(57)【要約】  圧電アクチュエータは、電極に電圧が印加されることによって振動する圧電セラミック振動子２と、パネル５０２に接合されて圧電セラミック振動子２の一端部を支持する第１ホルダ３と、パネル５０２に接合されて圧電セラミック振動子２の他端部を支持する第２ホルダ４と、を有する。圧電セラミック振動子２に発生する振動は、圧電セラミック振動子２の一端部と第１ホルダ３とを介してパネル５０２へ伝達され、圧電セラミック振動子２の他端部のパネル５０２に対する前後左右方向の相対移動は、第２ホルダ４によって拘束される。
2012144571.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力が供給されることによって所定方向に振動する圧電セラミック振動子と、
板状部材に接続され、前記圧電セラミック振動子の第１の部位を支持する第１ホルダと、
前記板状部材に接続され、前記圧電セラミック振動子の第２の部位を支持する第２ホルダと、を有し、
前記第１ホルダは前記圧電セラミック振動子からの振動によって変形する程度に剛性が低い材料からなり、前記第２ホルダは前記圧電セラミック振動子からの振動によって変形しない程度に剛性が低い材質からなり、
前記圧電セラミック振動子は、前記圧電セラミック振動子と前記第１ホルダとを介して前記板状部材に振動を伝達し、前記板状部材に対する当該圧電セラミック振動子の前記他の部位における相対移動が、前記第２ホルダによって拘束される、
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電セラミック振動子は、矩形平板状に形成され、かつ、厚さ方向に分極したものであり、その両面に形成された電極に電圧が印加されることで長手方向に振動し、
前記第１及び第２ホルダは、それぞれ、前記圧電セラミック振動子の長手方向の一端部及び他端部を支持するものであり、
前記圧電セラミック振動子は、前記圧電セラミック振動子と前記第１ホルダとを介して前記板状部材に振動を伝達し、前記板状部材に対する前記他端部における相対移動が、前記第２ホルダによって拘束される、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。
【請求項３】
前記第１及び前記第２ホルダにそれぞれ第１及び第２の嵌合部位が形成され、
前記第１及び前記第２ホルダは、前記第１及び第２の嵌合部位を介して前記板状部材に嵌合固定されている、請求項２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記第１及び前記第２ホルダにそれぞれ第１及び第２の切り欠きが形成され、
前記圧電セラミック振動子の前記一の部位及び他の部位が、それぞれ、前記第１及び第２の切り欠きに嵌合されること、によって、前記圧電セラミック振動子が、前記第１及び前記第２ホルダによって支持されている、
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記第１及び前記第２ホルダは互いに同じ材料から形成されており、
前記第２ホルダの体積は、前記第１ホルダの体積よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
表示部が設けられているケースを備え、
前記板状部材は、前記ケースに配置され、前記表示部を外部からの接触から保護するパネルであり、
前記パネルに請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータが配置されている、
ことを特徴とする電子機器。
【請求項７】
前記パネルに前記圧電アクチュエータが複数個配置され、当該各圧電アクチュエータごとに、当該圧電アクチュエータを前記パネルに固定するためのホルダが２つずつ配置されている、
ことを特徴とする請求項６に記載の電子機器。
【請求項８】
前記パネルと前記ケースとの間に、前記圧電アクチュエータの振動を増幅させる弾性部材が配置されている、
ことを特徴とする請求項６又は７に記載の電子機器。
【請求項９】
前記複数の圧電アクチュエータは、長尺状であって互いに直交する第１及び第２の圧電アクチュエータを含んでおり、
前記第１及び第２の圧電アクチュエータごとに、当該各圧電アクチュエータを前記パネルに支持固定するためのホルダが２つずつ設けられ、
前記第１及び前記第２の圧電アクチュエータの一の端部は、互いに接近して配置され、当該近接する一の端部にて当該第１及び第２の圧電アクチュエータをそれぞれ支持するホルダが１つのホルダからなる、
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
表示部が設けられているケースを備え、
前記板状部材は、前記ケースに配置され、前記表示部を外部からの接触から保護するパネルであり、
前記パネルに請求項９に記載の第１及び第２の圧電アクチュエータが配置されている、
ことを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器を振動させるバイブレータとして用いられる圧電アクチュエータ、及び、圧電アクチュエータを搭載した電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、携帯電話、ノート型パーソナルコンピュータ、ＰＤＡなどの小型で携帯性を有する電子機器が盛んに利用されるようになっている。これらの機器は、ネットワークシステム、ソフトウェアの進展とともに利便性が高まっている。これらの機器には振動によって当該機器に振動を与えるための振動部品が設けられており、それら振動部品を含む内蔵部品の品質向上や小型化が強く望まれている。このような振動部品として、例えば、非特許文献１に開示されている圧電セラミック振動子を用いた圧電アクチュエータが知られている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】「圧電セラミクスの応用」、学献社、１９８９年、７１ページ
