JP2007014107A - 圧電アクチュエータおよび時計 - Google Patents

Abstract

【課題】補強板からの圧電素子の剥離を防止することができる圧電アクチュエータおよび時計を提供すること。
【解決手段】補強板５１と、補強板５１に接着された板状の圧電素子５２と、圧電素子５２に形成された電極とを有し、電極への電圧印加に応じて振動して被駆動体を駆動させる振動体５０を備えた圧電アクチュエータは、振動体５０の少なくとも圧電素子５２の伸張方向の端部を覆い、圧電素子５２の補強板５１からの剥離を防止する剥離防止部材５５を備える。剥離防止部材５５は、圧電素子５２が接着される方向の振動体５０の表裏両面に当接され振動体５０を挟持する一対の挟持部５５１と、一対の挟持部５５１を接続する接続部５５２とを備え、一対の挟持部５５１および接続部５５２は、一体的に形成されている。この剥離防止部材５５により、圧電素子５２が補強板５１から剥離することが妨げられる。
【選択図】 図５

Description

本発明は、圧電アクチュエータおよび当該圧電アクチュエータを備えた時計に関する。

従来、補強板と、当該補強板に接着された圧電素子と、当該圧電素子に形成された電極とを有する振動体を備える圧電アクチュエータが知られている（例えば、特許文献１参照）。この特許文献１に記載の圧電アクチュエータは、電極に対して所定の方向の電圧を印加すると圧電素子が伸張し、逆方向の電圧を印加すると圧電素子が圧縮される。この性質を利用して、圧電素子を平面視略矩形の板状に形成し、電極を当該圧電素子の中央および対角線上両端に形成して、当該電極に電圧が正逆方向の交互に変化する交流駆動信号を印加すると、圧電素子が振動し、当該圧電素子の振動に伴って補強板の端部は縦振動および屈曲振動を組み合わせた楕円軌道を描いて振動する。この際、補強板の端部に形成された凸部が被駆動体を押しやることにより、当該被駆動体は所定方向に駆動する。

特開２００４−１５９４０３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の圧電アクチュエータでは、補強板から圧電素子が剥離しやすいという問題がある。
すなわち、圧電素子は補強板に接着剤で接着固定されているため、電極への電圧印加により圧電素子の伸縮が繰り返されると、当該圧電素子は、補強板に対して伸張方向の先端部分から剥離しやすくなる。すなわち、圧電素子が伸縮する際には、圧電素子の厚さ方向の両面のうち、補強板に接着されている片面側だけに抗力が発生するので、圧電素子に剪断力が働き、圧電素子が断面台形に変形して補強板を変形させようとする。
この際、圧電素子の伸縮方向の両端部ほど大きな剪断力が働き、かつ補強板側にも圧電素子の伸縮方向の端部ほど大きな抗力が発生し、捲れるようにモーメントが発生するため、圧電素子の伸縮方向の端部を補強板から剥がすように力が働いてしまい、圧電素子が剥離しやすくなっていた。

ここで、圧電素子が補強板から部分的にでも剥離してしまうと、当該圧電素子の縦振動および屈曲振動の周波数が変わってしまい、剥離が進行するにつれて、圧電アクチュエータが正常に機能しなくなってしまう。このような問題は、圧電素子に印加される電圧が高い近年の圧電アクチュエータでは、圧電素子の振幅が大きくなっているため、特に顕著となっている。

本発明の目的は、補強板からの圧電素子の剥離を防止することができる圧電アクチュエータおよび当該圧電アクチュエータを備えた時計を提供することである。

前記した目的を達成するために、本発明の圧電アクチュエータは、補強板と、当該補強板に接着された板状の圧電素子と、当該圧電素子に形成された電極とを有し、前記電極への電圧印加に応じて振動して被駆動体を駆動させる振動体を備えた圧電アクチュエータであって、前記振動体の少なくとも前記圧電素子の伸張方向の端部を覆い、前記圧電素子の前記補強板からの剥離を防止する剥離防止部材を備え、前記剥離防止部材は、前記圧電素子が接着される方向の前記振動体の表裏両面に当接され当該振動体を挟持する一対の挟持部と、当該一対の挟持部に対して一体的に形成されて前記各挟持部を接続する接続部とを備えていることを特徴とする。

