説明する。以下の実施形態においては、
検査対象である圧電アクチュエータが腕時計のカレンダ
ー表示機構に取り付けられている場合について例示す
る。

【００１６】図１は、腕時計の構成の内、圧電アクチュ
エータが組み込まれたカレンダー表示機構の主要部構成
を示す平面図である。圧電アクチュエータＡ１は、面内
方向（図の紙面と平行な方向）に伸縮振動する振動板１
０を備えている。この振動板１０の一端は、駆動対象と
なるロータ１００に当接している。ロータ１００は、地
板１０３に回転自在に支持されるとともに、振動板１０
と当接する位置に配置されており、振動板１０に生じる
振動によってその外周面が叩かれると、図中矢印で示す
方向に回転駆動されるようになっている。なお、圧電ア
クチュエータＡ１の詳細な構成については、後述する。

【００１７】カレンダー表示機構は、圧電アクチュエー
タＡ１と連結しており、その駆動力によって駆動され
る。カレンダー表示機構の主要部は、ロータ１００の回
転を減速する減速輪列とリング状の日車５０から大略構
成されている。また、減速輪列は、日回し中間車４０と
日回し車６０とを備えている。このような構成の下、振
動板１０が面内方向に振動すると、振動板１０と当接し
ているロータ１００が時計回りに回転させられる。ロー
タ１００の回転は、日回し中間車４０を介して日回し車
６０に伝達され、この日回し車６０が日車５０を時計回
り方向に回転させる。

【００１８】図２は、圧電アクチュエータの構成を示す
図である。同図に示すように、圧電アクチュエータＡ１
は、図中の左右方向に長く形成された長板状の振動板１
０と、この振動板１０を地板１０３（図１参照）に支持
する支持部材１１とを備えている。この支持部材１１
は、ステンレス鋼などの金属から形成されるものであ
る。振動板１０の長手方向の端部３５には、ステンレス
鋼などの金属から形成される突起部３６がロータ１００
側に向けて突設されており、この突起部３６がロータ１
００の外周面に接触している。このような突起部３６を
設けることにより、ロータ１００との接触面の状態など
を維持するために突起部３６に対してのみ研磨などを行
えば良いので、ロータ１００との接触部の管理が容易と
なる。また、このような突起部３６を設けることによ
り、振動板１０の重量バランスにアンバランスさを持た
せ、後に詳述するように当該突起部３６が楕円軌道に沿
って移動するようになっている。

【００１９】振動板１０の長手方向の中央よりもややロ
ータ１００側には、支持部材１１の一端部３７が取り付
けられている。支持部材１１の他端部３８は、ネジ３９
により地板１０３（図１参照）に支持されている。この
構成の下、支持部材１１は、その弾性力によって振動板
１０をロータ１００側に付勢した状態で支持しており、
これにより振動板１０の突起部３６はロータ１００の側
面に当接させられている。このようにロータ１００に当
接させられた突起部３６が変位すると、ロータ１００と
突起部３６との間の摩擦によりロータ１００も突起部３
６に伴って移動させられ、図２中矢印で示す方向に回転
駆動されるようになっている。

【００２０】図３に示すように、振動板１０は、２つの
長方形状の圧電素子３０，３１の間に、これらの圧電素
子３０，３１とほぼ同形状であり、かつ圧電素子３０，
３１よりも肉厚の小さいステンレス鋼などの補強板（補
強部）３２を配置した積層構造となっている。このよう
に圧電素子３０，３１の間に補強板３２を配置すること
により、振動板１０の過振幅や外力に起因する振動板１
０の損傷を低減することができる。また、補強板３２と
しては、圧電素子３０，３１よりも肉厚の小さいものを
用いることにより、圧電素子３０，３１の振動を極力妨
げないようにしている。

