(57)【要約】【課題】電磁アクチュエーターを用いて、低コスト化及び薄型化を図ることができるとともに、接触して操作する操作者への触感フィードバックに好適な推力を効率良く発生できる。【解決手段】弾性振動可能に支持された操作機器をその振動方向の一方向に駆動する電磁アクチュエーターを制御する制御装置であって、操作機器の接触操作に応じて、操作機器を駆動する駆動電流として、複数の駆動電流パルスを電磁アクチュエーターのコイルに供給する電流パルス供給部を有し、駆動電流パルス毎のピーク間の間隔は、弾性振動の振動周期の１／２倍〜１倍の範囲である。【選択図】図１０
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
弾性振動可能に支持された操作機器をその振動方向の一方向に駆動する電磁アクチュエーターを制御する制御装置であって、
前記操作機器の接触操作に応じて、前記操作機器を駆動する駆動電流として、複数の駆動電流パルスを前記電磁アクチュエーターのコイルに供給する電流パルス供給部を有し、
前記駆動電流パルス毎のピーク間の間隔は、前記弾性振動の振動周期の１／２倍〜１倍の範囲である、
制御装置。
【請求項２】
前記複数の駆動電流パルスをそれぞれ発生させる複数の制御電圧パルスを、断続的に前記電流パルス供給部に印加する電圧パルス印加部をさらに有する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項３】
前記電圧パルス印加部は、最先の制御電圧パルスを、前記コイルへの入力電圧をＶ、前記コイルのコイル抵抗をＲとした場合、対応する駆動電流パルスの電流値がＶ／Ｒに到達するまで、印加する、
請求項２に記載の制御装置。
【請求項４】
前記電圧パルス印加部は、最先の制御電圧パルス以外の制御電圧パルスを、対応する駆動電流パルスの電流値の増加がＶ／Ｒに到達するまで、印加する、
請求項３に記載の制御装置。
【請求項５】
前記電流パルス供給部は、前記複数の駆動電流パルスをそれぞれ含む複数の駆動電流パルス列を、間欠的に供給する、
請求項４に記載の制御装置。
【請求項６】
前記駆動電流パルス列毎の最大ピーク間の間隔は、５０〜２５０ｍｓｅｃである、
請求項５に記載の制御装置。
【請求項７】
前記電流パルス供給部は、最先の駆動電流パルス列における最大ピーク値に対して、後続の駆動電流パルス列における最大ピーク値を低くする、
請求項５に記載の制御装置。
【請求項８】
前記電磁アクチュエーターは、前記操作機器を弾性振動可能に支持する可動部を有し、
前記電流パルス供給部は、最後の駆動電流パルスが供給された後の前記可動部の変位量が０．０３〜０．３ｍｍとなるように、前記複数の駆動電流パルスを供給する、
請求項１に記載の制御装置。
【請求項９】
最先の制御電圧パルスと後続の制御電圧パルスとは、互いに同一のパルス幅を有し、
前記後続の制御電圧パルスの開始タイミングは、前記最先の制御電圧パルスの終了タイミングから、前記弾性振動の振動周期の１／２倍〜１倍だけ後であり、
前記後続の制御電圧パルスに対応する駆動電流パルスのピーク到達タイミングは、前記後続の制御電圧パルスの開始タイミングから、前記弾性振動の振動周期の１／２倍〜１倍だけ後である、
請求項２に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動アクチュエーターを駆動する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感知パネルであるタッチパネルの操作の際に、タッチパネルに表示された表示画面に接触した操作者の指腹等に対して、接触操作感（接触して操作する感覚）として振動アクチュエーターにより振動を付与する構成が知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
特許文献１には、タッチパネルの裏面に、振動伝達部を介して振動アクチュエーターが取り付けられた携帯端末装置が開示されている。この振動アクチュエーターは、振動伝達部に固定されるハウジング内に、可動子が、タッチパネルに対して垂直に配置されたガイドシャフトに沿って往復移動可能に配置されている。この振動アクチュエーターでは、タッチパネルへの操作に対応して可動子をハウジングに衝突させることで、振動伝達部を介してタッチパネルに接触する指腹に振動を付与する。
【０００４】
また、特許文献２では、タッチパネルへの操作に対応して振動を付与する振動呈示装置が開示されている。この振動呈示装置では、振動を呈示する振動部である振動パネルと振動パネルを支持する筐体との間に、振動を発生させるボイスコイルモータと、振動パネルと配置されて所定の力で圧縮される支持部と、振動部の振動に制動作用を付与するダンパと、支持部及びダンパに圧縮力を付与するばねと、が並行して介設されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０７０７２９号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６３８５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、振動呈示装置をカーナビゲーションシステム等の車載用装置に適用して、タッチパネルに接触した操作者の指腹等に対して接触操作感を付与する場合、接触操作感となる触感フィードバックとして、強いフィードバックが要求されつつ、装置自体の低コスト化が望まれている。
【０００７】
装置自体の低コスト化を図る場合では、振動アクチュエーターを、比較的高価なマグネットを用いることなく、例えば、ソレノイド駆動の推力発生メカニズムを用いて、操作機器を弾性体で保持させる構造が考えられる。この構造では、単にパルスをソレノイドに入力して、弾性体で保持したソレノイドの可動部の引き込みを行い、また、これを開放することにより操作機器を移動しており、操作機器に対する駆動方向は１方向となっている。このようなソレノイド駆動構造では、可動部を引き込むために発生させる推力の大きさは、供給電圧に比例するため、アクチュエーター自体の大きさに依存している。
【０００８】
よって、近年では、低コスト化及び薄型化を図りつつ、触感フィードバックのための好適な推力をより効率良く発生することが望まれている。
【０００９】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、電磁アクチュエーターを用いて、低コスト化及び薄型化を図ることができるとともに、接触して操作する操作者への触感フィードバックに好適な推力を効率良く発生できる制御装置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】
【００１０】
本発明の制御装置は、
弾性振動可能に支持された操作機器をその振動方向の一方向に駆動する電磁アクチュエーターを制御する制御装置であって、
前記操作機器の接触操作に応じて、前記操作機器を駆動する駆動電流として、複数の駆動電流パルスを前記電磁アクチュエーターのコイルに供給する電流パルス供給部を有し、
前記駆動電流パルス毎のピーク間の間隔は、前記弾性振動の振動周期の１／２倍〜１倍の範囲である構成を採る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、電磁アクチュエーターを用いて、低コスト化及び小型化を図ることができるとともに、接触して操作する操作者への触感フィードバックに好適な推力を効率良く発生できる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態に係る制御装置を有する振動呈示装置を示す側面図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る制御装置が駆動制御する一例としての電磁アクチュエーターの平面側外観斜視図である。