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
非特許文献１に示される圧電アクチュエータでは、圧電セラミック振動子は、その一端が筐体に接合されたホルダによって支持されている。圧電セラミック振動子の屈曲振動などにより生じた振動は、ホルダを介して筐体に伝達される。【０００５】
圧電セラミック振動子が振動する際、圧電セラミック振動子には、振動に伴って慣性力が生じる。この慣性力は振動として圧電セラミック振動子が固定されているホルダに伝達される。慣性力のうち、筐体の主面に対して平行な方向の成分は、ホルダから筐体への振動伝達に対して寄与しない。このように圧電セラミック振動子の振動エネルギーが当該平行な方向の振動に消費されると、圧電セラミック振動子から筐体へ伝播される振動量が低下し、エネルギーロスにつながる。【０００６】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、振動を効率的に伝達することのできる、圧電アクチュエータ、及び、当該圧電アクチュエータを搭載した電子機器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る圧電アクチュエータは、
電力が供給されることによって所定方向に振動する圧電セラミック振動子と、
板状部材に接続され、前記圧電セラミック振動子の第１の部位を支持する第１ホルダと、
前記板状部材に接続され、前記圧電セラミック振動子の第２の部位を支持する第２ホルダと、を有し、
前記第１ホルダは前記圧電セラミック振動子からの振動によって変形する程度に剛性が低い材料からなり、前記第２ホルダは前記圧電セラミック振動子からの振動によって変形しない程度に剛性が低い材料からなり、
前記圧電セラミック振動子は、前記圧電セラミック振動子と前記第１ホルダとを介して前記板状部材に振動を伝達し、前記板状部材に対する当該前記圧電セラミック振動子の前記他端部における相対移動が、前記第２ホルダによって拘束される、
ことを特徴とする。【０００８】
また、本発明の第２の観点に係る電子機器は、
表示部が設けられているケースを備え、
前記板状部材は、前記表示部を保護するパネルであり、
前記パネルに前記第１の観点に係る圧電アクチュエータが配置されている、
ことを特徴とする。【０００９】
本発明によれば、振動を効率よく伝達する圧電アクチュエータ、及び、当該圧電アクチュエータを搭載した電子機器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る圧電アクチュエータを示す斜視図である。
【図２】本発明の実施形態に係る圧電セラミックを示す概略構成図である。
【図３】第１の実施形態に係る圧電アクチュエータを搭載した電子機器を示す分解斜視図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る圧電アクチュエータを示す斜視図である。
【図５】第２の実施形態に係る圧電アクチュエータを搭載した携帯電話機を示す分解斜視図である。
【図６Ａ】本発明の第３の実施形態に係る圧電アクチュエータを示す斜視図である。
【図６Ｂ】第３の実施形態に係る圧電アクチュエータの変形例を示す斜視図である。
【図７】第３の実施形態に係る圧電アクチュエータを搭載した携帯電話機を示す分解斜視図である。
【図８】第３の実施形態に係る圧電アクチュエータの変形例を示す斜視図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る圧電アクチュエータを搭載した携帯電話機を示す斜視図である。
【図１０Ａ】本発明の変形例に係る圧電セラミックを示す概略図である。
【図１０Ｂ】本発明の変形例に係る圧電セラミックを示す概略図である。
【図１１Ａ】本発明の変形例に係る圧電アクチュエータの筐体への接合方法を示す断面図である。
【図１１Ｂ】本発明の変形例に係る圧電アクチュエータの筐体への接合方法を示す断面図である。
【図１２】本発明の実施形態に係る圧電アクチュエータが搭載された携帯電話機を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施形態に係る圧電アクチュエータ、及び、当該圧電アクチュエータを搭載した電子機器について図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施形態）
本実施形態の圧電アクチュエータ１は、図１に示すように、矩形板状の圧電セラミック振動子２と、当該圧電セラミック振動子２の両端をそれぞれ支持する第１ホルダ３、第２ホルダ４と、から構成されている。また、圧電アクチュエータ１は、第１ホルダ３及び第２ホルダ４を介して矩形板状のパネル（板状部材）５０２に接合されている。
【００１３】
圧電セラミック振動子２は、図２に示すように、１枚の矩形板状の圧電セラミック板２０と、当該圧電セラミック板２０を挟む、２枚の矩形板状の電極２１ａ、２１ｂとから構成されている。圧電セラミック板２０はジルコン酸チタン酸鉛からなり、厚み方向に分極処理が施されている。電極２１ａ、２１ｂは、銀から形成され、圧電セラミック板２０の厚み方向の両主面（図２に示す圧電セラミック板２０の上面と下面）にそれぞれ形成されている。また、電極２１ａ、２１ｂには、端子２２ａ、２２ｂがそれぞれ接続されている。以上のように構成された圧電セラミック板２０は、端子２２ａ、２２ｂに電圧が印加されると、長手方向（矩形形状の長辺方向）に振動する。
【００１４】
第１ホルダ３は、シリコンゴム等の弾性材料から略直方体形状に構成されている。また、第１ホルダ３は、圧電セラミック振動子２の振動によって柔軟に変形しうる程度の剛性を有している。第１ホルダ３の側面のうち１面（圧電セラミック板２０に臨む面）には、図１における上下方向（以下の説明において同様。）の幅が圧電セラミック振動子２の厚さと略同じ厚さの切り欠き３ａが形成されている。第１ホルダ３の切り欠き３ａには、圧電セラミック振動子２の一端部が嵌合されるとともに、当該嵌合部位で、例えばエポキシ樹脂系接着剤により固定されている。また、第１ホルダ３の底面は、平坦とされ、パネル５０２の主面に、例えばエポキシ樹脂系接着剤により接合されている。
