(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸方向に微振動する駆動軸と、
一端を連結した前記駆動軸を軸方向に微振動させる微振動発生部材と、
前記駆動軸が前記軸方向に微振動自在となるように前記駆動軸または前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、
前記駆動軸の微振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する衝突部材と、を備え、
前記衝突部材が前記駆動軸上を移動して前記筐体に設けた被衝突部に衝突することで前記筐体に振動を発生させることを特徴とする振動装置。
【請求項２】
前記微振動発生部材は、弾性薄板の少なくとも一面に配置した伸縮薄板に駆動電圧を印加することで前記伸縮薄板が伸縮して中央部と周縁部とが前記弾性薄板の法線方向に相対変位するように変形する薄板であることを特徴とする請求項１記載の振動装置。
【請求項３】
前記微振動発生部材は前記駆動軸を介してのみ前記筐体に支持されたことを特徴とする請求項２記載の振動装置。
【請求項４】
前記微振動発生部材は周縁部が点で周方向に等間隔に前記筐体に固定されたことを特徴とする請求項２記載の振動装置。
【請求項５】
前記衝突部材または前記被衝突部の少なくとも一方は、対面する相手側に向けて突出していることを特徴とする請求項１記載の振動装置。
【請求項６】
前記筐体は前記衝突部材の両面それぞれに対面する壁面を有し、前記被衝突部は前記壁面のそれぞれに設けて前記衝突部材は往復ともに前記被衝突部に衝突することを特徴とする請求項１記載の振動装置。
【請求項７】
前記衝突部材は前記駆動軸が挿通する貫通孔を有し、前記貫通孔と前記駆動軸との隙間は熱収縮した熱収縮性樹脂が充填されて前記熱収縮性樹脂の熱収縮力で前記衝突部材が前記駆動軸に係合されていることを特徴とする請求項１記載の振動装置。
【請求項８】
前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材を基準位置から前記被衝突部に近づく方向に移動させる時間が、前記基準位置における前記衝突部材と前記被衝突部との間の距離よりも長い第一距離を移動するように設定し、前記衝突部材は、設定された前記第一距離を移動することなく前記被衝突部に衝突することを特徴とする請求項１記載の振動装置。
【請求項９】
前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材を一方の前記被衝突部に当接する位置から他方の前記被衝突部に向けて移動させる時間が、前記一方の被衝突部に当接する前記衝突部材と前記他方の被衝突部との間の距離よりも長い第二距離を移動するように設定し、前記衝突部材は設定された前記第二距離を移動することなく前記他方の被衝突部に衝突することを特徴とする請求項６記載の振動装置。
【請求項１０】
前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材の前記被衝突部への衝突を検知したセンサの信号に基づいて前記衝突部材の移動方向が反転するように設定されたことを特徴とする請求項１記載の振動装置。
【請求項１１】
請求項１記載の振動装置を備えた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、タッチパネル等の入力機器等に用いられる振動装置及び振動装置を用いた電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】  従来、表示装置にタッチパネル機能を組み込んだものや操作キーを用いた入力装置が導入されている。これらの中には、予め振動装置を内蔵しておき、操作者が指やペンで押圧して情報を入力したときに、振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与えるものがある。このような振動装置として、例えば、特許文献１では、一端部を台座に固定した圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータの他端部にダンパを介して錘と、を有するようにした。これにより振動装置の薄型化を実現することができた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−２４５４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  しかし、特許文献１の振動装置では、確かに厚さは薄くできたが、所定の振動を得るために数十ｍｍという長さの錘が必要であり、平面視における小型化することは困難であった。