【図３】同電磁アクチュエーターの底面側外観斜視図である。
【図４】同電磁アクチュエーターの平面図である。
【図５】図４のＡ―Ａ線矢視断面図である。
【図６】同電磁アクチュエーターの分解斜視図である。
【図７】同電磁アクチュエーターにセンサを設けた状態を示す断面図である。
【図８】同電磁アクチュエーターの磁気回路構成を示す図である。
【図９】同電磁アクチュエーターの動作の説明に供する図である。
【図１０】本発明の実施の形態に係る制御装置を示す全体構成図である。
【図１１】本発明の実施の形態に係る制御装置により電磁アクチュエーターを駆動する駆動電流パルスのパターン１を示す図である。
【図１２】本発明の実施の形態に係る制御装置により電磁アクチュエーターを駆動する駆動電流パルスのパターン２を示す図である。
【図１３】本発明の実施の形態に係る制御装置により電磁アクチュエーターを駆動する駆動電流パルスのパターン３を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１４】
本実施の形態では、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用して説明する。後述する図においても共通の直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）で示している。以下において、制御装置１を有する振動呈示装置２００の幅、奥行き、高さは、それぞれ、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の長さであり、電磁アクチュエーター１０の幅、奥行き、高さもそれぞれ対応して、Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向の長さとする。また、Ｚ方向プラス側は、操作者に振動フィードバックを付与する方向であり、「上側」とし、Ｚ方向マイナス側は、操作者が操作する際に押圧する方向であり、「下側」として説明する。
【００１５】
（制御装置１を用いた振動呈示装置２００の基本構成）
図１に示す振動呈示装置２００は、制御装置１、制御装置１により駆動制御する電磁アクチュエーター１０、及び、操作者が接触操作する操作機器（タッチパネル２）を有する。振動呈示装置２００では、操作者の操作機器への接触操作に対応して、操作機器に振動を付与する。つまり、操作機器を介して、操作機器を接触して操作する操作者に触感フィードバックを付与する。本実施の形態では、操作機器は、画面を表示し、画面に接触することにより操作されるタッチパネル２である。
【００１６】
振動呈示装置２００は、例えば、電子機器として、カーナビゲーションシステムのタッチパネル装置として用いられ、タッチパネル２の画面２ａに接触して操作する操作者に振動を呈示する装置として機能する。なお、振動呈示装置２００では、操作機器としてのタッチパネル２は、画面２ａに操作者が触れることのできる画像等を表示する表記機能を有するパネルとしているが、表示機能がなく、単に操作者が触れて操作可能な操作機器であってもよい。
【００１７】
図１に示す振動呈示装置２００では、電磁アクチュエーター１０は、タッチパネル２と、タッチパネル２の裏面側に配置される装置裏面部としての基台３と、の間に配置される。制御装置１は、電磁アクチュエーター１０自体に設けられてもよく基台３に設けられてもよい。
【００１８】
タッチパネル２は、裏面側で、電磁アクチュエーター１０の可動体４０（図２参照）の面部固定部４４に固定されている。また、基台３は、タッチパネル２と対向して配置されており、電磁アクチュエーター１０の固定体は、基台３に支柱部３ａを介して固定されている。このように、電磁アクチュエーター１０は、タッチパネル２と基台３の中央部のそれぞれの間で、互いを接続するように配置されている。
【００１９】
タッチパネル２自体は、電磁アクチュエーター１０の可動体４０と一体に駆動する。操作者がタッチパネル２の画面を押圧して操作を行う際に、操作者の指等が画面に接触する方向、例えば、タッチパネル２の画面に対して垂直に押圧する方向は、電磁アクチュエーター１０における可動体４０の振動方向であるＺ方向と同じ方向である。
【００２０】
このように、制御装置１、タッチパネル２、電磁アクチュエーター１０を実装した振動呈示装置２００によれば、タッチパネル２を直接動作させる、つまり可動体４０とともにタッチパネル２を指の接触方向と同方向で駆動させるため、強い振動でタッチパネル２を直接駆動できる。
【００２１】
よって、タッチパネル２に表示される機械式スイッチ等の画像に接触して操作する際に、可動体４０を可動して、画像に応じた操作感、例えば実際の機械式スイッチを操作する際の操作感と同様の操作感となる振動を付与して、使い心地の良い操作を実現する。
【００２２】
＜電磁アクチュエーター１０の全体構成＞
図２は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターの平面側外観斜視図であり、図３は、同電磁アクチュエーターの底面側外観斜視図であり、図４は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターの平面図である。また、図５は、図４のＡ―Ａ線矢視断面図であり、図６は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターの分解斜視図である。
【００２３】
図２〜図６に示す電磁アクチュエーター１０は、制御装置１を適用した電子機器に実装されて、操作機器の一例であるタッチパネル２（図１参照）の振動発生源として機能する。
【００２４】
電磁アクチュエーター１０は、固定体と、操作機器に対して固定され、固定体３０に対して弾性振動可能に支持される可動体４０とを有し、可動体４０を一方向に駆動させ、付勢力を発生する部材（板状弾性支持部５０）の付勢力により可動体４０を一方向とは反対の方向に移動させることで、可動体４０を直線往復移動（振動を含む）させる。
【００２５】
タッチパネル２の画面２ａ上における操作者による接触操作に対応して、振動を操作者に伝達して体感させることで、タッチパネル２を触れた操作者に直感的な操作を可能とする。なお、タッチパネル２は、タッチパネル２上における操作者による接触操作を受け付けて、その接触位置を出力する接触位置出力部を有する。接触位置出力部により出力される接触位置情報、及び駆動タイミングに基づいて制御装置１は、接触操作に対応する振動が発生するように、電磁アクチュエーター１０に駆動信号を出力して駆動電流を供給する。制御装置１から供給される駆動電流を受けた電磁アクチュエーター１０は、タッチパネル２から出力された接触位置に対応した振動を発生して駆動し、タッチパネル２に伝達して、タッチパネル２を直接振動させる。このように、タッチパネル２で受けた操作者の操作を受け付けて、それに応じて電磁アクチュエーター１０は駆動する。
【００２６】
電磁アクチュエーター１０は、コア２４にコイル２２が巻回されてなるコア組立体２０と、ベース部３２とを有する固定体３０と、磁性体のヨーク４１を有する可動体４０と、固定体３０に対して可動体４０を振動方向に可動可能に弾性支持する板状弾性部５０（５０−１、５０−２）と、を有する。
【００２７】
電磁アクチュエーター１０は、板状弾性部５０で移動可能に支持される可動体４０を、固定体３０に対して、一方向に移動するように駆動する。また、可動体の一方向と逆方向へ移動は、板状弾性部５０の付勢力により行われる。