【００１５】
第２ホルダ４は、第１ホルダ３と同一の材料（ここでは、シリコンゴム等）から略直方体形状に構成されている。また、第２ホルダ４の側面のうち１面（圧電セラミック板２０に臨む面）には第１ホルダ３と同様に、上下方向の幅が圧電セラミック振動子２の厚さと略同じ厚さの切り欠き４ａが形成されている。第２ホルダ４の切り欠き４ａには、圧電セラミック振動子２の他端部が嵌合されるとともに、当該嵌合部位で、例えばエポキシ樹脂系接着剤によって固定されている。また、第２ホルダ４の底面は平坦とされ、パネル５０２に、例えばエポキシ樹脂系接着剤を介して接合されている。また、第２ホルダ４は、第１ホルダ３よりも底面の面積が大きくなるように形成され、かつ、高さは略同じになるように形成されている。したがって、第２ホルダ４は、第１ホルダ３よりも体積が大きく、かつ、機械的な剛性も高くなっている。具体的には、第２ホルダ４は、圧電セラミック振動子２の振動によって図１における前後左右方向（以下の説明において同様。）にほとんど変形しない。このため、第２ホルダ４は、圧電セラミック振動子２の他端部の、パネル５０２に対する前後左右方向への相対移動を拘束することのできる程度の剛性を有している。
【００１６】
次に、上記のように構成された本実施形態の圧電アクチュエータ１の動作について説明する。
【００１７】
本実施形態では、圧電セラミック板２０は厚さ方向に分極されている。また、電気端子２２ａ、２２ｂから、それぞれ電極２１ａ、２１ｂを介して圧電セラミック板２０に交流電圧を印加すると、圧電セラミック板２０は長さ方向に伸縮するようにされている。このように圧電セラミック板２０が長手方向に伸縮することで、圧電セラミック振動子２に縦振動が発生する。これにより、圧電セラミック振動子２の振動が、両端部に固定されている第１、第２ホルダ３、４に伝達する。
【００１８】
第１ホルダ３は圧電セラミック振動子２からの振動によって変形する程度に剛性が低い樹脂材料、ゴム、又はエラストマー材料からなる。このため、圧電セラミック振動子２から振動が伝達されると、当該振動によって、第１ホルダ３が変形する。そして、その変形による振動がパネル５０２に伝達する。圧電セラミック振動子２の一端部は第１ホルダ３の切り欠き３ａに嵌合されているので、圧電セラミック振動子２の一端部の側面、及び両主面の一部は、第１ホルダ３に当接している。したがって、圧電セラミック振動子２の振動は、圧電セラミック振動子２の側面、及び両主面から、第１ホルダ３に効率よく伝達されるようになる。
【００１９】
一方、第２ホルダ４は圧電セラミック振動子２からの振動によって殆ど変形しない程度に剛性が高い樹脂材料からなる。このため、圧電セラミック振動子２から振動が伝達しても、当該振動によって、第２ホルダ４は殆ど前後左右方向に変形しない。圧電セラミック振動子２の他端部が、剛性の高い第２ホルダ４によって支持されることにより、圧電セラミック振動子２の他端部がパネル５０２に対して前後左右方向に相対移動することが拘束される。この結果、慣性力による前後左右方向の振動成分が抑制される。このように前後左右方向に振動成分の発生が抑制されることにより、圧電セラミック振動子２からの振動が効率よく第１ホルダ３に伝達されるようになる。その結果、圧電セラミック振動子２からの振動が第１ホルダ３を介してパネル５０２に効率よく伝達されるようになる。また、このように圧電セラミック振動子２から振動がパネル５０２に効率よく伝達されるため、広い周波数領域で圧電セラミック振動子２を振動されるようになる。また、圧電セラミック振動子２の他端部は、第２ホルダ４の切り欠き４ａに嵌合しているので、圧電セラミック振動子２の他端部の側面、及び両主面の一部が、第２ホルダ４に当接している。圧電セラミック振動子２の側面、及び両主面が、剛性の高い第２ホルダ４で支持されることで、圧電セラミック振動子２の他端部が強固に固定され、他端部のパネル５０２に対する前後左右方向への相対移動が効率的に抑制されるようになる。
【００２０】
次に、上記のように構成された本実施形態の圧電アクチュエータ１が搭載された電子機器について、携帯電話機５００を例に説明する。
【００２１】
携帯電話機５００は、図３に示すように、入力キーや画面表示部等が設けられた筐体本体（ケース）５０１と、筐体本体５０１の上に重なるように配置されたパネル５０２と、筐体カバー５０３と、を備えている。筐体本体５０１は、樹脂材料から矩形板状に形成されている。筐体本体５０１の主面には、外形が矩形状とされるとともに、中央部に矩形状の開口が透設された有底凹部５０１ａが形成されている。この有底凹部５０１ａには、パネル５０２と筐体カバー５０３とが嵌合される。また、有底凹部５０１ａには、さらに圧電アクチュエータ１が係合固定されるスリット５０１ｂが形成されている。
【００２２】
パネル５０２は、アクリル樹脂や、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、シリカガラス等の、透明な材料から形成されており、筐体本体５０１の画面表示部等を外部からの接触から保護している。パネル５０２は筐体本体５０１の有底凹部５０１ａに嵌合されるとともに、パネル５０２の周縁部は、例えばエポキシ樹脂系接着剤を介して筐体本体５０１に接合されている。また、パネル５０２における、筐体本体５０１に対向する面には、圧電アクチュエータ１の第１及び第２ホルダ３、４の底面が、それぞれ、例えばエポキシ樹脂系接着剤を介して接合されており、圧電アクチュエータ１は筐体本体５０１のスリット５０１ｂに係合固定されている。
【００２３】
筐体カバー５０３は、筐体本体５０１と同様に樹脂材料から形成されており、また、中央部に矩形状の開口が透設された矩形板状に形成されている。筐体カバー５０３は、パネル５０２の周縁部に、例えばエポキシ樹脂系接着剤を介して接合されるとともに、筐体本体５０１の有底凹部５０１ａに嵌合している。