本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、平面視における小型化を図ることができる振動装置及び振動装置を用い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】
【０００５】  上記目的を達成するために、本発明は、往復非対称に軸方向に微振動する駆動軸と、一端を連結した前記駆動軸を往復非対称に軸方向に微振動させる微振動発生部材と、前記駆動軸が前記軸方向に微振動自在となるように前記駆動軸または前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、前記駆動軸の往復非対称の微振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する衝突部材と、を備え、前記衝突部材が前記駆動軸上を移動して前記筐体に設けた被衝突部に衝突することで前記筐体に振動を発生させることを特徴とする。
この構成により、所期の目的が達成できる。
【発明の効果】
【０００６】  本発明によれば、往復非対称に軸方向に微振動する駆動軸と、一端を連結した前記駆動軸を往復非対称に軸方向に微振動させる微振動発生部材と、前記駆動軸が前記軸方向に微振動自在となるように前記駆動軸または前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、前記駆動軸の往復非対称の微振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する衝突部材と、を備え、前記衝突部材が前記駆動軸上を移動して前記筐体に設けた被衝突部に衝突することで前記筐体に振動を発生させる構成にしたことにより、衝突部材は筐体に設けた被衝突部に高速度で衝突するので筐体に大きな振動を発生させることができる。筐体に発生した振動は振動装置を備えた電子機器に伝達される。そのため、衝突部材を大きくしなくても大きな振動を得ることができ、平面視における振動装置の小型化を図れるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態１の振動装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１の振動装置の駆動電圧波形と衝突部材の位置の例を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態２の振動装置の構成を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施の形態２の振動装置の駆動電圧波形と衝突部材の位置の例を示す図である。
【図５】本発明の実施の形態３の振動装置の構成を示す縦断面図である。
【図６】本発明の実施の形態３の振動装置の駆動電圧波形と衝突部材の位置の例を示す図である。
【図７】本発明の実施の形態１〜３の振動装置の筐体の他の形状１を示す透視斜視図である。
【図８】本発明の実施の形態１〜３の振動装置の筐体の他の形状２を示す透視斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態４の振動装置の構成を示す縦断面図である。
【図１０】本発明の実施の形態４の振動装置の筐体と微振動発生部材との形状関係の例を示す下方から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の請求項１記載の発明は、  軸方向に微振動する駆動軸と、
一端を連結した前記駆動軸を軸方向に微振動させる微振動発生部材と、
前記駆動軸が前記軸方向に微振動自在となるように前記駆動軸または前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、
前記駆動軸の微振動によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する衝突部材と、を備え、