ここで、剥離防止部材は、合成樹脂や金属により形成することができ、例えば、振動体と別体に形成して当該振動体の端部に圧入等で固定してもよいし、振動体に対してアウトサート成形やコーティングにより形成してもよい。
本発明によれば、圧電アクチュエータを構成する振動体には、当該圧電素子が補強板から剥離するのを防止する剥離防止部材が設けられている。この剥離防止部材は、圧電素子の補強板に対する接着方向に振動体を挟持する一対の挟持部と、この一対の挟持部を接続する接続部とを備えて構成され、これらが一体的に形成されている。
これによれば、電極への電圧の印加により伸縮する圧電素子が補強板から剥離しようとする際に、当該圧電素子の捲れ上がる力に対して剥離防止部材が抗することとなり、当該圧電素子の剥離を防止することができる。従って、圧電素子が剥離することによる振動周波数の変動を防止することができるので、圧電アクチュエータの駆動に関する信頼性を確保することができる。

また、剥離防止部材は、振動体における圧電素子の伸張方向の端部を少なくとも覆うように設けられている。ここで、圧電素子は、電圧印加による伸縮が繰り返されると、当該圧電素子の伸張方向の端部から剥離が生じる傾向にある。このため、剥離防止部材が当該伸張方向の振動体の端部を覆うように設けられていることにより、当該剥離防止部材が、圧電素子が剥離しやすい部位の剥離を防止することができる。従って、圧電素子の伸縮に伴う剥離を一層抑制することができる。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記剥離防止部材は、前記振動体の略全面を覆うように設けられていることが好ましい。
ここで、振動体の略全面を覆う剥離防止部材は、合成樹脂等を用いたアウトサート成形やコーティングにより形成することができる。
本発明によれば、振動体の略全面を覆うように剥離防止部材が設けられていることにより、振動体表面に形成される電極等も被覆してその損傷を防ぐことができ、振動体を保護することができる。
また、剥離防止部材が、振動体の全面を覆うように設けられているので、圧電素子の剥離を、当該圧電素子の全面に亘って防止することができ、端部のみに剥離防止部材を設ける場合に比べて剥離防止効果を高めることができる。

本発明の圧電アクチュエータでは、前記補強板の前記伸張方向の端部には、前記伸張方向に延出し前記被駆動体に当接される当接部が形成され、前記剥離防止部材には、前記当接部に応じた位置に、当該当接部が挿通される開口が形成されていることが好ましい。
ここで、前述のように、振動体を構成する補強板における圧電素子の伸張方向の端部には、被駆動体に当接して当該被駆動体を駆動させる当接部が形成されている。この当接部は、圧電素子の伸張方向に、当該圧電素子の端部より延出して補強板に形成されている。この当接部に応じた位置に剥離防止部材の開口が形成されていることにより、当接部による被駆動体の駆動動作を妨げることなく圧電素子の剥離を防止することができる。従って、圧電アクチュエータの機能を損なうことなく、当該圧電アクチュエータを構成する圧電素子の剥離防止を図ることができる。

あるいは、本発明の圧電アクチュエータでは、前記剥離防止部材には、前記伸張方向に延出し前記被駆動体に当接される凸状部が形成されていることが好ましい。
本発明によれば、振動体の製造工程を簡略化することができる。
すなわち、従来の圧電アクチュエータの振動体を構成する補強板には、前述のように、被駆動体に当接する当接部が形成されている。この当接部に対応する凸部が剥離防止部材に形成されていることにより、補強板に当接部を形成する必要をなくすことができる。これにより、補強板を圧電素子と平面視で略一致した形状とすることができ、振動体を略直方体形状とすることができるので、補強板および振動体の形成・製造を容易に行うことができる。従って、振動体、ひいては、圧電アクチュエータの製造工程を簡略化することができる。

また、本発明の時計は、前述の圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする。
なお、時計に組み込まれた圧電アクチュエータは、例えば、日車などの定期的に移動される部材の駆動に利用してもよく、時分針などの常時駆動される部材の駆動に利用してもよい。さらには、クロノグラフ針のように所定の操作時のみ駆動される部材の駆動に利用してもよく、また、からくり時計のように人形などの所定の動作を行うために利用してもよい。
本発明によれば、前述の圧電アクチュエータと同様の効果を奏することができる。すなわち、剥離防止部材によって、圧電素子が補強板から剥離することが防止されるので、圧電素子の剥離によって振動周波数が変動することを防ぐことができ、圧電アクチュエータの駆動信頼性を確保することができる。