【００２４】
圧電アクチュエータ１の圧電セラミック振動子２を振動させると、圧電セラミック振動子２の振動は両端部に固定されている第１及び第２ホルダ３、４にそれぞれ伝達される。第１ホルダ３は第２ホルダ４よりも剛性が低いため、圧電セラミック振動子２から振動が伝達するとその振動によって変形する。その結果、変形による振動は第１ホルダ３を介してパネル５０２に伝達する。一方、第２ホルダ４は第１ホルダ３よりも剛性が高いため、圧電セラミック振動子２から振動が伝達しても殆ど前後左右方向の変形は起こらない。圧電セラミック振動子２において、剛性の高い第２ホルダ４に支持されている他端部は、パネル５０２に対する前後左右方向への相対移動が第２ホルダ４によって拘束される。
【００２５】
このように圧電セラミック振動子２の他端部のパネル５０２に対して平行な方向への相対移動が拘束されるため、圧電セラミック振動子２に生じる慣性力による当該平行な方向の振動成分の発生が抑制される。その結果、圧電セラミック振動子２からの振動が効率よく第１ホルダ３に伝達され、第１ホルダ３を介してパネル５０２に伝達されるようになる。また、圧電セラミック振動子２からの振動がパネル５０２に効率よく伝達されることから、広い周波数帯域で圧電セラミック振動子２を振動させることができるようになる。そのため、携帯電話機５００において、圧電アクチュエータ１を振動部材として使用した場合に、ユーザに振動で着信を知らせるバイブレータとして機能させることもできる。
【００２６】
（第２の実施形態）
第１の実施形態において、圧電アクチュエータ１は、平坦とされた第１及び第２ホルダ３、４の底面をパネル５０２に接合することによって、パネル５０２に固定されていた。しかし、第１、第２ホルダ３、４とパネル５０２との接合方法は、これに限るものではない。以下、他の接合方法について説明する。なお、以下に参照する図面において、同一のの構造及び機能を有する構成には同一の符号を付するものとし、重複する説明は省略する。
【００２７】
本実施形態において、圧電アクチュエータ１０の第１ホルダ３０と、第２ホルダ３４０との底面には、図４に示すように、それぞれ切り欠き３０ｂ、４０ｂが形成されている。切り欠き３０ｂ、４０ｂは、パネル５０２の厚さと略同じ厚さに形成されており、パネル５０２の一方の端部を第１ホルダ３０および第２ホルダ４０の切り欠き３０ｂ、４０ｂにそれぞれ嵌合させることによって、第１ホルダ３０、第２ホルダ４０とパネル５０２とを固定している。
【００２８】
本実施形態の圧電アクチュエータ１０を携帯電話機６００に搭載する場合、図５に示すように、第１及び第２ホルダ３０、４０の底面の切り欠き３０ｂ、４０ｂをそれぞれパネル５０２の両側面に嵌合させ、例えばエポキシ樹脂系接着剤を介して接合する。第１及び第２のホルダ３０、４０とパネル５０２とを嵌合させることで、第１の実施形態と比較して、第１及び第２のホルダ３０、４０とパネル５０２との接合強度がより一層高められるようになり、圧電アクチュエータ１０の振動をパネル５０２に更に効率よく伝達されるようになる。
【００２９】
（第３の実施形態）
第１及び第２の実施形態では、それぞれ、１つの圧電アクチュエータ１、１０がパネル５０２に接合されていた。これに対して、本実施形態においては、圧電アクチュエータが複数設けられる形態について説明する。以下、２つの圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂを設けた実施形態について説明する。なお、以下に参照する図面において、同一の構造及び機能を有する構成には同一の符号を付するものとし、重複する説明は省略する。
【００３０】
本実施形態において、パネル５０２には、図６Ａに示すように、２つの第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂが接合されている。第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂは、第１の実施形態の圧電アクチュエータ１と同様に、それぞれ、圧電セラミック振動子２００ａ、２００ｂと、圧電セラミック振動子２００ａ、２００ｂの一端部に固定されている第１ホルダ３００ａ、３００ｂと、圧電セラミック振動子２００ａ、２００ｂの他端部に固定されている第２ホルダ４００ａ、４００ｂと、から構成されている。ここで、第１圧電アクチュエータ１００ａと第２圧電アクチュエータ１００ｂの圧電セラミック振動子２００ａ、２００ｂ、第１ホルダ３００ａ、３００ｂ、第２ホルダ４００ａ、４００ｂの大きさは互いに異なっていてもよい。
【００３１】
第１圧電アクチュエータ１００ａはパネル５０２の短辺方向に配置され、第２圧電アクチュエータ１００ｂは、第１圧電アクチュエータ１００ａの長手方向とは垂直な方向であるパネル５０２の長辺方向に配置されている。このような２つの第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂをパネル５０２に接合することにより、パネル５０２の振動量を一層増大させることができる。また、このような振動量の増大により、更に広い周波数帯域で第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂを振動させることができる。
【００３２】
また、図６Ｂに示すように、第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂの第２ホルダ４００を共有とし、単一の第２ホルダ４００によって第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂにおける、第１及び第２圧電セラミック振動子２００ａ、２００ｂの一端部をそれぞれ固定することもできる。この場合、第２ホルダ４００の側面のうち、一つの面に切り欠き４４ａが形成され、他の面に切り欠き４４ｂが形成される。第１及び第２圧電セラミック振動子２００ａ、２００ｂは切り欠き４４ａ、４４ｂにそれぞれ嵌合され、接着材等によって第２ホルダ４００に接合される。