前記衝突部材が前記駆動軸上を移動して前記筐体に設けた被衝突部に衝突することで前記筐体に振動を発生させる振動装置である。
衝突部材は筐体に設けた被衝突部に高速度で衝突するので筐体に大きな振動を発生させることができる。筐体に発生した振動は振動装置を備えた電子機器に伝達される。そのため、衝突部材を大きくしなくても大きな振動を得ることができ、平面視における振動装置の小型化を図れるという効果が得られる。
【０００９】  請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記微振動発生部材は、弾性薄板の少なくとも一面に配置した伸縮薄板に駆動電圧を印加することで前記伸縮薄板が伸縮して中央部と周縁部とが前記弾性薄板の法線方向に相対変位するように変形する薄板である振動装置である。
微振動発生部材が薄板なので、振動装置自体も厚みを薄くできる。
【００１０】  請求項３記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記微振動発生部材は前記駆動軸を介してのみ前記筐体に支持された振動装置である。
微振動発生部材の微振動が他の部材に吸収されること無く駆動軸に伝達されるので駆動軸の微振動量を大きくできる。
【００１１】  請求項４記載の発明は、請求項２記載の発明において、前記微振動発生部材は周縁部が点で周方向に等間隔に前記筐体に固定された振動装置である。
微振動発生部材が直接筐体に固定されるので、安定した駆動が得られる。
【００１２】  請求項５記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記衝突部材または前記被衝突部の少なくとも一方は、対面する相手側に向けて突出している振動装置である。
衝突部材の移動距離が短いので、衝突部材の駆動が楽になる。また、衝突部材が突出している場合は、衝突部材が重いのでより大きい振動を筐体に与えることができる。
【００１３】  請求項６記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記筐体は前記衝突部材の両面それぞれに対面する壁面を有し、前記被衝突部は前記壁面のそれぞれに設けて前記衝突部材は往復ともに前記被衝突部に衝突する振動装置である。
往復で衝突するので、効率良く振動を発生できる。
【００１４】  請求項７記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記衝突部材は前記駆動軸が挿通する貫通孔を有し、前記貫通孔と前記駆動軸との隙間は熱収縮した熱収縮性樹脂が充填されて前記熱収縮性樹脂の熱収縮力で前記衝突部材が前記駆動軸に係合されている振動装置である。
構造が簡単であり、部品点数を減らすことができる。また、駆動軸の周囲全体を均一な構造にできるので、衝突部材の中央に駆動軸を配置することができ、対称な形状に仕上げることができる。
【００１５】  請求項８記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材を基準位置から前記被衝突部に近づく方向に移動させる時間が、前記基準位置における前記衝突部材と前記被衝突部との間の距離よりも長い第一距離を移動するように設定し、前記衝突部材は、設定された前記第一距離を移動することなく前記被衝突部に衝突する振動装置である。
確実に衝突部材を被衝突部に衝突させることができる。
【００１６】  請求項９記載の発明は、請求項６記載の発明において、前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材を一方の前記被衝突部に当接する位置から他方の前記被衝突部に向けて移動させる時間が、前記一方の被衝突部に当接する前記衝突部材と前記他方の被衝突部との間の距離よりも長い第二距離を移動するように設定し、前記衝突部材は設定された前記第二距離を移動することなく前記他方の被衝突部に衝突する振動装置である。
確実に衝突部材を被衝突部に衝突させることができる。
【００１７】  請求項１０記載の発明は、請求項１記載の発明において、前記衝突部材を前記駆動軸の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、前記衝突部材の前記被衝突部への衝突を検知したセンサの信号に基づいて前記衝突部材の移動方向が反転するように設定された振動装置である。