本発明によれば、剥離防止部材が、剥離しやすい圧電素子の伸張方向の端部を、当該圧電素子の接着方向に向かって補強板に押さえ付けるので、電極への電圧印加に伴って振動する圧電素子が補強板から剥離することを防止することができる。従って、圧電素子の振動周波数の変動を防止することができ、圧電アクチュエータの駆動に関する信頼性を確保することができる。

〔１．第１実施形態〕
以下、本発明の第１実施形態を図面に基づいて説明する。
（１）時計１の概略構成
図１は、本実施形態の時計１を示す正面図である。
時計１は、駆動装置であるムーブメント２と、このムーブメント２を収容するケース３とを備えた腕時計（ウォッチ）である。時計の種類は、電子時計（クォーツ）であり、本実施形態の時計１は、アナログクォーツとして構成されている。
ムーブメント２には、文字板１１およびりゅうず１２が取り付けられ、当該文字板１１の略中央には、秒針１２１、分針１２２、時針１２３がそれぞれ設けられている。また、文字板１１の３時位置には、略矩形状の窓部３４が設けられ、この窓部３４からは、文字板１１の背面側に設けられた日車３３の回転により、日車３３に印字された日（カレンダ）が順次表示されている。

ここで、秒針１２１、分針１２２、時針１２３を駆動する構成は、通常のアナログクォーツと同様のものであり、水晶振動子が組み込まれた回路基板と、コイル、ステータおよびロータを有するステッピングモータ（図示省略）と、駆動輪列（図示省略）と、動力源である電池２４（図２）とを備えて構成されている。この構成では、水晶振動子で発振され回路ブロックを経て分周されたパルス信号により、ステッピングモータが駆動する。そして、ステッピングモータの駆動力が駆動輪列に伝達されることにより、秒針１２１、分針１２２、および時針１２３がそれぞれ駆動する。
なお、ステッピングモータの数は問わず、例えば、秒針１２１の駆動用に１つ、分針１２２および時針１２３の駆動用に１つ、計２つのステッピングモータが設けられていてもよい。

（２）日表示装置３０の構造
図２は、ムーブメント２に組み込まれた日表示装置３０を文字板１１側から見た平面図である。
日表示装置３０は、図２に示すように、前述の窓部３４（図１）と、日車３３と、圧電アクチュエータ４０とを備えて構成されている。
このうち、圧電アクチュエータ４０は、減速輪列である日回し中間車３１および日回し車３２を介して日車３３を駆動する。これら圧電アクチュエータ４０、日回し中間車３１、日回し車３２および日車３３は、地板２３にそれぞれ取り付けられている。
また、詳しい図示を省略するが、地板２３の背面側には、ステッピングモータに接続されて指針を駆動する駆動輪列（図示省略）および電池２４等が設けられている。このうち、電池２４は、ステッピングモータ、圧電アクチュエータ４０および電圧印加装置（図示省略）等の各回路に電力を供給する。

日回し中間車３１は、大径部３１１と小径部３１２とから構成されている。
小径部３１２は、大径部３１１よりも若干小径の円筒形であり、その外周面には、略正方形状の切欠部３１２Ａが形成されている。この小径部３１２は、大径部３１１に対し、同心をなすように固着されている。
大径部３１１は、ロータ４１上部の歯車４１１と噛合しており、日回し中間車３１は、ロータ４１の回転に連動して回転する。

日回し中間車３１の側方（図２における下方）の地板２３には、板バネ３１３が設けられている。
この板バネ３１３の基端部は、地板２３に固定され、先端部が略Ｖ字状に折り曲げられて形成されている。板バネ３１３の先端部は、日回し中間車３１の切欠部３１２Ａに出入可能に設けられている。このような板バネ３１３に近接した位置には、接触子３１４が配置されている。
接触子３１４は、日回し中間車３１が回転し、板バネ３１３の先端部が切欠部３１２Ａに入り込んだときに、板バネ３１３と接触する。ここで、板バネ３１３には、所定の電圧が印加されており、当該板バネ３１３が接触子３１４に接触すると、板バネ３１３に印加されている電圧が接触子３１４にも印加される。この接触子３１４の電圧印加状態を検出することにより、日送り状態を検出でき、日車３３の１日分の回転量が検出できる。
なお、日車３３の回転量は、板バネ３１３や接触子３１４を用いたものに限らず、ロータ４１や日回し中間車３１の回転状態を検出して所定のパルス信号を出力するものなどが利用できる。具体的には、公知のフォトリフレクタ、フォトインタラプタ、ＭＲセンサ等の各種の回転エンコーダ等を挙げることができる。