【００３３】
第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂを携帯電話機７００に搭載する場合、図７に示すように、２つの第１ホルダ３００ａ、３００ｂ及び共有している第２ホルダ４００の底面が、それぞれパネル５０２の筐体本体５０１に対向する面に、例えばエポキシ樹脂系接着剤を介して接合される。筐体本体５０１の有底凹部５０１ａには、第１圧電アクチュエータ１００ａ及び第２圧電アクチュエータ１００ｂの形状に合致するスリット５０１ｂが形成されており、第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂはスリット５０１ｂに嵌合される。
【００３４】
図６Ｂに示すように、第２ホルダ４００を第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂで共有した場合、第１ホルダ３００ａ、３００ｂ、第２ホルダ４００は全部で３つでよい。また、第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂが一体化されるため、第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂをそれぞれ個別にパネル５０２に接合する場合と比較して、接合時間の短縮化が図れ、製造コストを低減することができる。
【００３５】
本実施形態では、第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂは共にパネル５０２の１つの面上で接合されていたが、第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂは、図８に示すように、互いに平行になるように配置されていてもよい。また、第１及び第２圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂは、図８に示すように、パネル５０２の別の面に接合されていてもよい。また、圧電アクチュエータは２つに限られず、パネル５０２に３つ以上接合されていてもよく、３つ以上の圧電アクチュエータが１つの第２ホルダ４００を共有していてもよい。
【００３６】
（第４の実施形態）
第１乃至第３の実施形態では、携帯電話機５００、６００、７００は、筐体本体５０１と、筐体本体５０１上に重なるように配置されているパネル５０２と、筐体カバー５０３と、を備えていた。しかし、携帯電話機の構成は上記には限られない。以下、第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂを備える携帯電話機８００について説明する。なお、以下に参照する図面において、同一の構造及び機能を有する構成には同一の符号を付するものとし、重複する説明は省略する。
【００３７】
携帯電話機８００は、図９に示すように、筐体本体５０１と、パネル５０２と、筐体カバー５０３と、第１弾性部材５０４ａと、第２弾性部材５０４ｂと、を備えている。第１弾性部材５０４ａは、筐体本体５０１とパネル５０２との間に配置されている。第２弾性部材５０４ｂは、パネル５０２と筐体カバー５０３との間に配置されている。
【００３８】
第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂは、それぞれシリコンゴム等の弾性材料から構成されており、環状の矩形板状に形成されている。第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂの外周は、パネル５０２の外周より大きく、第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂの内周は、パネル５０２の外周より小さく形成されている。そして、第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂが、パネル５０２の両主面の周縁部の上下方向の両側に配置されている。また、第１弾性部材５０４ａは筐体カバー５０３に接合され、第２弾性部材５０４ｂは筐体本体５０１に接合しているので、パネル５０２は第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂを介して筐体本体５０１、筐体カバー５０３に接合している。
【００３９】
本実施形態の携帯電話機８００によれば、筐体本体５０１とパネル５０２、筐体カバー５０３とが、第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂを介して接合される。そのため、パネル５０２の周縁部は、第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂによって、筐体本体５０１と筐体カバー５０３との間に振動が増幅されるように配置される。したがって、パネル５０２を第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂを介さずに接合した場合と比較して、圧電アクチュエータ１０からの振動によるパネル５０２の振動を、更に増幅させることができる。
【００４０】
以上、本発明に係る実施形態について種種説明したが、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、さらに多様な実施形態及び変形が可能とされるものである。上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。
【００４１】