【００２１】上下に配置された圧電素子３０，３１の面
上には、それぞれ電極３３が配置されている。この電極
３３を介して圧電素子３０，３１に電圧が供給されるよ
うになっている。ここで、圧電素子３０，３１として
は、チタン酸ジルコニウム酸鉛（ＰＺＴ（商標））、水
晶、ニオブ酸リチウム、チタン酸バリウムチタン酸鉛、
メタニオブ酸鉛、ポリフッ化ビニリデン、亜鉛ニオブ酸
鉛（（Pb(Zn1/3-Nb2/3)03 1-x-Pb Ti03 x)xは組成によ
り異なる。x=0.09程度）、スカンジウムニオブ酸鉛
（（Pb((Sc1/2Nb1/2)1-x Tix)) 03)xは組成により異な
る。x=0.09程度）等の各種のものが用いられる。

【００２２】このような構成の振動板１０は、駆動回路
から電極３３を介して圧電素子３０，３１に交流電圧が
印加されると、圧電素子３０，３１が伸縮することによ
って振動するようになっている。その際、図４に示すよ
うに、振動板１０が長手方向に伸縮する縦振動で振動す
るようになっており、これにより振動板１０は図２中矢
印で示す方向に振動することになる。このように圧電素
子３０，３１に交流電圧を印加して縦振動を励振する
と、図５に示すように、振動板１０の重量バランスのア
ンバランスさによって振動板１０に幅方向の屈曲振動が
誘発されることになる。具体的には、振動板１０が縦振
動をした場合、その支点（無負荷時には重心）を中心と
した回転モーメントが作用し、振動板１０に図示のよう
な屈曲振動が誘発されるようになっている。このような
縦振動と屈曲振動とが生じ、両者が結合されると、振動
板１０の突起部３６は、図６に示すように楕円軌道に沿
って移動する。

【００２３】また、振動板１０に屈曲振動が誘発される
ためには、圧電素子３０、３１には、縦振動の固有振動
数ｆａと、屈曲振動の固有振動数ｆｂの中間の周波数を
有する交流電圧が印加される必要がある。図７は、振動
板１０の振動周波数とインピーダンスとの関係の一例を
示す図である。同図に示すように、縦振動モードのイン
ピーダンスの極小値である固有振動数ｆａと、屈曲振動
モードのインピーダンスの極小値である固有振動数ｆｂ
とは、互いに異なる値を有する。そこで、固有振動数ｆ
ａと固有振動数ｆｂとの間でインピーダンスが極大値と
なる周波数ｆ１と、屈曲振動モードの固有振動数ｆｂと
の間の周波数ｆｂ’にて圧電素子３０、３１が駆動され
れば、圧電素子３０、３１が縦振動するとともに、屈曲
振動が誘発される。さらに、圧電素子３０、３１が屈曲
振動の固有振動数ｆｂに近い周波数ｆｂ’にて駆動され
るため、大きな屈曲振動が誘発され、振動板１０の突起
部３６がより大きな楕円を描くようになる。このよう
に、突起部３６が描く楕円が大きくなるため、突起部３
６によりロータ１００に加えられる回転力も大きくな
り、駆動効率（圧電素子３０、３１に投入される電力量
対ロータ１００の回転数）が高くなる。

【００２４】さて、本実施形態に係る検査装置は、検査
対象となる圧電アクチュエータＡ１の突起部３６が描く
楕円軌道を検出し、この楕円軌道が正常なものであるか
を判断するものである。図８は、本実施形態に係る検査
装置の機能的構成を示すブロック図である。同図に示す
ように、検査装置２００は、制御部２０２を備えてい
る。制御部２０２は、ＣＰＵ（Central Processing Uni
t）などの制御手段と、ＲＡＭ(Random Access Memory)
やＲＯＭ(Read Only Memory)などの記憶手段を備え、検
査装置２００の各部の動作を制御する。表示部２０８
は、例えばＣＲＴ（Cathode Ray Tube）ディスプレイや
液晶ディスプレイを備え、制御部２０２の制御の下、各
種情報を表示する。