衝突を検知して移動方向を反転させるので、確実に衝突部材を被衝突部に衝突させることができる。
【００１８】  請求項１１記載の発明は、請求項１記載の振動装置を備えた電子機器である。
衝突部材は筐体に設けた被衝突部に高速度で衝突するので筐体に大きな振動を発生させることができる。筐体に発生した振動は振動装置を備えた電子機器に伝達される。そのため、衝突部材を大きくしなくても大きな振動を得ることができ、平面視における振動装置の小型化を図れるため、電子機器の小型化を図ることができるという効果が得られる。
【００１９】  （実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１における振動装置について、図面を参照しながら説明する。図面において、紙面の上方を上、下方を下として説明する。図１に示す振動装置１０は、表示装置にタッチパネル機能を組み込んだ電子機器や操作キーを用いた入力装置といった電子機器に用いられる。これらの電子機器の中には、予め振動装置１０を内蔵しておき、操作者が指やペンで押圧して情報を入力したときに、振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与えるものがある。
【００２０】  図１に示すように、本実施の形態１の振動装置１０は、往復非対称に軸方向に微振動する駆動軸２２と、一端を連結した駆動軸２２を往復非対称に軸方向に微振動させる微振動発生部材２０と、駆動軸２２が軸方向に微振動自在となるように駆動軸２２を支持する筐体１２と、駆動軸２２の往復非対称の微振動によって駆動軸２２の軸方向に移動可能に駆動軸２２と結合する衝突部材２４と、を備える。振動装置１０は、衝突部材２４が駆動軸２２上を移動して筐体１２に設けた被衝突部２６に衝突することで筐体１２に振動を発生させる。
【００２１】  後述するように、所定の駆動電圧を微振動発生部材２０に印加すると、駆動軸２２が往復非対称に微振動し、その微振動の１ストローク毎に衝突部材２４が上昇し、筐体１２に設けた被衝突部２６に高速度で衝突する。この衝突により筐体１２に大きな振動が発生し、この振動が前記の電子機器に伝達され、さらに操作者に伝わることで、確実に操作を行ったという感触を操作者に与えることができる。
【００２２】  振動装置１０は、数ｍｍ角〜１ｃｍ角×数ｍｍ高さという大きさで構成することができ、衝突部材２４を大きくしなくても大きな振動を得ることができる。そのため平面視における振動装置１０の小型化を図れるという効果が得られる。
【００２３】  以下、本実施の形態１の振動装置１０の構成を詳細に説明する。
図１に示すように、筐体１２は、振動・衝撃を伝達しやすいように金属や合金等の材料で形成される。筐体１２は、側壁１２ａの上端から上壁１２ｂが突出し側壁１２ａの下端から上壁１２ｂと対向する下壁１２ｃが突出して形成される。上壁１２ｂには貫通孔１２ｄが、下壁１２ｃには貫通孔１２ｅが形成され、貫通孔１２ｄ、１２ｅにはゴムブッシュ２８、２８を介して駆動軸２２が挿入される。そのため、貫通孔１２ｄ、１２ｅの中心を結ぶ線は上壁１２ｂ及び下壁１２ｃと垂直になるように設けられる。また、上壁１２ｂの下面に周囲より突出した被衝突部２６を設ける。被衝突部２６は、下壁１２ｃの上面に設けても良いし、後述するように、別体で設けても構わない。また、被衝突部２６は突出させなくても構わない。
【００２４】  衝突部材２４を移動させる駆動部材１４は、微振動発生部材２０と駆動軸２２とで構成される。微振動発生部材２０は、弾性薄板１８の少なくとも一面に配置した伸縮薄板１６に駆動電圧を印加することで伸縮薄板１６が伸縮して中央部と周縁部とが弾性薄板１８の法線方向に相対変位するように変形する薄板である。本実施の形態１において、微振動発生部材２０は、伸縮薄板１６を弾性薄板１８の一面に配置した、いわゆるユニモルフ型とした。
【００２５】  伸縮薄板１６は両面に電極材料を付着させた圧電材料、電歪材料で構成される。電極材料としては例えば銅や銅合金等が用いられる。圧電材料、電歪材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、鉛ニオブ酸マグネシウム等がある。伸縮薄板１６は円形状や多角形状に形成される。