例えば、第１乃至第４の実施形態では、圧電セラミック振動子２、２００ａ、２００ｂは、１枚の圧電セラミック板２０と、圧電セラミック板２０の厚み方向の両主面に形成された２枚の電極２１ａ、２１ｂと、から構成されていた。しかし、図１０Ａに示すように、圧電セラミック振動子２０１は、２枚の圧電セラミック板１２０ａ、１２０ｂと３枚の電極１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃとが、交互に積層されて構成されていてもよい。また、図１０Ｂに示すように、圧電セラミック振動子２０２は、１枚の圧電セラミック板２２０と、圧電セラミック板２２０の長辺方向（長手方向）の両側面に形成された２枚の電極２２１ａ、２２１ｂと、から構成されていてもよい。さらに、複数の圧電セラミック振動子の間に補強材を挟んで一体的に接合することで、１組の圧電セラミック振動子を構成してもよい。このような圧電セラミック振動子の構成を変えることで、圧電アクチュエータの振動パターンを変化させることができる。
【００４２】
また、第１乃至第４の実施形態では、第２ホルダ４、４０、４００、４００ａ、４００ｂの形状を第１ホルダ３、３０、３００ａ、３００ｂより大きくすることで、第２ホルダ４、４０、４００、４００ａ、４００ｂの剛性を第１ホルダ３、３０、３００ａ、３００ｂの剛性より高くなるようにした。しかし、板状部材への接合方法を変更することによって、剛性を変えてもよい。
【００４３】
例えば、図１１Ａに示すように、パネル６０２に嵌合凸部６０２ａを設け、第２ホルダ４０１に凸部６０２ａと嵌合する嵌合凹部４０１ａを設ける。パネル６０２の凸部６０２ａに第２ホルダ４０１の嵌合凹部４０１ａを嵌合させて接合させることで、第２ホルダ４０１の剛性を高めることができる。また、図１１Ｂに示すように、第２ホルダ４０２とパネル７０２とにネジ切り加工を施し、ネジ５０等によって第２ホルダ４０２とパネル７０２とを螺合させることで、第２ホルダ４０２の剛性を高めてもよい。
【００４４】
また、異なる材質を用いることで、第２ホルダの剛性を第１ホルダの剛性より高くしてもよい。例えば、第１ホルダの材質として、例えば、弾性が低い（低ヤング率の）ゴムを用い、第２ホルダの材質として、例えば、弾性が高い（高ヤング率の）ポリカーボネートを用いることで、第２ホルダの剛性を第１ホルダの剛性より高くすることができる。
【００４５】
また、第４の実施形態では、筐体本体５０１とパネル５０２、及びパネル５０２と筐体カバー５０３との間に、それぞれ第１弾性部材５０４ａ、第２弾性部材５０４ｂを配置していた。しかし、弾性部材は、筐体本体５０１とパネル５０２との間、またはパネル５０２と筐体カバー５０３との間の、どちらか一方のみに配置してもよく、また、筐体本体５０１とパネル５０２、及びパネル５０２と筐体カバー５０３との間に３枚以上配置することもできる。
【００４６】
また、本実施形態では圧電アクチュエータ１、１０、１００ａ、１００ｂを携帯電話機５００、６００、７００、８００、９００に搭載した形態について説明したが、バイブレータ等として圧電アクチュエータを利用するものであれば、小型パーソナルコンピュータ、ゲーム機、ＰＤＡ、タブレット型端末などのその他の電子機器にも適用することができる。
【実施例】
【００４７】
以下、実施例に基づいて、本発明をさらに具体的に説明する。本発明の技術思想は以下の実施例に限定されるものではない。実施例１〜４において、効果の比較対象として、長さ５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ３ｍｍのシリコンゴム部材のホルダによって圧電セラミック振動子の一端のみがホルダに支持される従来の圧電アクチュエータを用いた。【００４８】
（実施例１）
実施例１に用いる圧電アクチュエータとして、図１に示す第１の実施形態の圧電アクチュエータ１を作成した。圧電セラミック板２０として、長さ１５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ１ｍｍのジルコン酸チタン酸鉛を組成にもつ圧電セラミック材料の板を用意し、両主面に銀電極２１ａ、２１ｂを形成して分極処理を施し、圧電セラミック振動子２を作成した。【００４９】
第１ホルダ３として、長さ３ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ３ｍｍのシリコンゴム部材を用意した。また、第２ホルダ４として、長さ５ｍｍ、幅５ｍｍ、厚さ３ｍｍのシリコンゴム部材を用意した。第１ホルダ３および第２ホルダ４の側面には、それぞれ切り欠き３ａ、４ａが形成されており、切り欠き３ａ、４ａに圧電セラミック振動子２の端部をそれぞれ嵌合させた。さらに、例えばエポキシ樹脂系接着剤を用いて接着して圧電アクチュエータ１を作成した。【００５０】
上記のように作成した圧電アクチュエータ１を、図３に示すように携帯電話機５００に搭載し、図１２に示す携帯電話機９００を作成した。携帯電話機９００の圧電アクチュエータ１以外の構成は、一般的な携帯電話機と同様である。圧電アクチュエータ１は、パネル５０２の筐体本体５０１に対向する面に搭載され、筐体本体５０１のスリット５０１ｂに係合固定されている。【００５１】
本実施例の圧電アクチュエータ１の効果を確認するため、圧電アクチュエータ以外の構成は携帯電話機９００と同様な携帯電話機を用意し、圧電アクチュエータ１と同じ位置に従来の圧電アクチュエータを搭載した。そして、圧電アクチュエータ１と従来の圧電アクチュエータとに、電圧実効値１Ｖで１０Ｈｚ、２００Ｈｚ、５００Ｈｚの正弦波交流電界をそれぞれ印加し、パネル５０２の略中央の計測点Ａの振動量を、レーザドップラー振動計を用いて計測した。【００５２】
上記計測の結果、本実施例の圧電アクチュエータ１は、従来の圧電アクチュエータと比較して、１０Ｈｚで１０倍、２００Ｈｚで２０倍、５００Ｈｚで２５倍の振動量が発生していることが確認できた。いずれの周波数においても、従来の圧電アクチュエータと比較して、本実施例の圧電アクチュエータ１は振動量が増加しており、広い周波数帯域で動作が可能であることがわかった。【００５３】