【００２５】振動測定部２０４は、圧電アクチュエータ
Ａ１の突起部３６の振動による運動速度を非接触で測定
し、この測定結果を制御部２０２に出力する。具体的に
は、同図に示すように、振動測定部２０４は、２つのレ
ーザドップラー振動計３００−Ｘ、３００−Ｙを備えて
いる。レーザドップラー振動計３００−Ｘ、３００−Ｙ
の夫々は、ＬＤ（Laser Diode）などのレーザ光源を備
えている。図９に示すように、レーザドップラー振動計
３００−Ｘは、制御部２０２から測定開始命令を受け取
ると、振動駆動されている圧電アクチュエータＡ１の突
起部３６に向けてＸ軸方向からレーザ光Ｒｘを照射す
る。そして、レーザドップラー振動計３００は、その戻
り光のドップラーシフト量から突起部３６のＸ軸方向の
運動速度を一定時間毎に検出し、各時間毎にＸ軸速度信
号として制御部２０２に順次出力する。

【００２６】一方、レーザドップラー振動計３００−Ｙ
は、制御部２０２から測定開始命令を受け取ると、振動
駆動されている圧電アクチュエータＡ１の突起部３６に
向けてＸ軸方向から２つのレーザ光Ｒｙ１、Ｒｙ２を照
射する。このレーザ光Ｒｙ２は、レーザ光Ｒｙ１をビー
ムスプリッタなどで分割することで得られたものであ
り、位相がレーザ光Ｒｙ１と同位相となっている。レー
ザドップラー振動計３００−Ｙは、夫々の戻り光を干渉
させて得られる干渉縞（フリンジ）の時間変動から、突
起部３６のＹ軸方向の運動速度を一定時間毎に検出し、
各時間毎にＹ軸速度信号として制御部２０２に出力す
る。ここで、レーザドップラー振動計３００−Ｘ、３０
０−Ｙの夫々の測定時間間隔は、共に等しく設定されて
おり、レーザドップラー振動計３００−Ｘ、３００−Ｙ
の夫々は、略同一時間における突起部３６の運動速度を
検出するようになっている。なお、図９において、レー
ザドップラー振動計３００−Ｘ、３００−Ｙの夫々から
のレーザ光は、突起部３６に向けて地板１０３に対して
略平行に入射するように図示されている。しかしなが
ら、実際には、レーザドップラー振動計３００−Ｘ、３
００−Ｙの夫々からのレーザ光が日車５０などのカレン
ダー表示機構の各部により遮断されるのを防ぐために、
これらのレーザ光は、地板１０３に対して斜入射するよ
うになっている。

【００２７】図８において、制御部２０２は、一定時間
毎のＸ軸速度信号とＹ軸速度信号との夫々を時間積分
し、各時間毎のＸ軸変位量とＹ軸変位量を求め、一定時
間毎のＸ軸変位量およびＹ軸変位量から突起部３６の振
動軌跡を特定する。記憶部２０６は、例えば磁気ディス
クや光磁気ディスクなどの記憶装置であり、各種データ
を記憶している。記憶部２０６が記憶しているデータと
しては、例えば、カレンダー表示機構に組み込まれた圧
電アクチュエータＡ１の正常振動軌跡から得られる正常
振動軌跡データテーブルＴＢＬ１がある。

【００２８】図１０は、正常動作する圧電アクチュエー
タＡ１がカレンダー表示機構に組み込まれている場合の
突起部３６の振動軌跡、すなわち、正常振動軌跡の一例
を示す図である。図１１は、正常振動軌跡テーブルの構
成を示す概略図である。図１０に示すように、正常動作
する圧電アクチュエータＡ１の振動軌跡は、楕円軌跡と
なる。本実施形態では、正常楕円軌跡には、所定の幅
（図中斜線で示す）が設けられている。この幅は、ロー
タ１００を正常に駆動すると見なせ得る振動軌跡が含ま
れるように設定されている。すなわち、圧電アクチュエ
ータの振動軌跡が図正常楕円軌跡に含まれれば、この圧
電アクチュエータは、正常動作するものとされる。