日回し車３２は、五歯の歯車を有しており、日車３３の内歯車３３１に噛合している。また、日回し車３２の中心には、シャフト３２１が設けられており、このシャフト３２１は、地板２３に形成された孔２５に遊挿されている。孔２５は、日車３３の周回方向に沿って長孔状に形成されている。そして、日回し車３２およびシャフト３２１は、地板２３に固定された板バネ３１３によって図３の右上方向に付勢されている。この板バネ３１３の付勢作用によって日車３３の揺動も防止される。
日車３３は、ムーブメント２の外周部に配置されるリング状の歯車であって、内周に内歯車３３１が形成され、３１日で１回転している。また、日車３３の周上には、「１」〜「３１」までの数字が印字されている。

図３は、図２の部分拡大図であり、圧電アクチュエータ４０を示す平面図である。
圧電アクチュエータ４０は、図３に示すように、日回し中間車３１に駆動力を伝達するロータ４１と、当該ロータ４１を回転運動させる振動体５０と、当該振動体５０に設けられたキャップ５５とを備えて構成されている。
このうち、ロータ４１は、日回し中間車３１と振動体５０との間に配置され、日の変わり目に送られる円板状の回転体である。ロータ４１の外周には、振動体５０が有する当接部５３が当接され、振動体５０の振動が伝達される。
なお、ロータ４１は、板ばね４１２によって振動体５０側に付勢されている。この振動体５０の当接部５３とロータ４１の側面との間に適切な摩擦力が発生することで、振動体５０の振動により生じる駆動力のロータ４１への伝達効率が良好となっている。

（３）振動体５０の構造
図４は、振動体５０を示す概要斜視図である。
振動体５０は、略長方形状の補強板５１と、当該補強板５１に設けられた平板状の圧電素子５２と、当該圧電素子５２の外表面に形成された電極６０とを備え、全体として薄板状に形成されている。
このうち、補強板５１は、ステンレス鋼、その他の材料から圧延などにより構成され、短辺側に、ロータ４１と当接する略円弧凸状の当接部５３が矩形状の部分と一体的に形成されている。この当接部５３は、補強板５１における対角位置にそれぞれ形成されている。
また、補強板５１の長辺の略中央には、短辺方向に突出する腕部５４が一体形成されている。腕部５４は、補強板５１の長手方向に対してほぼ直角に延びており、この腕部５４には、孔５４１が穿設されている。

圧電素子５２は、補強板５１と略同じ形状で形成され、当該補強板５１の表裏両面の略矩形状部分に、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて接着されている。この圧電素子５２の材料としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ（登録商標））、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、亜鉛ニオブ酸鉛およびスカンジウムニオブ酸鉛等から選択して利用することができる。

圧電素子５２の表裏両面には、ニッケルおよび金などによる電極がめっき、スパッタまたは蒸着等の方法で形成されている。このうち、圧電素子５２の裏面に形成された電極、すなわち、圧電素子５２と補強板５１との間に形成された電極（図示省略）は、圧電素子５２の表面に形成された電極６０とともに、リード線によって交流電圧の印加装置に導通している。
電極６０は、エッチング等で形成された略Ｌ字状の溝６５によって区画され、対角部分に形成された略矩形状の２つの検出用電極６１と、検出用電極６１以外の部分である駆動用電極６２とから構成されている。この駆動用電極６２は、図示を省略するが、リード線によって印加装置と導通され、当該印加装置による電圧印加により圧電素子５２を振動させる。また、検出用電極６１は、図示を省略するが、リード線により変位検出装置と接続され、当該変位検出装置は、圧電素子５２の振動によって生じる電力を検出して圧電素子５２の変位量を検出する。
なお、電極６０の形状については、適宜設定してよい。

このような圧電素子５２の幅や長さ、厚さ、および圧電素子５２に印加される電圧の周波数（駆動周波数）は、圧電素子５２に繰り返し電圧が印加されたときに圧電素子５２が長手方向に伸縮する、いわゆる縦振動（縦一次振動）と、圧電素子５２の平面中心に対して点対称に、縦一次振動に直交する方向に屈曲する、いわゆる屈曲振動（屈曲二次振動）とが同時に現れるように適宜設定される。