（実施例２）
実施例２として、図４に示す第２の実施形態の圧電アクチュエータ１０を作成した。圧電セラミック振動子２、第１ホルダ３、ホルダ４等の寸法は、実施例１と同様である。そして、作成された圧電アクチュエータ１０を、図５に示すように携帯電話機６００に搭載し、図１２に示す携帯電話機９００を作成した。圧電アクチュエータ１０は、パネル５０２の側面に搭載され、筐体本体５０１のスリット５０１ｂに係合固定されている。【００５４】
本実施例の圧電アクチュエータ１０の効果を確認するため、携帯電話機６００と同様に構成された携帯電話機を作成し、圧電アクチュエータ１０と同じ位置に従来の圧電アクチュエータを搭載した。そして、圧電アクチュエータ１０と従来の圧電アクチュエータに、電圧実効値１Ｖで１０Ｈｚ、２００Ｈｚ、５００Ｈｚの正弦波交流電界をそれぞれ印加し、パネル５０２の略中央の計測点Ａの振動量を、レーザドップラー振動計を用いて計測した。【００５５】
上記計測の結果、本実施例の圧電アクチュエータ１０は、従来の圧電アクチュエータと比較して、１０Ｈｚで１５倍、２００Ｈｚで３０倍、５００Ｈｚで４０倍の振動量が発生していることを確認した。いずれの周波数においても、従来の圧電アクチュエータと比較して、本実施例の圧電アクチュエータ１は振動量が増加しており、かつ、広い周波数帯域で動作が可能であることがわかった。【００５６】
（実施例３）
実施例３として、図６Ｂに示す第３の実施形態の圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂを作成した。圧電セラミック振動子２００ａ、２００ｂ、第１ホルダ３００ａ、３００ｂ、ホルダ４００ａ、４００ｂ等の寸法は、実施例１、２と同様である。そして、作成された圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂを、図７に示すように携帯電話機７００に搭載し、図１２に示す携帯電話機９００を作成した。圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂは、パネル５０２の側面に搭載され、筐体本体５０１のスリット５０１ｂに係合固定されている。【００５７】
本実施例の圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂの効果を確認するため、携帯電話機７００と同様に構成された携帯電話機を作成し、従来の圧電アクチュエータを搭載した。そして、圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂと従来の圧電アクチュエータに、電圧実効値１Ｖで１０Ｈｚ、２００Ｈｚ、５００Ｈｚの正弦波交流電界をそれぞれ印加し、パネル５０２の略中央の計測点Ａの振動量を、レーザドップラー振動計を用いて計測した。【００５８】
上記計測の結果、本実施例の圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂは、従来の圧電アクチュエータと比較して、１０Ｈｚで３０倍、２００Ｈｚで４０倍、５００Ｈｚで５５倍の振動量が発生していることを確認した。いずれの周波数においても、従来の圧電アクチュエータと比較して、本実施例の圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂは振動量が増加しており、広い周波数帯域での動作が可能であることがわかった。【００５９】
（実施例４）
実施例４として、図９に示す第４の実施形態の携帯電話機８００を用い、図１２に示す携帯電話機９００を作成した。第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂとして、それぞれ厚さ１ｍｍのシリコンゴム部材を用意した。圧電アクチュエータ１０の構成は、実施例２と同様である。【００６０】
本実施例の、第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂを備える携帯電話機８００の効果を確認するため、実施例１乃至３の携帯電話機５００、６００、７００と同様に構成された一般的な携帯電話機を作成し、従来の圧電アクチュエータを搭載した。そして、圧電アクチュエータ１０と従来の圧電アクチュエータに、電圧実効値１Ｖで１０Ｈｚ、２００Ｈｚ、５００Ｈｚの正弦波交流電界をそれぞれ印加し、パネル５０２の略中央の計測点Ａの振動量を、レーザドップラー振動計を用いて計測した。【００６１】
上記計測の結果、本実施例の携帯電話機８００には、従来の圧電アクチュエータが搭載された一般的な携帯電話機と比較して、１０Ｈｚで３０倍、２００Ｈｚで４０倍、５００Ｈｚで６０倍の振動量が発生していることを確認した。いずれの周波数においても、従来の圧電アクチュエータが搭載された一般的な携帯電話機と比較して、本実施例の第１及び第２弾性部材５０４ａ、５０４ｂを備える携帯電話機８００は振動量が増加しており、広い周波数帯域での動作が可能であることがわかった。【００６２】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。【００６３】
（付記１）
電力が供給されることによって所定方向に振動する圧電セラミック振動子と、
板状部材に接続され、前記圧電セラミック振動子の第１の部位を支持する第１ホルダと、
前記板状部材に接続され、前記圧電セラミック振動子の第２の部位を支持する第２ホルダと、を有し、
前記第１ホルダは前記圧電セラミック振動子からの振動によって変形する程度に剛性が低い材料からなり、前記第２ホルダは前記圧電セラミック振動子からの振動によって変形しない程度に剛性が低い材質からなり、
前記圧電セラミック振動子は、前記圧電セラミック振動子と前記第１ホルダとを介して前記板状部材に振動を伝達し、前記板状部材に対する当該圧電セラミック振動子の前記他の部位における相対移動が、前記第２ホルダによって拘束される、