【００２９】また、図１１に示すように、正常振動軌跡
データテーブルＴＢＬ１には、正常振動軌跡のＸ座標と
Ｙ座標の対応関係が記録されている。ここで、正常振動
軌跡は、楕円を描くから、１つのＸ座標（図中Ｘａで示
す）に対応して２つのＹ座標範囲が存在する場合があ
る。例えば、図９に示すように、Ｘ座標としてＸ座標Ｘ
ａとＸ座標Ｘｂの２つの座標を定めると、Ｘ座標Ｘａに
は、Ｙ１ａ〜Ｙ１ａ’とＹ２ａ〜Ｙ２ａ’の２つのＹ座
標範囲が対応する。一方、Ｘ座標Ｘｂに対応するＹ座標
は、Ｙ１ｂ〜Ｙ１ｂ’の１つのＹ座標範囲である。以下
の説明においては、このＹ座標範囲を「正常Ｙ座標範
囲」と称する。なお、図１０に示す正常振動軌跡は、圧
電アクチュエータＡ１がカレンダー機構に組み込まれた
場合の例示に過ぎない。すなわち、圧電アクチュエータ
Ａ１が組み込まれる装置毎に、正常振動軌跡が異なるよ
うに設定されても良い。

【００３０】さて、このような構成の下、検査装置２０
０は、検査対象の圧電アクチュエータＡ１の振動軌跡を
検出して圧電アクチュエータＡ１の振動状態を検査す
る。図１２は、検査装置２００のＣＰＵ２０２の処理動
作手順を示すフローチャートである。同図に示すよう
に、先ず、制御部２０２は、振動測定部２０４に対して
測定開始命令を出力する（ステップＳ１）。振動測定部
２０４のレーザドップラー振動計３００−Ｘ、３００−
Ｙの夫々は、測定開始命令を受け取ると、検査対象とな
る圧電アクチュエータＡ１の突起部３６の振動による運
動速度を測定する。すなわち、レーザドップラー振動計
３００−Ｘは、突起部３６のＸ軸方向の変位速度を一定
時間毎に測定し、各時間毎にＸ軸速度信号を制御部２０
２に出力する。また、レーザドップラー振動計３００−
Ｙは、突起部３６のＹ軸方向の変位速度を一定時間毎に
測定し、各時間毎にＹ軸速度信号を制御部２０２に出力
する。

【００３１】制御部２０２は、レーザドップラー振動計
３００−Ｘから受け取った各Ｘ軸速度信号を時間積分し
て、一定時間毎のＸ軸変位量を求める一方、レーザドッ
プラー振動計３００−Ｙから受け取った各Ｙ軸速度信号
を時間積分して、一定時間毎のＹ軸変位量を求め、Ｘ軸
変位量とＹ軸変位量の夫々から検査対象の圧電アクチュ
エータＡ１の振動軌跡を特定する（ステップＳ２）、そ
して、制御部２０２は、この振動軌跡から測定データテ
ーブルＴＢＬ２をＲＡＭ内に作成する（ステップＳ
３）。図１３は、測定データテーブルＴＢＬ２の構成を
示す概略図である。同図に示すように、測定データテー
ブルＴＢＬ２には、ステップＳ２において特定された振
動軌跡が座標情報として記録されている。すなわち、測
定データテーブルＴＢＬ２には、振動軌跡のＸ座標値
（以下、「測定Ｘ座標値Ｘｓ」という）と、Ｙ座標値
（以下、「測定Ｙ座標値Ｙｓという」）とが対応付けら
れている。

【００３２】さて、制御部２０２は、正常振動軌跡デー
タテーブルＴＢＬ１１と測定データテーブルＴＢＬ２と
から、検査対象の圧電アクチュエータＡ１が正常な振動
を行っているかを判断すべく次の処理を行う。すなわ
ち、制御部２０２は、測定データテーブルＴＢＬ２から
先頭レコードを取り出す（ステップＳ４）。次いで、制
御部２０２は、このレコードに記録されている測定Ｙ座
標値Ｙｓが、正常Ｙ座標範囲に含まれるか否かを判断す
る。具体的には、制御部２０２は、このレコードの測定
Ｘ座標値Ｘｓを、Ｘ座標の検索キーとして正常振動軌跡
データテーブルＴＢＬ１の各レコードを検索し、該当す
るレコードを抽出する（ステップＳ５）。そして、制御
部２０２は、抽出したレコードに記録されている正常Ｙ
座標範囲に、測定Ｙ座標値Ｙｓが含まれるかを判断する
（ステップＳ６）。この判断の結果が「ＹＥＳ」であれ
ば、制御部２０２は、ステップＳ５、Ｓ６において処理
したレコードが測定データテーブルＴＢＬ２の最後のレ
コードであるかを判断する（ステップＳ７）。この判断
結果が「ＮＯ」であれば、制御部２０２は、次のレコー
ドを処理すべく、測定データテーブルＴＢＬ２から次の
レコードを取り出し（ステップＳ８）、処理手順をステ
ップＳ５に戻す。