振動体５０は、地板２３に形成された土手２３１と支持台２３２との間に配置され、補強板５１から支持台２３２の上に延出する腕部５４によりねじ止め固定されている。支持台２３２には、腕部５４の孔５４１に挿通されたねじ５４２が螺合されるねじ孔が形成され、補強板５１と駆動用電極６２とがそれぞれ図示しない印加装置に導通されている。
そして、振動体５０は、補強板５１に両端に形成された当接部５３のうち、一方の当接部５３の先端がロータ４１の外周に当接するように配置される。

（４）キャップ５５の構造
図５は、振動体５０およびキャップ５５の短辺方向略中央における縦断面図である。
振動体５０には、前述のようにキャップ５５が取り付けられる。キャップ５５は、本発明の剥離防止部材に相当し、図５に示すように、振動体５０に対抗する面に開口が形成され縦断面視略横Ｕ字状に形成された箱状を有し、振動体５０を構成する圧電素子５２の伸張方向、すなわち、振動体５０の長手方向（図５におけるＸ方向）のそれぞれの端部を覆うように取り付けられている。なお、キャップ５５は、合成樹脂や金属等により形成することができ、アウトサート成形等により形成できるほか、形成したキャップ５５を振動体５０に圧入により取り付けることもできる。
このキャップ５５は、振動体５０の表裏両面（図５における矢印Ｙ方向の面）にそれぞれ対向配置され当該振動体５０を挟持する一対の挟持部５５１と、当該一対の挟持部５５１を接続する接続部５５２とを備えている。

一対の挟持部５５１は、振動体５０、具体的には、それぞれの圧電素子５２に形成された電極６０を挟持することにより、当該振動体５０を締め付ける。詳述すると、挟持部５５１は、補強板５１に対する圧電素子５２の接着方向（図５における矢印Ｙ方向）に振動体５０を挟持する。これにより、圧電素子５２が補強板５１から捲れ上がる力に対して、キャップ５５が抗することとなるので、当該圧電素子５２の補強板５１からの剥離が防止される。
なお、挟持部５５１が、振動体５０に対して圧電素子５２の接着方向に付勢力を作用させるようにしてもよく、この場合、より確実に圧電素子５２の剥離を防止することができる。

接続部５５２は、前述のように、一対の挟持部５５１を接続する部分であり、当該一対の挟持部５５１と一体的に形成されている。このため、接続部５５２と一対の挟持部５５１とが接着剤等により接続されている場合に比べ、当該一対の挟持部５５１と接続部５５２との分解が生じづらく構成されている。
また、接続部５５２には、図４および図５に示すように、補強板５１に形成された当接部５３に対応する位置に、当該当接部５３の形状に応じた開口５５３が形成されている。このため、補強板５１の当接部５３は、開口５５３を介して露出し、被駆動体としてのロータ４１の外周に当接される。

以上のような本実施形態の圧電アクチュエータ４０によれば、以下の効果を奏することができる。
すなわち、振動体５０の長手方向の端部、すなわち、圧電素子の伸張方向の振動体５０の端部には、当該端部を覆うように、振動体５０の表裏両面を挟持するキャップ５５が設けられている。このキャップ５５は、振動体５０を挟持することにより、振動体５０の圧電素子５２が補強板５１から捲れ上がる力が抑えられる。
これによれば、駆動用電極６２への電圧印加により振動する圧電素子５２の補強板５１からの剥離を防止することができる。特に、キャップ５５が、圧電素子５２の伸張方向の振動体５０端部を覆うように設けられているので、伸縮が繰り返されると剥離しやすい圧電素子５２の伸張方向先端部分を挟持することができ、圧電素子５２の剥離しやすい部位の剥離を確実に防止することができる。従って、圧電素子５２が剥離することによる振動周波数の変動を防止することができるので、圧電アクチュエータ４０の駆動に関する信頼性を確保することができる。

また、振動体５０の端部にキャップ５５を設けることにより、当該キャップ５５を、時計１への圧電アクチュエータ４０の組立時に振動体５０を物理的な衝撃から保護する保護体とすることができる。従って、振動体５０の保護、特に電極６０等の保護を図ることができる。