【００２８】
具体的には、電磁アクチュエーター１０は、コア組立体２０により、可動体４０のヨーク４１を振動させる。具体的には、通電されるコイル２２および通電されるコイル２２により励磁されるコア２４の吸着力と、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）による付勢力とにより、可動体４０を振動させる。
【００２９】
電磁アクチュエーター１０は、Ｚ方向を厚み方向とした扁平形状に構成される。電磁アクチュエーター１０は、可動体４０を、固定体３０に対して、Ｚ方向、つまり、厚み方向を振動方向として振動させ、電磁アクチュエーター１０自体の厚み方向で離れて配置される表裏面のうちの一方の面を他方の面に対してＺ方向に接近、離間させる。
【００３０】
電磁アクチュエーター１０は、本実施の形態では、コア２４の吸着力により可動体４０を、一方向としてのマイナスＺ方向に移動し、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）による付勢力により、可動体４０をプラスＺ方向に移動する。
【００３１】
本実施の形態の電磁アクチュエーター１０では、可動体４０は、可動体４０の可動中心に対して点対称の位置で、Ｚ方向と直交する方向に沿って複数配置された板状弾性部５０（５０−１、５０−２）により弾性支持されているが、この構成に限らない。板状弾性部５０は、可動体４０と固定体３０との間に固定され、且つ、弾性変形する蛇腹形状部を有し固定体３０に対して可動体４０を、少なくともコア２４の両端部（磁極部２４２、２４４）のうちの一方の端部と対向する方向で移動自在に弾性支持する構成であれば、どのように設けられてもよい。例えば、板状弾性部５０は、固定体３０（コア組立体２０）に対して可動体４０を、コア２４の一方の端部（磁極部２４２或いは磁極部２４４）と対向する方向で移動自在に弾性支持するようにしてもよい。また、板状弾性部５０−１、５０−２は、可動体４０の中心に対し、線対称で配置されてもよく、２つ以上の複数の板状弾性部５０を用いてもよい。それぞれの板状弾性部５０−１、５０−２は、一端側で固定体３０に固定され、他端側で可動体４０に固定され、可動体４０を固定体３０に対して振動方向（Ｚ方向であり、ここでは上下方向）に移動可能に支持している。
【００３２】
＜固定体３０＞
固定体３０は、図５及び図６に示すように、コイル２２及びコア２４を有するコア組立体２０と、ベース部３２とを有する。
【００３３】
ベース部３２は、コア組立体２０が固定され、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）を介して可動体４０を振動自在に支持する。ベース部３２は、扁平状の部材であり、電磁アクチュエーター１０の底面を形成する。ベース部３２は、コア組立体２０を挟むように、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）の一端部が固定される取付部３２ａを有する。取付部３２ａは、それぞれコア組立体２０から同じ間隔を空けて配置される。なお、この間隔は板状弾性部５０（５０−１、５０−２）の変形領域となる間隔である。
【００３４】
取付部３２ａは、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）を固定する固定孔３２１と、ベース部３２を、基台３（図１参照）に固定するための固定孔３２２とを有する。固定孔３２２は、固定孔３２１を挟むように、取付部３２ａの両端部に設けられている。これにより、ベース部３２は、基台３（図１参照）に対して全面的に安定して固定される。
【００３５】
ベース部３２は、本実施の形態では、板金を加工して、取付部３２ａである一辺部と他辺部とが底面部３２ｂを挟み、奥行き方向で離れて位置するよう構成されている。取付部３２ａ間には、取付部３２ａよりも高さの低い底面部３２ｂを有する凹状部が設けられている。凹状部内、つまり底面部３２ｂの表面側の空間は、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）の弾性変形領域を確保するものであり、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）により支持される可動体４０の可動領域を確保するための空間である。
【００３６】
底面部３２ｂは矩形状であり、その中央部には、開口部３６が形成され、この開口部３６内にコア組立体２０が位置されている。
【００３７】
開口部３６内にコア組立体２０が、一部挿入された状態で固定されている。具体的には、開口部３６内には、コア組立体２０の下側のボビン２６の分割体２６ｂ及びコイル２２の下側部分が挿入され、側面視して底面部３２ｂ上にコア２４が位置するように固定される。これにより、底面部３２ｂ上にコア組立体２０が取り付けられる構成と比較して、Ｚ方向の長さ（厚み）が薄くなっている。また、コア組立体２０の一部、ここでは底面側の一部が開口部３６内に嵌まり込んだ状態で固定されるので、コア組立体２０は底面部３２ｂから外れにくい状態で強固に固定される。
【００３８】
開口部３６は、コア組立体２０の形状に対応した形状である。開口部３６は、本実施の形態では、正方形状に形成されている。これにより、コア組立体２０と可動体４０とを電磁アクチュエーター１０の中央部に配置させて、電磁アクチュエーター１０全体を平面視して略正方形状にすることができる。なお、開口部３６は、矩形状（正方形状を含む）であってもよい。
【００３９】
コア組立体２０は、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）との協働により、可動体４０のヨーク４１を振動（Ｚ方向に往復直線運動）する。
【００４０】
コア組立体２０は、本実施の形態では、矩形板状に形成されている。矩形板状の長手方向で離間する両辺部分に磁極部２４２、２４４が配置されている。これら磁極部２４２、２４４は、Ｘ方向でギャップＧ（図７参照）をあけて可動体４０の被吸着面部４６、４７の下面が対向するように配置されて、上面である対向面（対向面部）２０ａ、２０ｂで、可動体４０の振動方向でヨーク４１の被吸着面部４６、４７の下面と対向する。
【００４１】
コア組立体２０は、本実施の形態では、矩形板状に形成され、長手方向で離間する両辺部分に磁極部２４２、２４４を有する。これら磁極部２４２、２４４は、Ｘ方向でギャップＧをあけて可動体４０の被吸着面部４６、４７が対向するように配置されている。
【００４２】
コア組立体２０は、図２及び図４に示すように、コイル２２の巻回軸を、ベース部３２において離間する取付部３２ａどうしの対向方向に向けて、ベース部３２に固定されている。
【００４３】
コア組立体２０は、本実施の形態では、ベース部３２の中央部、具体的には底面部３２ｂの中央部に配置されている。
【００４４】
コア組立体２０は、コア２４の外周にボビン２６を介してコイル２２が巻回されることにより構成されている。
【００４５】
コア組立体２０は、図５に示すように、コア２４が底面部３２ｂと平行に、底面上に開口部３６を跨いで位置するように、底面部３２ｂに固定されている。コア組立体２０は、止着部材であるねじ６８（図１、図４〜図８参照）により、コイル２２及びコイル２２に巻回される部位（コア本体２４１）をベース部３２の開口部３６内に位置させた状態で、固定されている。
【００４６】
具体的には、コア組立体２０は、底面部３２ｂに対して、コイル２２を開口部３６内に配置した状態で、ねじ６８を固定孔２８と底面部３２ｂの止着孔３３（図６参照）とを通して締結することで固定されている。コア組立体２０と底面部３２ｂとは、Ｙ方向で離間する開口部３６の両辺部と磁極部２４２、２４４とで、ねじ６８により、コイル２２を挟み、コイル２２の軸心上の二箇所で接合された状態となっている。