【００２６】  弾性薄板１８は例えば銅や銅合金等の弾性材料が用いられる。弾性薄板１８は、図１に示すような伸縮薄板１６を弾性薄板１８の片面に設ける場合は、伸縮薄板１６に対応した外形を持つことが好ましいが、対応させなくても構わない。伸縮薄板１６は弾性薄板１８に例えば導電性接着剤で固着され、微振動発生部材２０の両面の各々に伸縮薄板１６に電圧を印加するための配線が設けられる。配線は駆動制御部３０に接続される。
【００２７】  駆動軸２２は軽量で剛性が高い例えば炭素系の材料が用いられ、柱状に形成される。駆動軸２２は、軸先端部が微振動発生部材２０に固定される。本実施の形態１において、軸先端部は軸中央部と同じ太さとしたが、軸先端部を軸中央部よりも小径としても良い。また、駆動軸２２は軸先端部の先端面を微振動発生部材２０の表面に（接着剤で）固定する構成としたが、微振動発生部材２０に貫通孔を設け、軸先端部の側面部を固定する構成としても良い。
【００２８】  駆動軸２２はゴムブッシュ２８で微振動自在に支持される。ゴムブッシュ２８は、駆動軸２２を支持するための弾性部材であり、駆動軸２２を挿通するための中心孔を有している。貫通孔１２ｄに配置されるゴムブッシュ２８は、微振動発生部材２０に固定した側と反対側の駆動軸２２の先端部を中心孔の内面で接着固定する。しかし、貫通孔１２ｅに配置されるゴムブッシュ２８は、中心孔の内面で駆動軸２２を接着固定せずに、外側から加圧支持するのみである。この構成により、駆動軸２２は軸方向に微振動するが、その微振動によって駆動軸２２自身が衝突部材２４のように長い距離を移動することはない。
【００２９】  衝突部材２４は、衝突によって筐体１２に振動エネルギーを与えるために、比較的大きな質量を有する。小型化するために、振動部材２４は、例えばタングステン合金のような密度が大きい材料が使われる。振動部材２４は円形状や多角形状の外形を持ち、中央に駆動軸２２が挿通する貫通孔２４ａを有する。貫通孔２４ａと駆動軸２２との隙間は、駆動軸２２との摩擦結合部としての熱収縮した熱収縮性樹脂２５が充填されて、熱収縮性樹脂２５の熱収縮力（駆動軸２２を外側から加圧する摩擦力）で衝突部材２４が駆動軸２２に係合されている。
【００３０】  駆動制御部３０は、伸縮薄板１６に所定波形の駆動電圧を印加する。駆動制御部３０は数十ｋＨｚ程度の周波数の矩形波、鋸歯状波、立ち上がり時間と立ち下がり時間が異なる三角波等を伸縮薄板１６に印加して振動部材２４を被衝突部２６に向けて移動させる。そして、振動部材２４が被衝突部２６に衝突したら振動部材２４の移動方向が反転するように駆動電圧の波形を変更して伸縮薄板１６に印加する。本実施の形態１では、図２に示すような立ち上がり時間と立ち下がり時間が異なる三角波を用いた。
【００３１】  次に本実施の形態１の振動装置１０の製造方法について説明する。まず、弾性薄板１８に電極を両面に形成した伸縮薄板１６を導電性接着剤等で固着して微振動発生部材２０を製造する。次に微振動発生部材２０に駆動軸２２を固定して駆動部材１４とする。次に駆動軸２２を筐体１２の貫通孔１２ｅ、衝突部材２４の貫通孔２４ａ、筐体１２の貫通孔１２ｄに挿通し、ゴムブッシュ２８で支持させるとともに、熱収縮性樹脂２５で衝突部材２４を駆動軸２２に係合させる。また、微振動発生部材２０の両面から配線を設けて駆動制御部３０と接続する。
【００３２】  次に本実施の形態１の振動装置１０の動作について説明する。
駆動電圧が立ち上がると伸縮薄板１６は厚さ方向が伸び、面内方向が縮むが、弾性薄板１８はそのような伸縮はしないので、微振動発生部材２０は中央部が上方へ変位し周縁部が下方へ変位するように変形する。微振動発生部材２０の中央部に固定されている駆動軸２２も上方へ移動し、駆動軸２２に係合している衝突部材２４も上方へ移動する。駆動電圧が所定の電圧Ｖｄに達すると、駆動電圧は急激に立ち下がり、微振動発生部材２０の変形も急激に元に戻る。それに伴い駆動軸２２も元の位置に戻るが、衝突部材２４は、駆動軸２４の下方への移動には追随せず、その位置に留まる。結果として、衝突部材２４はわずかに上方へ移動する。駆動軸２２のこの往復非対称な軸方向の移動によって、衝突部材２４は１往復当たり上方へ１〜数μｍ移動する。前述のようにこの動作を数十ｋＨｚの周波数で繰り返す。
【００３３】  図２に示すように、衝突部材２４を駆動軸２２の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材２４を基準位置から被衝突部２６に近づく方向に移動させる時間が、基準位置における衝突部材２４と被衝突部２６との間の距離Ｄ１よりも長い第一距離Ｌ１を移動するように設定した。衝突部材２４は、設定された第一距離Ｌ１を移動することなく被衝突部２６に衝突する。