【００３３】ステップＳ６における判断結果が「ＮＯ」
であれば、検査対象の圧電アクチュエータＡ１の振動動
作は、正常でないため、制御部２０２は、この圧電アク
チュエータＡ１が動作不良である旨を表示部２０８に表
示させる（ステップＳ９）。また、ステップＳ７におけ
る判断結果が「ＹＥＳ」であれば、検査対象の圧電アク
チュエータＡ１の振動動作が正常であるため、制御部２
０２は、この圧電アクチュエータＡ１の動作が正常であ
る旨を表示部２０８に表示させる（ステップＳ１０）。

【００３４】このように、本実施形態の検査装置２００
は、圧電アクチュエータＡ１が駆動対象（本実施形態で
は、腕時計のカレンダー表示機構のロータ１００）を実
際に駆動させたときの振動軌跡から、この圧電アクチュ
エータが良品かを判断するから、圧電アクチュエータが
良品と判断されれば、圧電アクチュエータが装置に組み
込まれて、駆動対象を駆動するときの動作が保証され
る。また、この検査装置２００によれば、縦振動と屈曲
振動の夫々の固有振動数の測定が必要なく、検査装置２
００が検査対象の圧電アクチュエータの一端の振動軌跡
を取得し、これを正常な振動軌跡と比較するだけで簡単
に圧電アクチュエータの動作が検査される。さらに、検
査装置２００は、非接触手法であるレーザドップラー振
動計３００−Ｘ、３００−Ｙを用いて圧電アクチュエー
タＡ１の振動軌跡を取得するため、圧電アクチュエータ
が装置に組み込まれた状態であっても、簡単に検査する
ことができる。なお、検査される圧電アクチュエータ
は、実際に駆動するであろう駆動対象と同等の対象物を
駆動していれば、実際に装置に組み込まれていなくても
良い。ここで、駆動対象と同等の対象物とは、圧電アク
チュエータが駆動対象から受ける反発力などが略等しく
なるように設計された対象物を意味する。

【００３５】ところで、圧電アクチュエータＡ１の縦振
動の固有振動数ｆａと屈曲振動の固有振動数ｆｂが近け
れば、この圧電アクチュエータＡ１の振動軌跡は、楕円
に近いものとなる。しかしながら、夫々の固有振動数が
離れていると、圧電アクチュエータＡ１の振動軌跡が楕
円軌道から反れ、この圧電アクチュエータＡ１は、正常
な振動を行わない。そこで、上述のステップＳ２におい
て特定された圧電アクチュエータＡ１の振動軌跡が楕円
軌道から離れている場合に、屈曲振動の固有振動数ｆｂ
を縦振動の固有振動数ｆａに近づければ、この圧電アク
チュエータＡ１が正常な振動をするように調整すること
ができる。

【００３６】具体的には、特定された振動軌跡に応じて
支持部材１１の幅を調整する。図１４は、支持部材幅Ｗ
と屈曲振動の固有振動数ｆｂとの関係の一例を示す図で
ある。同図に示されるように、支持部材幅Ｗが狭くなる
に従い、支持部材１１による圧電アクチュエータＡ１の
拘束力が小さくなるため、屈曲振動の固有振動数ｆｂも
小さくなる。このように、支持部材幅Ｗを調整すれば、
屈曲振動の固有振動数ｆｂも調整される。そこで、検査
対象の圧電アクチュエータＡ１の振動軌跡から、屈曲振
動の固有振動数ｆｂが縦振動の固有振動数よりも大きい
と特定された場合に、支持部材１１の幅方向をＹＡＧレ
ーザなどの加工用レーザによりトリミングすれば、屈曲
振動の固有振動数ｆｂを縦振動の固有振動数に近づける
ことができ、圧電アクチュエータＡ１が正常な振動を行
うようにすることができる。