【００４７】
コイル２２は、電磁アクチュエーター１０の駆動時に通電されて、磁界を発生するソレノイドである。コイル２２は、コア２４及び可動体４０とともに、可動体４０を吸い寄せて移動させる磁気回路（磁路）を構成する。なお、コイル２２には、制御装置１を介して、外部電源から電力供給される。例えば、制御装置１から駆動電流が電磁アクチュエーター１０に供給されることでコイル２２に電力を供給して電磁アクチュエーター１０を駆動する。
【００４８】
コア２４は、コイル２２が巻回されるコア本体２４１と、コア本体２４１の両端部に設けられ、コイル２２を通電することにより励磁する磁極部２４２、２４４とを有する。
【００４９】
コア２４は、コイル２２の通電により両端部が磁極部２４２、２４４となる長さを有する構造であれば、どのような構造でもよい。例えば、ストレート型（Ｉ型）平板状に形成されてもよいが、本実施の形態のコア２４は、平面視Ｈ型の平板状に形成されている。
【００５０】
Ｉ型のコアとした場合、Ｉ型コアの両端部（磁極部）において、エアギャップＧを空けて対向する被吸着面部４６、４７側の面（エアギャップ側面）の面積が狭くなる。これにより、磁気回路における磁気抵抗が高まり、変換効率が低下する恐れがある。また、コアにボビンを取り付ける際に、コアの長手方向におけるボビンの位置決めが無くなるまたは小さくなるので、別途設ける必要が生じる。これに対し、コア２４は、Ｈ型であるので、コア本体２４１の両端部でエアギャップ側面を、コイル２２が巻回されるコア本体の幅よりも長く前後方向（Ｙ方向）に拡大することができ、磁気抵抗を低下させて、磁気回路の効率の改善を図ることができる。また、磁極部２４２、２４４においてコア本体２４１から張り出した部位の間に、ボビン２６を嵌め込むだけでコイル２２の位置決めを行うことができ、コア２４に対するボビン２６の位置決め部材を別途設ける必要が無い。
【００５１】
コア２４は、コイル２２が巻回される板状のコア本体２４１の両端部のそれぞれに、磁極部２４２、２４４が、コイル２２の巻回軸と直交する方向に突出して設けられている。
【００５２】
コア２４は、磁性体であり、例えば、ケイ素鋼板、パーマロイ、フェライト等により形成される。また、コア２４は、電磁ステンレス、焼結材、ＭＩＭ（メタルインジェクションモールド）材、積層鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板（ＳＥＣＣ）等により構成されてもよい。
【００５３】
磁極部２４２、２４４は、コイル２２の両開口部内からＹ方向でそれぞれ突出して設けられている。
【００５４】
磁極部２４２、２４４は、コイル２２への通電により励磁されて、振動方向（Ｚ方向）で離間する可動体４０のヨーク４１を吸引し、移動する。具体的には、磁極部２４２、２４４は、発生する磁束により、ギャップＧを介して対向配置された可動体４０の被吸着面部４６、４７を吸着する。
【００５５】
磁極部２４２、２４４は、Ｘ方向に延在するコア本体２４１に対して垂直方向であるＹ方向に延在する板状体である。磁極部２４２、２４４は、Ｙ方向に長いため、コア本体２４１の両端部に形成される構成よりも、ヨーク４１に対向する対向面２０ａ、２０ｂの面積が広い。
【００５６】
磁極部２４２、２４４には、Ｙ方向の中央部分に固定孔２８が形成され、固定孔２８に挿入するねじ６８によりベース部３２に固定されている。
【００５７】
ボビン２６は、コア２４のコア本体２４１を囲むように配置されている。ボビン２６は、例えば、樹脂材料により形成される。これにより、金属製の他の部材（例えば、コア２４）との電気的絶縁を確保することができるので、電気回路としての信頼性が向上する。樹脂材料には、高流動の樹脂を用いることにより成形性が良くなり、ボビン２６の強度を確保しつつ肉厚を薄くすることができる。なお、ボビン２６は、コア本体２４１を挟むように分割体２６ａ、２６ｂを組み付けることにより、コア本体２４１の周囲を覆う筒状体に形成されている。なお、ボビン２６には、筒状体の両端部にフランジが設けられ、コイル２２がコア本体２４１の外周上に位置するように規定している。
【００５８】
＜可動体４０＞
可動体４０は、コア組立体２０に振動方向（Ｚ方向）と直交する方向でギャップＧを空けて、対向するように配置される。可動体４０は、コア組立体２０に対して、振動方向に往復移動自在に設けられている。
【００５９】
可動体４０は、ヨーク４１を有し、ヨーク４１に固定される板状弾性部５０−１、５０−２の可動体側固定部５４を含む。
【００６０】
可動体４０は、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）を介して、底面部３２ｂに対して接離方向（Ｚ方向）に移動可能に、略平行に離間して吊られた状態（基準常態位置）で配置されている。
【００６１】
ヨーク４１は、電磁ステンレス、焼結材、ＭＩＭ（メタルインジェクションモールド）材、積層鋼板、電気亜鉛メッキ鋼板（ＳＥＣＣ）等の磁性体から構成される板状体である。ヨーク４１は本実施の形態では、ＳＥＣＣ板を加工して形成されている。
【００６２】
ヨーク４１は、Ｘ方向で離間する被吸着面部４６、４７のそれぞれに固定される板状弾性部５０（５０−１、５０−２）により、コア組立体２０に対して、振動方向（Ｚ方向）にギャップＧ（図７参照）を空けて対向する様に吊設されている。
【００６３】
ヨーク４１は、操作機器（図１に示すタッチパネル２参照）を取り付ける面部固定部４４と、磁極部２４２、２４４に対向配置される被吸着面部４６、４７とを有する。
【００６４】
ヨーク４１は、本実施の形態では、中央部に開口部４８を有する。ヨーク４１が形成された矩形枠状にしている。ヨーク４１は、面部固定部４４と被吸着面部４６、４７とで開口部４８を囲む枠状に形成されている。
【００６５】
開口部４８は、コイル２２と対向する。本実施の形態では、開口部４８は、コイル２２の真上に位置し、開口部４８の開口形状は、ヨーク４１が底面部３２ｂ側に移動した際に、コア組立体２０のコイル２２部分が挿入可能な形状に形成されている。
【００６６】
ヨーク４１は開口部４８を有する構成にすることより、開口部４８が無い場合と比較して、電磁アクチュエーター全体の厚みを薄くできる。
【００６７】
また、開口部４８内に、コア組立体２０を位置させるため、コイル２２近傍にヨーク４１が配置されることがなく、コイル２２から漏れる漏えい磁束による変換効率の低下を抑制でき、高出力を図ることができる。
【００６８】
面部固定部４４は、操作機器の一例であるタッチパネル２を面接触して固定する固定面４４ａを有する。固定面４４ａは平面視台形状をなしており、面部固定孔４２に挿入されるねじ等の止着材を介して面部固定部４４に固定されるタッチパネル２と面接触する。
【００６９】
被吸着面部４６、４７は、コア組立体２０において磁化された磁極部２４２、２４４に吸い寄せられるとともに、板状弾性部５０（５０−１、５０−２）が固定される。
【００７０】
被吸着面部４６、４７には、それぞれ、板状弾性部５０−１、５０−２の可動体側固定部５４が積層された状態で固定される。被吸着面部４６、４７には、底面部３２ｂ側に移動した際に、コア組立体２０のねじ６４の頭部を逃げる切欠部４９が設けられている。
【００７１】
これにより、可動体４０が底面部３２ｂ側に移動して、被吸着面部４６、４７が磁極部２４２、２４４に接近しても、磁極部２４２、２４４を底面部３２ｂに固定するねじ６８に接触することがなく、その分のＺ方向のヨーク４１の可動領域を確保できる。
【００７２】
＜板状弾性部５０（５０−１、５０−２）＞