【００３４】  すなわち、衝突部材２４は、基準位置から距離Ｄ１だけ移動すると被衝突部２６に衝突するが、駆動電圧波形はそのままの波形を維持したまま、第一距離Ｌ１を移動するのに要する時間が来るまで印加し続ける。そして、第一距離Ｌ１を移動するのに要する時間が来ると、衝突部材２４が下方に移動するように駆動電圧波形を変え、衝突部材２４が距離Ｄ１を戻る時間だけ印加する。衝突部材２４が距離Ｄ１を戻る時間が来ると再び衝突部材２４が上方に第一距離Ｌ１を移動するような時間だけ印加する。衝突部材２４が被衝突部２６に衝突した後、衝突部材２４が下方に移動するように駆動電圧波形を変えるまでは、衝突部材２４は被衝突部２６に当接したままである。これを繰り返すことで衝突部材２４が被衝突部２６に繰返し衝突し、操作者に振動として感じるものになる。
【００３５】  このように本実施の形態１の振動装置１０は、衝突部材２４を大きくしなくても大きな振動を得ることができ、平面視における振動装置１０の小型化を図れるという効果が得られる。また、微振動発生部材２０が薄板なので、振動装置１０自体も厚みを薄くできる。微振動発生部材２０は駆動軸２２を介してのみ筐体１２に支持されている。そのため、微振動発生部材２０の微振動が筐体１２のような他の部材に吸収されること無く駆動軸２２に伝達されるので駆動軸２２の微振動量を大きくできる。また、被衝突部２６は、対面する相手側である衝突部材２４に向けて突出している。そのため、突出している分だけ衝突部材２４の移動距離が短い。すると、例えば、駆動軸２２の往復非対称な軸方向の移動量を減らすことができ、その分駆動電圧Ｖｄを下げることができるので、衝突部材２４の駆動が楽になる。
【００３６】  また、衝突部材２４は駆動軸２２が挿通する貫通孔２４ａを有し、貫通孔２４ａと駆動軸２２との隙間は熱収縮した熱収縮性樹脂２５が充填されて熱収縮性樹脂２５の熱収縮力で衝突部材２４が駆動軸２２に摩擦係合されている。そのため、構造が簡単であり、部品点数を減らすことができる。また、駆動軸２２の周囲全体を均一な構造にできるので、衝突部材２４の中央に駆動軸２２を配置することができ、対称な形状に仕上げることができる。
【００３７】  衝突部材２４を駆動軸２２の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材２４が基準位置から被衝突部２６に近づく方向に移動させる時間が、基準位置における衝突部材２４と被衝突部２６との間の距離Ｄ１よりも長い第一距離Ｌ１を移動するように設定した。そのため衝突部材２４は、設定された第一距離Ｌ１を移動することなく被衝突部２６に衝突する。したがって、確実に衝突部材２４を被衝突部２６に衝突させることができる。
【００３８】  （実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における振動装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と同様の構成を有する部分については、同一符号を付してその説明を省略する。
【００３９】  本実施の形態２の振動装置１０は、図３に示すように、筐体１２が衝突部材２４の両面それぞれに対面する壁面を有するようにした。被衝突部２６は上壁１２ｂの下側の壁面及び下壁１２ｃの上側の壁面のそれぞれに設けて衝突部材２４は往復ともに被衝突部２６に衝突するようにした。
【００４０】  また、実施の形態１では、被衝突部２６が衝突部材２４に向けて突出するようにしたが、本実施の形態２では、衝突部材２４の外周部が対面する相手側である被衝突部２６に向けて突出しているようにした。その突出部分は、被衝突部２６が衝突部材２４の両面にあるので、衝突部材２４の両面に設けた。
【００４１】  図４に示すように、本実施の形態２において、衝突部材２４を駆動軸２２の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材２４を一方の被衝突部２６に当接する位置から他方の被衝突部２６に向けて移動させる時間が、一方の被衝突部２６に当接する衝突部材２４と他方の被衝突部２６との間の距離Ｄ２よりも長い第二距離Ｌ２を移動するように設定した。衝突部材２４は設定された第二距離Ｌ２を移動することなく他方の被衝突部２６に衝突する。