【００３７】ところで、支持部材幅Ｗをトリミングする
といった固有振動数ｆｂの調整方法では、屈曲振動の固
有振動数ｆｂを上げることはできない。そこで、予め支
持部材１１の幅を設計値よりも大きくしておけば、屈曲
振動の固有振動数ｆｂは、縦振動の固有振動数ｆａより
も必ず大きくなる。このようにすることで、圧電アクチ
ュエータＡ１の振動軌跡に応じて支持部材１１の幅方向
をトリミングして、屈曲振動の固有振動数ｆｂを下げる
調整を行えば、屈曲振動の固有振動数ｆｂが縦振動の固
有振動数ｆａに近づくので、圧電アクチュエータＡ１が
正常動作するように調整することができる。

【００３８】＜変形例＞上述した実施形態は、本発明の
一態様を示すものであり、本発明の範囲内で任意に変更
可能である。そこで以下に、各種の変形例を説明する。

【００３９】（変形例１）上述した実施形態において、
検査装置２００が腕時計のカレンダー表示機構に組み込
まれた圧電アクチュエータＡ１の振動状態を検査する場
合について例示したが、圧電アクチュエータＡ１が組み
込まれる装置は、これに限定されず、プリンタのインク
ジェットノズルや携帯電話などの任意の電子機器であっ
ても良い。また、検査装置２００は、圧電アクチュエー
タＡ１の突起部３６の振動軌跡を測定したが、これに限
らず、圧電アクチュエータＡ１における振動板１０の端
部３５の振動軌跡を測定しても良い。

【００４０】（変形例２）上述した実施形態に係る検査
装置２００においては、支持部材１１をトリミングする
ためにレーザ光が用いられたが、これに限らず、例えば
ワイヤーソーやダイシングなどの機械加工装置が用いら
れても良い。また、トリミングされる部材は、支持部材
１１に限定されない。さらに説明すると、圧電アクチュ
エータＡ１の屈曲振動は、振動板１０の長手方向におけ
る重量バランスのアンバランスさに起因する回転モーメ
ントによって誘発されるから、その固有振動数ｆｂは、
振動板１０の回転モーメントに依存する。すなわち、振
動板１０の重量バランスの調整により回転モーメントが
変更されれば、屈曲振動の固有振動数ｆｂも変更され
る。従って、検査装置２００は、支持部材１１をトリミ
ングするに代えて、重量バランスを増化または減少させ
るように振動板１０をトリミングしても良い。

【００４１】さらに詳述すると、一般に慣性モーメント
による物体振動の固有振動数は、慣性モーメントが小さ
くなるに従って大きくなる。そこで、検査装置２００
は、屈曲振動の固有振動数ｆｂを高める調整をする場合
に、振動板１０の重量バランスが小さくすべく突起部３
６が設けられる端部３５付近をトリミングする。また、
検査装置２００は、屈曲振動の固有振動数ｆｂを低くす
る調整をする場合に、振動板１０の重量バランスが大き
くすべく突起部３６が設けられた端部３５とは逆の端部
付近をトリミングする。なお、検査装置２００が重量バ
ランスを調整すべく、振動板１０のどこをトリミングす
るかは任意である。しかしながら、振動板１０の電極以
外の部分がトリミングされることが望ましい。また、圧
電アクチュエータＡ１の製造過程において、例えば銅や
金などの金属を端部３５に蒸着させておき、特定された
振動軌跡に応じて、この蒸着部分をレーザ照射などで除
去することにより、重量バランスの調整を行っても良
い。

【００４２】（変形例３）上述した実施形態において、
検査装置２００は、検査対象の圧電アクチュエータＡ１
の振動軌跡と、正常振動軌跡とを比較する際に、振動軌
跡の座標が正常振動軌跡に含まれているか否かを判断し
た。これに限らず、検査装置２００は、夫々の振動軌跡
を画像データで表し、各画像データ同士を比較するよう
にしても良い。また、圧電アクチュエータＡ１は、先端
部３６がロータ１００に対して接触と離脱を繰り返する
ことで、このロータ１００を駆動する。従って、先端部
３６がロータ１００に接触する期間で描く軌跡が正常で
あれば、ロータ１００は、正常に駆動される。そこで、
検査装置２００は、特定した振動軌跡のうち、ロータ１
００との接触期間に対応する部分だけを、正常振動軌跡
と比較するようにしても良い。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
圧電アクチュエータの振動を簡易かつ正確に検査するこ
とができる検査方法、この検査結果に応じて圧電アクチ
ュエータの振動を調整する調整方法、および検査装置が
提供される。