板状弾性部５０（５０−１、５０−２）は、固定体３０に対して可動体４０を可動自在に支持する。板状弾性部５０（５０−１、５０−２）は、可動体４０の上面を、コア固定体３０の上面と同じ高さ、もしくは、固定体３０の上面（本実施の形態では、コア組立体２０の上面）よりも下面側で、互いに平行となるように支持する。なお、板状弾性部５０−１、５０−２は、可動体４０の中心に対して対称の形状を有し、本実施の形態では、同様に形成された部材である。
【００７３】
板状弾性部５０は、ヨーク４１を、コア固定体３０のコア２４の磁極部２４２、２４４に対してギャップＧを空けて対向するように、略平行に配置される。板状弾性部５０は、可動体４０の下面をコア組立体２０の上面の高さレベルと略同じレベルよりも、底面部３２ｂ側の位置で、振動方向に移動自在に支持する。
【００７４】
板状弾性部５０は、固定体側固定部５２、可動体側固定部５４、固定体側固定部５２と可動体側固定部５４とを連絡する蛇腹状弾性アーム部５６を有する板ばねである。
【００７５】
板状弾性部５０は、取付部３２ａの表面に固定体側固定部５２を取り付け、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７の表面に、可動体側固定部５４を取り付けて、蛇腹状弾性アーム部５６を底面部３２ｂと平行にして、可動体４０を取り付ける。
【００７６】
固定体側固定部５２は、取付部３２ａに面接触してねじ６２により接合して固定され、可動体側固定部５４は、被吸着面部４６、４７に面接触してねじ６４により接合して固定されている。
【００７７】
蛇腹状弾性アーム部５６は、蛇腹形状部を有するアーム部である。蛇腹状アーム部５６は、蛇腹形状部を有することにより、固定体側固定部５２と可動体側固定部５４との間で、且つ、振動方向と直交する面（Ｘ方向及びＹ方向で形成される面）において、可動体４０の振動に必要な変形が可能である長さを確保している。
【００７８】
蛇腹状弾性アーム部５６は、本実施の形態では、固定体側固定部５２と可動体側固定部５４との対向方向に伸びて折り返し、固定体側固定部５２と可動体側固定部５４とにそれぞれ接合される端部は、Ｙ方向でずれた位置に形成されている。蛇腹状弾性アーム部５６は、可動体４０の中心に対して、点対称或いは線対称の位置に配置されている。
【００７９】
これにより、可動体４０は、蛇腹形状のばねを有する蛇腹状弾性アーム部５６により両側方で支持されるため、弾性変形する際の応力分散が可能となる。すなわち、板状弾性部５０は、可動体４０を、コア組立体２０に対して傾斜することなく、振動方向（Ｚ方向）に移動させることができ、振動状態の信頼性の向上を図ることができる。
【００８０】
板状弾性部５０は、それぞれ、少なくとも２つ以上の蛇腹状弾性アーム部５６を有しているので、蛇腹状弾性アーム部５６がそれぞれ一つの場合と比較して、弾性変形する際の応力が分散され、信頼性の向上を図ることができるとともに、可動体４０に対する支持のバランスが良くなり、安定性の改善を図ることができる。
【００８１】
板状弾性部５０としての板ばねは、本実施の形態では、磁性体からなる。また、板状弾性部５０の可動体側固定部５４は、コアの両端部（磁極部２４２、２４４）とのコイル巻回軸方向で対向する位置ないしその上側に配置され、磁路として機能されている。本実施の形態では、可動体側固定部５４は被吸着面部４６、４７の上側に積層した状態で固定されている。これによりコア組立体の磁極部２４２、２４４に対向する被吸着面部４６、４７の厚みＨ（図７参照）を磁性体の厚みとして大きくできる。板状弾性部５０の厚みと、ヨーク４１の厚みを同じであるので、磁極部２４２、２４４に対向する磁性体の部位の断面積を２倍にできる。これにより、板ばねが非磁性の場合と比較して、磁気回路の磁路を拡張して、磁気回路における磁気飽和による特性の低下を緩和し、出力向上を図ることができる。
【００８２】
なお、本実施の形態の電磁アクチュエーター１０において、面部固定部４４で固定される操作面部が操作された際の可動体４０の押し込み量を検知する検出部を設けてもよい。本実施の形態では、例えば、図７に示すように、検出部として、板状弾性部５０の歪みを検出する歪み検出センサ７０が設けられている。
【００８３】
歪み検出センサ７０は、面部固定部４４が、底面部３２ｂ側に押し込まれた際に変形する板状弾性部５０の歪みを検出する。検出した歪みは、制御部等に出力されて、この歪みに対応した可動体４０の移動量となるように、コイル２２が通電され、ヨーク４１を吸引して移動させる。
【００８４】
本実施の形態では、操作される操作機器の移動量を判定しなくても、操作機器への接触が検出できれば機能するものの、実際の操作機器の移動量に対応した移動量で、板状弾性部５０に対する押し込み量を検出できれば、この検出結果を用いて、より自然な感触の表現を実現できる。また、歪み検出センサ７０のように、操作者の接触操作、つまり、可動体４０の押し込み量を検出するセンサの検出結果に基づいて、制御装置１の電流パルス供給部による駆動電流パルスを出力する際の可動体４０（操作機器であるタッチパネル２）の振動周期を調整してもよい。
【００８５】
歪み検出センサ７０は、板状弾性部５０の蛇腹状弾性アーム部５６において、歪みの大きい付け根付近に取り付けられており、また、他部材の邪魔にならない領域である、所謂、デットスペースに配置されている。なお、歪み検出センサ７０に代えて、板状弾性部５０の下方で、板状弾性部５０の変形部分と対向する底面部３２ｂ上に、押し込まれて変位する板状弾性部５０との間の距離を測定する静電容量センサ等の押し込み検出用の検出部を配置してもよい。
【００８６】
図８は、電磁アクチュエーター１０の磁気回路を示す図である。なお、図８は、図４のＡ−Ａ線で切断した電磁アクチュエーター１０の斜視図であり、磁気回路は、図示しない部分も図示された部分と同様の磁束の流れＭを有する。また、図９は、磁気回路による可動体の移動を模式的に示す断面図である。詳細には、図９Ａは板状弾性部５０により、可動体４０が、コア組立体２０から離間した位置に保持されている状態の図であり、図９Ｂは、磁気回路による起磁力によりコア組立体２０側に吸引されて移動した可動体４０を示す。
【００８７】
具体的には、コイル２２を通電すると、コア２４が励磁されて磁場が発生し、コア２４の両端部が磁極となる。例えば、図８に示すように、コア２４において、磁極部２４２がＮ極となり、磁極部２４４がＳ極となる。すると、コア組立体２０とヨーク４１との間には、磁束の流れＭで示す磁気回路が形成される。この磁気回路における磁束の流れＭは、磁極部２４２から対向するヨーク４１の被吸着面部４６に流れ、ヨーク４１の面部固定部４４を通り、被吸着面部４７から、被吸着面部４７に対向する磁極部２４４に至る。本実施の形態では、板状弾性部５０も磁性体であるので、被吸着面部４６に流れた磁束（磁束の流れＭで示す）は、ヨーク４１の被吸着面部４６及び可動体側固定部５４を通り、被吸着面部４６の両端から、面部固定部４４を介して被吸着面部４６及び、板状弾性部５０−２の可動体側固定部５４の両端に至る。
【００８８】
これにより、電磁ソレノイドの原理により、コア組立体２０の磁極部２４２、２４４は、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７を吸着する吸着力Ｆを発生する。すると、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７は、コア組立体２０の磁極部２４２、２４４の双方で引き寄せられ、ヨーク４１の開口部４８内に、コイル２２が挿入されて、ヨーク４１を含む可動体４０は、板状弾性部５０の付勢力に抗して、Ｆ方向に移動する（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。