〔２．第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る時計について説明する。
第２実施形態に係る時計は、前述の第１実施形態に係る時計１と同様の構成を備えるが、圧電アクチュエータの振動体およびキャップの構造において相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一または略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。

図６は、本発明の第２実施形態に係る時計の圧電アクチュエータを構成する振動体５０Ａおよびキャップ５５Ａの短辺方向略中央における縦断面図である。
本実施形態の圧電アクチュエータは、前述の振動体５０およびキャップ５５に代えて、図６に示す振動体５０Ａおよびキャップ５５Ａを備えている。
振動体５０Ａは、対向する一対の補強板５１Ａと、当該一対の補強板５１Ａに挟まれるように配置された圧電素子５２とを備えて構成されている。
このうち、補強板５１Ａは、前述の第１実施形態で示した補強板５１と同様の材料により当該補強板５１より厚さ方向の寸法が小さくなるように形成され、圧電素子５２の表裏両面に接着固定されている。この補強板５１Ａには、補強板５１とは異なり当接部は形成されておらず、当該補強板５１Ａは、平面視略矩形に形成された平板状の圧電素子５２と略同じ平面形状を有している。また、それぞれの補強板５１Ａと圧電素子５２との間には、図示を省略したが、当該圧電素子５２に電圧を印加する電極が形成されている。

キャップ５５Ａは、本発明の剥離防止部材に相当し、前述の第１実施形態で示したキャップ５５と同様に、振動体５０Ａに対向する面に開口が形成され縦断面視略横Ｕ字状に形成された箱状を有している。また、このキャップ５５Ａは、振動体５０Ａにおける圧電素子５２の伸張方向（図６における矢印Ｘ方向）のそれぞれの端部に設けられている。
このキャップ５５Ａは、一対の挟持部５５１と、当該一対の挟持部５５１を接続する接続部５５２と、凸状部５５４とを備え、これらが一体的に形成されている。
このうち、一対の挟持部５５１は、振動体５０Ａ、具体的には、圧電素子５２に対向する側とは反対側のそれぞれの補強板５１Ａの面（図６における矢印Ｙ方向の面）を挟持する。これにより、振動体５０Ａを構成する圧電素子５２の圧縮時に、当該圧電素子５２がそれぞれの補強板５１Ａから捲れ上がることを抑えることができる。従って、圧電素子５２の補強板５１Ａからの剥離を防止することができる。

凸状部５５４は、振動体５０Ａに対向する面とは反対側の接続部５５２の面から面外方向に突出するように形成されており、図示を省略するが、被駆動体であるロータ４１の外周に当接されている。この凸状部５５４は、補強板５１に形成された当接部５３と同様に、電極への電圧印加により振動体５０Ａが振動すると、当該振動に応じて凸状部５５４が楕円軌道を描いて振動することにより、ロータ４１は一方向に押しやられて駆動する。

以上のような本実施形態の時計を構成する圧電アクチュエータによれば、前述の第１実施形態で示した圧電アクチュエータ４０と同様の効果を奏することができるとともに、以下の効果を奏することができる。
すなわち、キャップ５５Ａを構成する一対の挟持部５５１は、振動体５０Ａの表裏両面を挟持する。これによれば、キャップ５５Ａが、振動体５０Ａを構成する圧電素子５２の補強板５１Ａから捲れ上がる力に対して抗することとなる。ここで、キャップ５５Ａは、振動体５０Ａにおける圧電素子５２の伸張方向の端部に設けられているので、剥離しやすい圧電素子５２の端部を押さえることができる。従って、圧電素子５２の補強板５１Ａからの剥離を確実に防止することができる。

また、凸状部５５４がキャップ５５Ａに形成されていることにより、補強板５１Ａにロータ４１に当接される当接部を形成する必要を無くすことができる。これによれば、補強板５１Ａを圧電素子５２の平面形状と同じ形状とすることができ、振動体５０Ａを略直方体形状に形成することができる。従って、補強板５１Ａに当接部が形成される場合に比べ、補強板５１Ａおよび振動体５０Ａの製造を容易に行うことができ、ひいては、圧電アクチュエータの製造工程を簡略化することができる。

〔３．第３実施形態〕
次に、本発明の第３実施形態に係る時計について説明する。
第３実施形態に係る時計は、前述の第１実施形態に係る時計１と同様の構成を備えるが、圧電アクチュエータの振動体の構造において相違する。