【００４４】

【図面の簡単な説明】

【図１】 腕時計における圧電アクチュエータを備えた
カレンダー表示機構の主要構成を示す平面図である。

【図２】 前記圧電アクチュエータの全体構成を示す平
面図である。

【図３】 前記圧電アクチュエータの構成要素である振
動板を示す側断面図である。

【図４】 前記振動板が縦振動する様子を示す図であ
る。

【図５】 前記振動板が縦振動することにより誘発され
る屈曲振動を説明するための図である。

【図６】 前記圧電アクチュエータの先端部の動作の様
子を示す図である。

【図７】 前記振動板の振動周波数とインピーダンスと
の関係の一例を示す図である。

【図８】 本発明の実施形態に係る検査装置の機能的構
成を示すブロック図である。

【図９】 同振動軌跡の測定を説明するための図であ
る。

【図１０】 同正常振動軌跡を示す図である。

【図１１】 同正常振動軌跡データテーブルの構成を示
す概略図である。

【図１２】 同検査装置により実行される処理手順を示
すフローチャートである。

【図１３】 同測定データテーブルの構成を示す概略図
である。

【図１４】 支持部材幅と屈曲振動の固有振動数の関係
の一例を示す図である。

【符号の説明】

Ａ１…圧電アクチュエータ、ＴＢＬ１…正常振動軌跡デ
ータテーブル、ＴＢＬ２…測定データテーブル、１０…
振動板、１１…支持部材、３５…突起部３６…突起部、
３０…圧電素子、３２…補強板、１００…ロータ、２０
０…検査装置、２０２…ＣＰＵ、２０４…振動軌跡測定
部、２０６…記憶部、２０８…表示部、３００−Ｘ、３
００−Ｙ…レーザドップラー振動計

フロントページの続き (72)発明者 高城 邦彦 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 2F069 AA06 BB40 CC05 DD08 DD30 EE04 EE26 FF07 GG04 GG63 GG72 GG74 GG77 HH09 NN09 QQ03 5D107 AA20 BB06 CC01 DD03 FF01 5H680 AA10 BB04 BB13 BB20 BC02 CC02 DD02 DD15 DD23 DD37 DD63 DD66 DD82 FF26 GG02