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。【００６４】
（付記２）
前記圧電セラミック振動子は、矩形平板状に形成され、かつ、厚さ方向に分極したものであり、その両面に形成された電極に電圧が印加されることで長手方向に振動し、
前記第１及び第２ホルダは、それぞれ、前記圧電セラミック振動子の長手方向の一端部及び他端部を支持するものであり、
前記圧電セラミック振動子は、前記圧電セラミック振動子と前記第１ホルダとを介して前記板状部材に振動を伝達し、前記板状部材に対する前記他端部における相対移動が、前記第２ホルダによって拘束される、ことを特徴とする付記１に記載の圧電アクチュエータ。【００６５】
（付記３）
前記第１及び前記第２ホルダにそれぞれ第１及び第２の嵌合部位が形成され、
前記第１及び前記第２ホルダは、前記第１及び第２の嵌合部位を介して前記板状部材に嵌合固定されている、付記２に記載の圧電アクチュエータ。【００６６】
（付記４）
前記第１及び前記第２ホルダにそれぞれ第１及び第２の切り欠きが形成され、
前記圧電セラミック振動子の前記一の部位及び他の部位が、それぞれ、前記第１及び第２の切り欠きに嵌合されることと、によって、前記圧電セラミック振動子が、前記第１及び前記第２ホルダによって支持されている、
ことを特徴とする付記１乃至３のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータ。【００６７】
（付記５）
前記第１及び前記第２ホルダは互いに同じ材料から形成されており、
前記第２ホルダの体積は、前記第１ホルダの体積よりも大きい、
ことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータ。【００６８】
（付記６）
表示部が設けられているケースを備え、
前記板状部材は、前記ケースに配置され、前記表示部を外部からの接触から保護するパネルであり、
前記パネルに付記１乃至５のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータが配置されている、
ことを特徴とする電子機器。【００６９】
（付記７）
前記パネルに前記圧電アクチュエータが複数個配置され、当該各圧電アクチュエータごとに、当該圧電アクチュエータを前記パネルに固定するためのホルダが２つずつ配置されている、
ことを特徴とする付記６に記載の電子機器。【００７０】
（付記８）
前記パネルと前記ケースとの間に、前記圧電アクチュエータの振動を増幅させる弾性部材が配置されている、
ことを特徴とする付記６又は７に記載の電子機器。【００７１】
（付記９）
前記複数の圧電アクチュエータは、長尺状であって互いに直交する第１及び第２の圧電アクチュエータを含んでおり、
前記第１及び第２の圧電アクチュエータごとに、当該各圧電アクチュエータを前記パネルに支持固定するためのホルダが２つずつ設けられ、
前記第１及び前記第２の圧電アクチュエータの一の端部は、互いに接近して配置され、当該近接する一の端部にて当該第１及び第２の圧電アクチュエータをそれぞれ支持するホルダが１つのホルダからなる、
ことを特徴とする付記１乃至４のいずれか１つに記載の圧電アクチュエータ。【００７２】
（付記１０）
表示部が設けられているケースを備え、
前記板状部材は、前記ケースに配置され、前記表示部を外部からの接触から保護するパネルであり、
前記パネルに付記９に記載の第１及び第２の圧電アクチュエータが配置されている、
ことを特徴とする電子機器。【００７３】
本出願は、２０１１年４月１９日に出願された日本国特許出願２０１１−９３２７６に基づく。本明細書中に日本国特許出願２０１１−９３２７６の明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照として取り込むものとする。
【産業上の利用可能性】
【００７４】
本発明は、電子機器を振動させるバイブレータとして用いられる圧電アクチュエータ、及び、圧電アクチュエータを搭載した電子機器に適用した場合に有用となる。
【符号の説明】
【００７５】
１、１０、１００ａ、１００ｂ  圧電アクチュエータ
２、２００ａ、２００ｂ、２０１、２０２  圧電セラミック振動子
３、３０、３００ａ、３００ｂ  第１ホルダ
３ａ、４ａ、４４ａ、４４ｂ  切り欠き
４、４０、４００、４００ａ、４００ｂ、４０１、４０２  第２ホルダ
２０、１２０ａ、１２０ｂ、２２０  圧電セラミック板
２１ａ、２１ｂ、１２１ａ、１２１ｂ、１２１ｃ、２２１ａ、２２１ｂ  電極
２２ａ、２２ｂ  電気端子
３０ｂ、４０ｂ  切り欠き
５０  ネジ
４０１ａ  嵌合凹部
５００、６００、７００、８００、９００  携帯電話機
５０１  筐体本体
５０１ａ  有底凹部
５０１ｂ  スリット
５０２、６０２、７０２  パネル
５０３  筐体カバー
５０４ａ  第１弾性部材
５０４ｂ  第２弾性部材
６０２ａ  嵌合凸部
【図１】
2012144571.tif 000003
【図２】
2012144571.tif 000004
【図３】
2012144571.tif 000005
【図４】
2012144571.tif 000006
【図５】
2012144571.tif 000007
【図６Ａ】
2012144571.tif 000008
【図６Ｂ】
2012144571.tif 000009
【図７】
2012144571.tif 000010
【図８】
2012144571.tif 000011
【図９】
2012144571.tif 000012
【図１０Ａ】
2012144571.tif 000013
【図１０Ｂ】
2012144571.tif 000014
【図１１Ａ】
2012144571.tif 000015
【図１１Ｂ】
2012144571.tif 000016
【図１２】
2012144571.tif 000017
【国際調査報告】
2012144571.tif 000018
2012144571.tif 000019