図７は、本発明の第３実施形態に係る時計の圧電アクチュエータを構成する振動体５０Ｂおよびキャップ５５の短辺方向略中央における縦断面図である。
本実施形態の時計に用いられる圧電アクチュエータは、振動体５０Ｂおよびキャップ５５を備えて構成されている。
このうち、振動体５０Ｂは、前述の第１実施形態で示した振動体５０に、第２補強板５１Ｂが加えられた構成を有している。すなわち、振動体５０Ｂは、補強板５１の表裏両面に圧電素子５２がそれぞれ接着固定され、それぞれの圧電素子５２の補強板５１に対向する面とは反対側の面に、第２補強板５１Ｂが接着固定されている。
この第２補強板５１Ｂは、補強板５１と同じ材料で形成されているが、当該補強板５１に比べ厚さ方向の寸法が小さくなるように形成されている。また、第２補強板５１Ｂの平面視形状は、圧電素子５２の平面視形状と略同じとされている。
なお、図示を省略したが、圧電素子５２の表裏両面には前述のような電極が形成されている。

キャップ５５は、振動体５０Ｂにおける圧電素子５２の伸張方向（図７におけるＸ方向）の両端部にそれぞれ設けられ、前述のように一対の挟持部５５１と、当該一対の挟持部５５１を接続する接続部５５２を備えている。また、接続部５５２には、補強板５１に形成された当接部５３に対応する位置に、当該当接部５３が挿通して露出する開口５５３が形成されている。
このうち、一対の挟持部５５１は、振動体５０Ｂの外表面に位置する第２補強板５１Ｂを挟持する。詳述すると、一対の挟持部５５１は、それぞれの第２補強板５１Ｂにおける圧電素子５２とは反対側の面（図７における矢印Ｙ方向の面）に当接されている。このため、圧電素子５２が第２補強板５１Ｂとともに、補強板５１から捲れ上がろうとする際に、当該捲れ上がろうとする力に一対の挟持部５５１が抗するので、それぞれの圧電素子５２の補強板５１からの剥離を防止する。

以上のような本実施形態の時計を構成する圧電アクチュエータによれば、前述の第１実施形態で示した圧電アクチュエータ４０と同様の効果を奏することができるとともに、以下の効果を奏することができる。
すなわち、キャップ５５を振動体５０Ｂに設けることにより、当該振動体５０Ｂを構成する圧電素子５２が補強板５１から捲れ上がることを押さえることができる。従って、圧電素子５２の剥離を防止することができる。
また、圧電素子５２の補強板５１とは反対側には、第２補強板５１Ｂが設けられ、キャップ５５は、振動体５０Ｂの両端に設けられている。これによれば、圧電素子５２に形成された電極等を保護することができるとともに、圧電素子５２のいかなる部分においても、当該圧電素子５２が捲れ上がることを防ぐことができる。従って、圧電素子５２の剥離を、圧電素子５２の伸張方向端部に限らず、全面において防止することができる。

〔４．第４実施形態〕
次に、本発明の第４実施形態に係る時計について説明する。
第４実施形態に係る時計は、前述の第１実施形態に係る時計１と同様の構成を備えるが、圧電アクチュエータの振動体を構成する圧電素子５２の剥離を防止するキャップの構造において相違する。

図８は、本発明の第４実施形態に係る時計の圧電アクチュエータを構成する振動体５０およびキャップ５５Ｃの短辺方向略中央における縦断面図である。
本実施形態の時計に用いられる圧電アクチュエータは、振動体５０およびキャップ５５Ｃを備えて構成されている。
このうち、キャップ５５Ｃは、本発明の剥離防止部材に相当し、コーティングまたはアウトサート成形により、振動体５０の全面に形成されている。このキャップ５５Ｃにおいては、それぞれの圧電素子５２の補強板５１に対向する面とは反対側の面に対応するキャップ５５Ｃの部位が挟持部に相当し、当該挟持部に相当する部位以外の部位が接続部に相当する。このようなキャップ５５Ｃにより、電極への電圧印加により圧電素子５２の伸縮が繰り返された場合でも、キャップ５５Ｃにより全面が覆われているため、当該圧電素子５２の補強板５１からの剥離が防止される。