【００８９】
また、コイル２２への通電を解除すると、磁界は消滅し、コア組立体２０による可動体４０の吸引力Ｆは無くなり、板状弾性部５０の付勢力により、元の位置に移動（−Ｆ方向に移動）する。
【００９０】
これを繰り返すことで、電磁アクチュエーター１０は、可動体４０を往復直線移動して振動方向（Ｚ方向）の振動を発生する。
【００９１】
可動体４０を往復直線移動させることにより、可動体４０が固定される操作機器であるタッチパネル２も、可動体４０に追従してＺ方向に変位する。本実施の形態では、駆動による可動体４０の変位、つまり、タッチパネル２の変位Ｇ（図１参照）は、０．０３ｍｍ〜０．３ｍｍの範囲としている。
【００９２】
この変位量の範囲は、操作者が操作機器であるタッチパネル２の画面２ａを押圧した際に、操作者に付与する触感フィードバックの変位が小さいとフィーリングが不十分となったり、また、大きいと不快に感じたりすることに起因する。
【００９３】
複数の被検者Ａ〜Ｄに対してタッチパネルの変位に対する感応評価を行った。その結果を表１に示す。具体的には、被検者Ａ〜Ｄがタッチパネルを接触操作した際のタッチパネルの変位量（振幅［ｍｍ］）を０．０３〜０．３の範囲とし、それぞれの変位状態において、触感と視覚の評価を行った。評価基準としては、「触感」評価では、○：良好、△：許容できる、×：不快、を判定基準とし、「視覚」評価では、○：良好、△：若干、見にくさを感じる、×：見にくさを感じる、を判定基準とした。
【００９４】
【表１】
2020089238.tif 000003
【００９５】
特に、タッチパネル２等のディスプレイを移動させる場合、変位量が大きいと視覚障害を起こすという問題がある。
【００９６】
表１からも明らかなように、変位量Ｇ１（図１参照）が０．０３ｍｍより小さい場合、触感フィードバックのフィーリングが不十分となり、表１では、「△」：許容できる、「×」：不快」の評価が多くされている。これにより、許容できる変位量Ｇ１は、０．０３以上とする。また、変位量は、０．３ｍｍより大きくなると、触覚が強く「不快」になる、若しくは、画面が歪んで見える等の視覚障害が発生しやすくなる。よって、変位量Ｇ１は、０．２５ｍｍ以下としている。よって、変位量Ｇ１は、より好ましくは、０．０３ｍｍ〜０．２ｍｍの範囲が好ましく、更に好ましくは、０．０５ｍｍ〜０．１５ｍｍの範囲である。更に好ましくは、変位量Ｇ１は、０．１ｍｍであり、０．１ｍｍ近傍の変位量であることが好ましい。これにより、視覚障害を抑えた範囲で、操作者に十分な触感フィーリングを付与できる。
【００９７】
電磁アクチュエーター１０では、コア組立体２０の磁極部２４２、２４４に、ヨーク４１の被吸着面部４６、４７を近接設置することで、磁気回路効率を上げ、高出力を図ることができる。また、電磁アクチュエーター１０では、マグネットを用いることがないので、低コストの構造となる。板状弾性部５０（５０−１、５０−２）である蛇腹形状のばねにより、応力分散が可能となり、信頼性の向上を図ることができる。特に、複数の板状弾性部５０（５０−１、５０−２）により可動体４０を支持しているため、より効果的に応力分散を可能にしている。このように、電磁アクチュエーター１０は、上下方向駆動によりダイレクトな感触を提供できる。
【００９８】
コイル２２が巻回されるコア２４を有するコア組立体２０が固定体３０に固定され、このコア組立体２０は、板状弾性部５０により固定体３０に対してＺ方向に可動自在に支持された可動体４０のヨーク４１の開口部４８内に配置されている。これにより、磁気を発生してＺ方向に可動体を駆動させるために固定体及び可動体のそれぞれに設ける部材をＺ方向で重ねて設ける（例えば、コイルとマグネットをＺ方向で対向して配置）必要がないので、電磁アクチュエーターとしてＺ方向の厚みを薄くできる。また、マグネットを用いることなく、可動体４０を往復直線駆動させることで、操作機器に、触覚フィーリングとしての振動を付与できる。このように、支持構造が単純であるため設計がシンプルになり、省スペース化を図ることができ、電磁アクチュエーター１０の薄型化を図ることができる。また、マグネットを用いていないので、マグネットを用いる構成と比較してコストの低廉化を図ることができる。
【００９９】
以下に、電磁アクチュエーター１０の駆動原理について簡単に説明する。電磁アクチュエーター１０は、下記の運動方程式および回路方程式を用いてパルスを用いて共振現象を発生させて駆動することもできる。なお、動作としては共振駆動ではなく、操作機器としてのタッチパネルに表示される機械式スイッチの操作感を表現するものであり、本実施の形態では、図示しない制御部を介して短パルスを入力することにより駆動するが、短パルスを用いずに任意の振動を発生するように駆動してもよい。機械式スイッチとしては、例えば、タクタイルスイッチ、オルタネイト型スイッチ、モーメンタリスイッチ、トグルスイッチ、スライドスイッチ、ロータリースイッチ、ＤＩＰスイッチ、ロッカースイッチが挙げられる。
【０１００】
なお、電磁アクチュエーター１０における可動体４０は、式（１）、（２）に基づいて往復運動を行う。
【０１０１】
【数１】
2020089238.tif 000004
【０１０２】
【数２】
2020089238.tif 000005
【０１０３】
すなわち、電磁アクチュエーター１０における質量ｍ［Ｋｇ］、変位ｘ（ｔ）［ｍ］、推力定数Ｋｆ［Ｎ／Ａ］、電流ｉ（ｔ）［Ａ］、ばね定数Ｋｓｐ［Ｎ／ｍ］、減衰係数Ｄ［Ｎ／（ｍ／ｓ）］等は、式（１）を満たす範囲内で適宜変更できる。また、電圧ｅ（ｔ）［Ｖ］、抵抗Ｒ［Ω］、インダクタンスＬ［Ｈ］、逆起電力定数Ｋｅ［Ｖ／（ｒａｄ／ｓ）］は、式（２）を満たす範囲内で適宜変更できる。
【０１０４】
このように、電磁アクチュエーター１０と、可動体４０の質量ｍと、板状弾性部５０としての金属ばね（弾性体、本実施の形態では板ばね）のばね定数Ｋｓｐにより決まる。
【０１０５】
また、電磁アクチュエーター１０では、ベース部３２と板状弾性部５０との固定、及び、板状弾性部５０と可動体４０との固定には、ねじ６２、６４が用いられている。これにより、可動体４０が駆動するために、固定体３０及び可動体４０に対して強固に固定する必要がある板状弾性部５０を、リワークを可能とした状態で機械的に強固に固定することができる。
【０１０６】
＜制御装置１＞
制御装置１は、弾性振動可能に支持された操作機器（図１ではタッチパネル２）をその振動方向の一方向に駆動する電磁アクチュエーター１０を制御する。
【０１０７】
制御装置１は、操作機器の接触操作に応じて、電磁アクチュエーター１０に駆動電流を供給して、弾性振動可能な可動体４０を、固定体３０に対して一方向、ここでは−Ｚ方向に移動する。
制御装置１は、駆動電流を電磁アクチュエーター１０に供給して、可動体４０を固定体３０に引き込むことにより、タッチパネル２を、固定体３０が固定される基台３に対して−Ｚ方向に移動させる。コイル２２への駆動電流の供給を停止することにより、可動体４０を開放し、板状弾性部５０により、可動体４０は、引き込まれた方向と逆方向に付勢させて移動する。
【０１０８】
制御装置１は、操作者が操作機器に接触した際に、２つ以上の電流パルスを組み合わせて振動アクチュエーター１０のコイル２２に出力して可動体４０を駆動し、振動アクチュエーター１０を駆動して、操作機器（図１ではタッチパネル２）を介して操作者に操作機器に接触した際の触感を付与する。
【０１０９】
図１０は、本発明の実施の形態に係る制御装置の構成の一例を示す回路図である。
制御装置１は、電流パルス供給部、電圧パルス印加部を有する。