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 良品動作する圧電アクチュエータが振動
   により対象物を駆動するときの振動軌跡を正常振動軌跡
   として取得する第１の過程と、 検査対象である圧電アクチュエータが振動により前記対
   象物を駆動するときの振動軌跡を取得する第２の過程
   と、 前記第１の過程において取得した正常振動軌跡と、前記
   第２の過程において取得した振動軌跡とを比較し、両者
   の振動軌跡のずれが一定範囲外である場合に、前記検査
   対象の圧電アクチュエータの動作を動作不良とする第３
   の過程とを具備することを特徴とする圧電アクチュエー
   タの検査方法。
2. 【請求項２】 前記正常振動軌跡は、良品動作する複数
   の圧電アクチュエータが描く振動軌跡の夫々を含むべく
   幅を有し、 前記第３の過程において、前記第２の過程において取得
   した振動軌跡が前記正常振動軌跡に含まれない場合に、
   前記検査対象の圧電アクチュエータの動作を動作不良と
   することを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエ
   ータの検査方法。
3. 【請求項３】 前記第３の過程において、前記第２の過
   程において取得した振動軌跡のうち、前記検査対象であ
   る圧電アクチュエータが前記対象物と接触しているとき
   に描く箇所のみを、前記正常振動軌跡と比較することを
   特徴とする請求項１または２に記載の圧電アクチュエー
   タの検査方法。
4. 【請求項４】 長手方向を有し、当該長手方向に振動す
   る縦振動と、当該長手方向に直交する幅方向に屈曲する
   屈曲振動とが組合わさった振動を発生する圧電アクチュ
   エータの当該屈曲振動の固有振動数を調整する圧電アク
   チュエータの調整方法において、 良品動作する圧電アクチュエータが振動により対象物を
   駆動するときの振動軌跡を正常振動軌跡として取得する
   第１の過程と、 調整対象である圧電アクチュエータが振動により前記対
   象物を駆動するときの振動軌跡を取得する第２の過程
   と、 前記第１の過程において取得した正常振動軌跡と、前記
   第２の過程において取得した振動軌跡とを比較し、両者
   の振動軌跡のずれが一定範囲外である場合に、前記調整
   対象である圧電アクチュエータの長手方向における重量
   バランスを調整する第４の過程とを具備することを特徴
   とする圧電アクチュエータの調整方法。
5. 【請求項５】 前記第４の過程において、前記屈曲振動
   の固有振動数を上げる場合には、前記調整対象である圧
   電アクチュエータの長手方向における重量バランスの偏
   りを小さくする一方、前記屈曲振動の固有振動数を下げ
   る場合には、前記調整対象である圧電アクチュエータに
   おける長手方向の重量バランスの偏りを大きくすること
   を特徴とする請求項４に記載の圧電アクチュエータの調
   整方法。
6. 【請求項６】 前記第４の過程において、前記長手方向
   における重量バランスの偏りの調整は、レーザトリミン
   グにより行われることを特徴とする請求項５に記載の圧
   電アクチュエータの調整方法。
7. 【請求項７】 前記第４の過程において、前記長手方向
   における重量バランスの偏りの調整は、機械的トリミン
   グにより行われることを特徴とする請求項５に記載の圧
   電アクチュエータの調整方法。
8. 【請求項８】 長手方向を有し、当該長手方向に振動す
   る縦振動と、当該長手方向に対して屈曲する屈曲振動と
   が組合わさった振動を発生し、長手方向を有する支持部
   材により携帯型時計のカレンダー機構に取り付けられた
   圧電アクチュエータの前記屈曲振動の固有振動数を調整
   する圧電アクチュエータの調整方法において、 良品動作する圧電アクチュエータが振動により対象物を
   駆動するときの振動軌跡を正常振動軌跡として取得する
   第１の過程と、 検査対象である圧電アクチュエータが振動により前記対
   象物を駆動するときの振動軌跡を取得する第２の過程
   と、 前記第１の過程において取得した正常振動軌跡と、前記
   第２の過程において取得した振動軌跡とを比較し、両者
   の振動軌跡のずれが一定範囲外である場合に、前記支持
   部材の長手方向に直交する幅方向をトリミングする第４
   の過程とを具備することを特徴とする圧電アクチュエー
   タの調整方法。
9. 【請求項９】 前記トリミングは、レーザトリミングに
   より行われることを特徴とする請求項８に記載の圧電ア
   クチュエータの調整方法。
10. 【請求項１０】 良品動作する圧電アクチュエータが振
    動により対象物を駆動するときの振動軌跡を正常振動軌
    跡として取得する第１の取得手段と、 検査対象である圧電アクチュエータが振動により前記対
    象物を駆動するときの振動軌跡を取得する第２の取得手
    段と、 前記第１の過程において取得した正常振動軌跡と、前記
    第２の過程において取得した振動軌跡とを比較し、両者
    の振動軌跡のずれが一定範囲外である場合に、前記検査
    対象の圧電アクチュエータの動作が動作不良であること
    を示す情報を出力する出力手段とを具備することを特徴
    とする圧電アクチュエータの検査装置。
11. 【請求項１１】 前記正常振動軌跡は、良品動作する複
    数の圧電アクチュエータの振動軌跡を含む幅を有し、 前記出力手段は、前記第２の取得手段が取得した振動軌
    跡が前記正常振動軌跡に含まれない場合に、前記検査対
    象の圧電アクチュエータの動作を動作不良とすることを
    特徴とする請求項１０に記載の圧電アクチュエータの検
    査装置。