以上のような本実施形態の時計を構成する圧電アクチュエータによれば、前述の第１実施形態で示した圧電アクチュエータ４０と同様の効果を奏することができるとともに、以下の効果を奏することができる。
すなわち、キャップ５５Ｃが、振動体５０の全面を覆うように設けられていることにより、振動体５０を構成する補強板５１、圧電素子５２および電極６０等が損傷することを防ぐことができる。従って、振動体５０全体を保護することができる。
また、振動体５０の全面がキャップ５５Ｃによって覆われていることにより、圧電素子５２の剥離が当該圧電素子５２の全面に亘って防止される。従って、圧電素子５２の伸張方向の端部のみならず、当該圧電素子５２の全面に亘って確実に、圧電素子５２の補強板５１からの剥離を防止することができる。

〔５．実施形態の変形〕
本発明を実施するための最良の構成などは、以上の記載で開示されているが、本発明はこれに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ、説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部若しくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

前記各実施形態では、振動体５０，５０Ａの圧電素子５２は、１つまたは２つとしたが、本発明はこれに限らず、３以上の層構造を有していてもよい。また、補強板５１，５１Ａおよび第２補強板５１Ｂの数も前記実施形態の数に限定されるものではなく、２以上備える構成としてもよい。すなわち、少なくとも振動体における圧電素子の伸張方向の端部を覆うようにキャップが設けられていれば、圧電素子の補強板からの剥離を防止することができる。

前記第１および第３実施形態では、キャップ５５の接続部５５２に開口５５３を形成し、当該開口５５３を介して補強板５１の当接部５３が露出するようにし、前記第２実施形態では、キャップ５５Ａの接続部５５２に、当接部５３と同様に被駆動体であるロータ４１に当接される凸状部５５４を形成するとしたが、本発明はこれに限らない。すなわち、第４実施形態で示したキャップ５５Ｃのように、補強板５１の当接部５３を覆うようにキャップを構成してもよい。

前記各実施形態では、圧電アクチュエータ４０は時計１に設けられるとしたが、本発明はこれに限らず、本発明の圧電アクチュエータが利用可能であれば、他の電子機器に採用してもよい。例えば、カメラ等にも採用することができる。

本発明は、時計に好適に利用できる他、圧電アクチュエータを用いて被駆動体を駆動させる電子機器にも利用することができる。

本発明の第１実施形態に係る時計を示す平面図。 前記実施形態における日表示装置を文字板側から見た平面図。 前記実施形態における圧電アクチュエータを示す平面図。 前記実施形態における振動体を示す概要斜視図。 前記実施形態における振動体およびキャップを示す縦断面図。 本発明の第２実施形態に係る振動体およびキャップを示す縦断面図。 本発明の第３実施形態に係る振動体およびキャップを示す縦断面図。 本発明の第４実施形態に係る振動体およびキャップを示す縦断面図。

符号の説明

１…時計、４０…圧電アクチュエータ、５０，５０Ａ，５０Ｂ…振動体、５１，５１Ａ…補強板、５２…圧電素子、５３…当接部、５５，５５Ａ，５５Ｃ…キャップ（剥離防止部材）、５５１…挟持部、５５２…接続部、５５３…開口、５５４…凸状部。

Claims (5)

1. 補強板と、当該補強板に接着された板状の圧電素子と、当該圧電素子に形成された電極とを有し、前記電極への電圧印加に応じて振動して被駆動体を駆動させる振動体を備えた圧電アクチュエータであって、
   前記振動体の少なくとも前記圧電素子の伸張方向の端部を覆い、前記圧電素子の前記補強板からの剥離を防止する剥離防止部材を備え、
   前記剥離防止部材は、前記圧電素子が接着される方向の前記振動体の表裏両面に当接され当該振動体を挟持する一対の挟持部と、当該一対の挟持部に対して一体的に形成されて前記各挟持部を接続する接続部とを備えていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
2. 請求項１に記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記剥離防止部材は、前記振動体の略全面を覆うように設けられていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
3. 請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記補強板の前記伸張方向の端部には、前記伸張方向に延出し前記被駆動体に当接される当接部が形成され、
   前記剥離防止部材には、前記当接部に応じた位置に、当該当接部が挿通される開口が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
4. 請求項１または請求項２に記載の圧電アクチュエータにおいて、
   前記剥離防止部材には、前記伸張方向に延出し前記被駆動体に当接される凸状部が形成されていることを特徴とする圧電アクチュエータ。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の圧電アクチュエータを備えたことを特徴とする時計。

Images