電流パルス供給部は、操作機器（タッチパネル２）の接触操作に応じて、操作機器を駆動する駆動電流として、複数の駆動電流パルスを電磁アクチュエーター１０のコイル２２に供給する。また、電流パルス供給部は、複数の駆動電流パルスのうちの最後の駆動電流パルスが供給された後の可動体４０（タッチパネル２）の変位量が０．０３〜０．３ｍｍとなるように、複数の駆動電流パルスを供給してもよい。
【０１１０】
電圧パルス印加部は、複数の駆動電流パルスをそれぞれ発生させる複数の制御電圧パルスを、断続的に電流パルス供給部に印加する。
【０１１１】
また、電圧パルス印加部は、最先の制御電圧パルスを、コイルへの入力電圧をＶ、コイル２２のコイル抵抗をＲとした場合、対応する駆動電流パルスの電流値がＶ／Ｒに到達するまで、印加する。また、電圧パルス供給部は、最先の制御電圧パルス以外の制御電圧パルスを、対応する駆動電流パルスの電流値の増加がＶ／Ｒに到達するまで、印加する。
【０１１２】
図１０に示す制御装置１は、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）により構成される電流パルス供給部としてのスイッチング素子８２、電圧パルス印加部としての信号発生部（Signal generation）８４、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diodes：ショットキーバリアダイオード）を有する。
【０１１３】
制御装置１では、電源電圧Ｖｃｃに接続された信号発生部８４は、スイッチング素子８２のゲートに接続されている。スイッチング素子８２は、放電切換スイッチであり、電磁アクチュエーター１０、ＳＢＤに接続されるとともに、電源部Ｖａｃｔから電圧が供給される電磁アクチュエーター（図１０では[Actuator]で示す）１０に接続される。
【０１１４】
電流パルス供給部は、駆動電流として、本実施の形態において操作者の操作機器に対する接触操作に対応して、電磁アクチュエーター１０のコイル２２に、２パルス１セットの駆動電流パルス列を出力する。
【０１１５】
＜パターン１＞
図１１は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターに入力される駆動電流パルスのパターン１を示す図である。なお、図１１において、電圧、電流、変位は、それぞれ対応し、変位は、供給される駆動電流パルスによる可動体４０若しくは操作機器の変位である。また、図１２及び図１３においても、電圧、電流、変位は、それぞれ対応する。
駆動電流パルスＰ１、Ｐ２毎のピーク間の間隔ＪＫ１は、弾性振動の振動周期Ｔの１／２倍〜１倍の範囲である。周期Ｔは、可動体４０の質量ｍ、可動体を弾性に支持部している弾性体のばね定数をＫｓとした場合の周期Ｔ＝２π√（ｍ／ｋｓ）)である。
例えば、操作者が指（指腹）を画面２ａに接触させて操作する際に、２つ以上の駆動電流パルスのうち最先で電磁アクチュエーター１０のコイル２２に供給される駆動電流パルスが供給された後、弾性振動の振動周期Ｔの１／２倍〜１倍の範囲の間隔を空けて、後続で、二回目に電磁アクチュエーター１０に供給される駆動電流パルスが供給される。
【０１１６】
駆動電流パルスＰ１により電磁アクチュエーター１０に電流が流れることにより、可動体４０（タッチパネル２も同様）が一方向に駆動し、電流パルスが０になる前に、後続の駆動電流パルスＰ２により電磁アクチュエーター１０に電流が流れ、出力する電流値を増加させて最大出力を発揮し、駆動電流パルスＰ１のみによる変位より大きく可動体は変位し、最大変位になる。
【０１１７】
すなわち、可動体４０は、駆動電流パルスＰ１により電磁アクチュエーター１０に引かれて一方向（−Ｚ方向）に移動（矢印Ｈ１で示す）する。
【０１１８】
駆動電流パルスＰ１が小さくなると、つまり、駆動電流パルスＰ１の電流値がＶ／Ｒに到達するまで、制御電圧パルスＱ１が印加されて制御電圧パルスＱ１が立ち下がると、可動体４０は、板状弾性部５０の弾性変形によって生じる付勢力によって、基準常態位置に復帰する方向（Ｚ方向）に移動し、基準常態位置を超えて、電磁アクチュエーター１０に吸引された分、基準常態位置の逆側に変位する。そして、可動体４０は、基準常態位置を超えて、駆動電流パルスＰ１の供給による最大変位位置（ＨＰ１に位置若しくは位置した後で、駆動電流パルスＰ２がコイル２２に供給される。これにより、可動体４０は、駆動電流パルスＰ２による電磁力と、板状弾性部５０の付勢力とによる一方向（−Ｚ方向）に移動（矢印Ｈ２で示す）するように駆動される。駆動電流パルスＰ２の増加がＶ／Ｒ（Ｐ２のＶ／Ｒ）に達すると、可動体４０は基準常態位置から最大変位位置に変位し、制御電圧パルスＰ２が立ち下がることで、可動体４０は、電磁力による引き込み状態が開放されて、引き込み方向（−Ｚ方向）とは逆方向に移動して、最大変位する。このように可動体４０が最大変位したときに、操作者には、電磁アクチュエーター１０による振動が触感フィードバックとして付与される。
【０１１９】
なお、電圧パルス印加部による制御電圧パルスＱ２の印加タイミングは、駆動電流パルスＰ１によりＺ方向側に最大変位した位置ＨＰ１であることが望ましい。これにより、駆動電流パルスを効率良く増加させて可動体４０の変位を大きくすることができる。
【０１２０】
このように制御装置１によれば、効率的な駆動により小型な製品でも出力増加を図ることができる。すなわち、電磁アクチュエーターを用いて、低コスト化及び薄型化を図ることができるとともに、接触して操作する操作者への触感フィードバックに好適な推力を効率良く発生できる。
【０１２１】
また、電圧を上げること無く、可動体４０の推力を増加できるので、低消費電力かつ駆動システムのコスト低減を図ることができ、搭載された装置全体の低コスト化を図ることができる。
【０１２２】
また、制御装置１が電磁アクチュエーター１０に供給する駆動電流は、時間間隔Ｔ１を空けた２つ以上のパルスを組み合わせて１セットとして、電磁アクチュエーター１０に入力される入力パルス電圧としてもよい。これにより、電圧入力で駆動制御を行うことができ、より簡易にシステム構成で簡単な回路構成により実現できる。
【０１２３】
ここで、電圧パルス印加部は、電磁アクチュエーター１０（具体的にはコイル２２）に印加される、最先の制御電圧パルスＱ１を、コイル２２への入力電圧をＶ、前記コイルのコイル抵抗をＲとした場合、対応する駆動電流パルスＰ１の電流値がＶ／Ｒに到達するまで、印加する。また、電圧パルス印加部は、最先の制御電圧パルスＱ１以外の制御電圧パルス、ここでは後続の制御電圧パルスＱ２を、対応する駆動電流パルスＰ２の電流値の増加がＶ／Ｒに到達するまで、印加する。これにより、電磁アクチュエーター１０において、出力（可動体４０を変位させる推力）は電流に比例するため、コイル２２のインダクタンスが大きい場合に瞬時に入力可能最大電流に達しなくても、入力可能最大電流に達するまで、最先の制御電圧パルスＱ１以外の制御電圧パルスを印加して入力可能最大電流値にして、電磁アクチュエーター１０の可動体４０の最大の推力となる出力で駆動させることができる。
【０１２４】
また、最先の制御電圧パルスＱ１と後続の制御電圧パルスＱ２とは、互いに同一のパルス幅を有し、後続の制御電圧パルスＱ２の開始タイミングは、最先の制御電圧パルスＱ１の終了タイミングから、制御電圧パルスのパルス幅の略１／２倍（１／２倍〜１倍）だけ後であり、後続の制御電圧パルスＱ２に対応する駆動電流パルスＰ２のピーク到達タイミング（Ｐ２のＶ／Ｒの位置）は、後続の制御電圧パルスＱ２の開始タイミングから、パルス幅の１／２倍〜１倍だけ後である。
また、後続の制御電圧パルス（本実施の形態では制御電圧パルスＱ２）の開始タイミングは、最先の制御電圧パルス（本実施の形態では制御電圧パルスＱ１）の終了タイミングから、弾性振動の振動周期の１／２倍〜１倍だけ後であり、後続の制御電圧パルスに対応する駆動電流パルス（本実施の形態では駆動電流パルスＰ２）のピーク到達タイミングは、後続の制御電圧パルスの開始タイミングから、弾性振動の振動周期の１／２倍〜１倍だけ後ともいえる。これにより、上述したように、電磁アクチュエーター１０の可動体４０の最大の推力となる出力で駆動させることができる。
【０１２５】
＜パターン２＞
図１２は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターを駆動する信号のパターン２を示す図である。
図１２に示すパターンでは、電流パルス供給部は、複数の駆動電流パルスをそれぞれ含む複数の駆動電流パルス列Ｐ１１、Ｐ１２を、電磁アクチュエーター１０のコイル２２に間欠的に供給する。なお、複数の駆動電流パルス列Ｐ１１、Ｐ１２は、電圧パルス印加部により電磁アクチュエーター１０（具体的にはコイル２２）に印加される制御電圧パルスＱ１１、Ｑ１２にそれぞれ対応する。
【０１２６】
複数の駆動電流パルス列Ｐ１１、Ｐ１２の間隔とは、例えば、５０〜２５０ｍｓｅｃである。具体的には、駆動電流パルス列Ｐ１１、Ｐ１２毎の最大ピーク間の間隔（ＪＫ２）は、５０〜２５０ｍｓｅｃである。この間隔は、操作者が触感フィーリングとして、プッシュスイッチ等の凹みを有する各種のスイッチの凹みの戻りの触感と同様の振動を発生して付与するものである。この間隔を調整して可動体４０を駆動することにより、タクタイルスイッチやプッシュスイッチ等の様々な触感フィーリングを付与することができる。
【０１２７】
このように、操作機器において再現する触感フィーリングが、押し込んだ後、離す際に反力が指に伝わるボタンのフィーリングである場合でも、ボタンの凹みが戻る際のフィーリングを付与できる。例えば、ロッカースイッチ、凹んだ触感のタクタイルスイッチ、押し込んで離すと複数の凹凸の触感となるロータリーエンコーダ、マウスの触感を加速度として検出し、それに対応するように電磁アクチュエーター１０を弾性振動することにより再現できる。
【０１２８】
＜パターン３＞
図１３は、本発明の実施の形態に係る制御装置の電磁アクチュエーターを駆動する信号のパターン３を示す図である。なお、複数の駆動電流パルス列Ｐ２１、Ｐ２２は、電圧パルス印加部により電磁アクチュエーター１０（具体的にはコイル２２）に印加される制御電圧パルスＱ２１、Ｑ２２にそれぞれ対応する。
【０１２９】
図１３に示すように、パターン３では、電流パルス供給部は、最先の駆動電流パルス列Ｐ２１における最大ピーク値に対して、後続の駆動電流パルス列Ｐ２２における最大ピーク値を低くしている。これにより、駆動する可動体４０の変位による触感フィーリングは、最先の駆動電流パルス列Ｐ２１による振動余韻が残存している最中に、後続の駆動電流パルス列Ｐ２２による付与される振動で構成される。最先の駆動電流パルス列Ｐ２１の供給による可動体４０におけるＺ方向の最大変位よりも、後続の駆動電流パルス列Ｐ２２の供給による可動体４０におけるＺ方向の最大変位が、差ＳＡ分小さいので、よりタクタイルスイッチの触感フィーリングに近似したフィーリングを付与できる。
【０１３０】
例えば、電流パルス供給部は、電磁アクチュエーター１０に入力する複数の駆動電流パルスの列を、２セットとした場合、後続の駆動電流パルス列による操作機器の最大変位が最先の駆動電流パルス列による操作機器の最大変位の０．９倍以下となるようにする。この大きさは、スイッチの大きさに依存することが多い。
【０１３１】
このように、本実施の形態によれば、効率的な駆動により小型な製品でも出力増加を図ることができる。また、低消費電力を実現できるとともに、マグネット等を用いる事無くコストの低減化を図ることができ、装置全体の低コスト化を図ることができる。
【０１３２】
4
低コスト化を図ることができるとともに、操作機器を操作する操作者への触感フィードバックに好適な可動体４０の推力を効率良く発生できる。
【０１３３】
なお、板状弾性部５０は、可動体４０の中心に対して対称な位置に複数固定されていることが好ましいが、上述したように、一つの板状弾性部５０で、可動体４０を固定体３０に対して振動可能に支持するようにしてもよい。板状弾性部５０は、可動体４０と固定体３０とを連結し、且つ、蛇腹状アーム部５６を有するアーム部を少なくとも２つ以上備えてもよい。板状弾性部５０は、磁性体で構成されてもよい。この場合、板状弾性部５０の可動部側取付け部５４は、コア２４の両端部に対してそれぞれコイル２２の巻回軸方向または、巻回軸方向と直交する方向に配置され、コイル２２に通電された際に、コア２４とともに磁路を構成する。
【０１３４】
また、電磁アクチュエーター１０の構成において、ベース部３２と板状弾性部５０との固定、及び、板状弾性部５０と可動体４０との固定に用いたねじ６２、６４、６８に変えて、リベットを用いてもよい。リベットは、それぞれ頭部とねじ部のない胴部からなり、穴を空けた部材に差し込み、反対側の端部をかしめて塑性変形させることで穴を空けた部材同士を接合する。かしめは、例えば、プレス加工機や専用の工具等を用いておこなってもよい。
【０１３５】
センサ７０のセンサデータによって、各構成要素の個体差等により入力パルスの周期の修正を行うようにしてもよい。
【０１３６】
以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記装置の構成や各部分の形状についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。
【０１３７】
本実施の形態において制御装置１により駆動制御される電磁アクチュエーターの駆動方向はＺ方向としたが、これに限らず、操作者の接触面と平行の方向、具体的には、Ｘ方向ないしＹ方向においても、上述した効率的な駆動や振動の強化等の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【０１３８】
本発明に係る電磁アクチュエーターは、電磁アクチュエーターを用いて、低コスト化及び薄型化を図ることができるとともに、接触して操作する操作者への触感フィードバックに好適な推力を効率良く発生できる効果を有し、例えば、車載製品や産業機器において、画面上の画像に指等を接触させることにより操作を入力する操作機器に適用して、画像の接触操作に対応して振動を発生させて、画像に表示した機械式スイッチ等の様々な画像に触れた際の操作感と同様の操作感をフィードバックできるタッチパネル装置が搭載されるタッチディスプレイ装置等の操作機器に有用なものである。
【符号の説明】
【０１３９】
１  制御装置
２  タッチパネル
３  基台
１０  電磁アクチュエーター
２０  コア組立体
２２  コイル
２４  コア
２６  ボビン
２６ａ、２６ｂ  分割体
２８  固定孔
３０  固定体
３２  ベース部
３２ａ  取付部
３２ｂ  底面部
３３  止着孔
３６、４８  開口部
４０  可動体
４１  ヨーク
４４  面部固定部
４４ａ  固定面
４６、４７  被吸着面部
４９  切欠部
５０、５０−１、５０−２  板状弾性部
５２  固定体側固定部
５４  可動体側固定部
５６  蛇腹状弾性アーム部
６２、６４、６８  ねじ
７０  歪み検出センサ
８２  スイッチング素子
８４  信号発生部
２００  振動呈示装置
２４１  コア本体
２４２、２４４  磁極部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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