【００４２】  距離Ｄ２は、基準位置にある衝突部材２４と被衝突部２６との距離でもある。この場合の基準位置は衝突部材２４が一方の被衝突部材２６に当接している位置である。すなわち、衝突部材２４は、基準位置から距離Ｄ２だけ移動すると他方の被衝突部２６に衝突するが、駆動電圧波形はそのままの波形を維持したまま、第二距離Ｌ２を移動するのに要する時間が来るまで印加し続ける。衝突部材２４が他方の被衝突部２６に衝突した後、衝突部材２４が下方に移動するように駆動電圧波形を変えるまでは、衝突部材２４は他方の被衝突部２６に当接したままである。
【００４３】  そして、第二距離Ｌ２を移動するのに要する時間が来ると、衝突部材２４が下方に移動するように駆動電圧波形を変え、衝突部材２４が第二距離Ｌ２を戻る時間だけ印加する。衝突部材２４は下方に距離Ｄ２だけ移動すると一方の被衝突部２６に衝突するが駆動電圧波形はそのままの波形を維持したまま、第二距離Ｌ２を移動するのに要する時間が来るまで印加し続ける。衝突部材２４が一方の被衝突部２６に衝突した後、衝突部材２４が上方に移動するように駆動電圧波形を変えるまでは、衝突部材２４は一方の被衝突部２６に当接したままである。
【００４４】  衝突部材２４が第二距離Ｌ２を戻る時間が来ると再び上方に移動するように駆動電圧波形を変え、衝突部材２４が上方に第二距離Ｌ２を移動するような時間だけ印加する。これを繰り返すことで衝突部材２４が一方及び他方の被衝突部２６に繰返し衝突し、操作者に振動として感じるものになる。
【００４５】  本実施の形態２の振動装置１０は、衝突部材２４が被衝突部２６に往復で衝突するので、効率良く振動を発生できる。そして、駆動電圧波形は、衝突部材２４を一方の被衝突部２６に当接する位置から他方の被衝突部２６に向けて移動させる時間が、一方の被衝突部２６に当接する衝突部材２４と他方の被衝突部２６との間の距離Ｄ２よりも長い第二距離Ｌ２を移動するように設定した。そのため、衝突部材２４は設定された第二距離Ｌ２を移動することなく他方の被衝突部２６に衝突する。したがって、確実に衝突部材２４を被衝突部２６に衝突させることができる。
【００４６】  また、衝突部材２４は、対面する相手側である被衝突部２６に向けて突出しているので、衝突部材２４の移動距離が短く、衝突部材２４の駆動が楽になる。また、単なる平板状の場合に比べて衝突部材２４が重いのでより強い振動を筐体１２に与えることができる。特に本実施の形態２の場合、両面に突出部分を設けているので衝突部材２４がより重く、より強い振動を筐体１２に与えることができる。また、衝突部材２４の周縁部を突出部分としているので効率良く衝突部材２４の重さを重くすることができるが、より中心部に近い位置を突出部分としても構わない。また、衝突部材２４は鋳造、焼結等で製造され突出部分も同時に製造できるので、筐体１２に突出部分を設けるよりも容易に製造することができる。
【００４７】  （実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における振動装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１、２と同様の構成を有する部分については、同一符号を付してその説明を省略する。本実施の形態３の振動装置１０は、変形例を組み合わせた例である。
【００４８】  図５に示すように、本実施の形態３の振動装置１０において、衝突部材２４を駆動軸２２の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材２４の被衝突部２６への衝突を検知したセンサ３２の信号に基づいて衝突部材２４の移動方向が反転するように設定されたものである。
【００４９】  本実施の形態２においてセンサ３２は、衝突を検知できる圧電センサ等を被衝突部２６の一部に配置した。
また、被衝突部２６を、筐体１２とは別体で設けた。例えば、筐体１２の本体は所望の形状に形成しやすい材料とし、被衝突部２６は衝突部材２４からの衝撃を筐体１２に良く伝達できる材料とするという使い分けをすることができる。
また、微振動発生部材２０はいわゆるバイモルフ型とした。すなわち、微振動発生部材２０は、弾性薄板１８の両面に配置した伸縮薄板１６に駆動電圧を印加することで伸縮薄板１６が伸縮して中央部と周縁部とが弾性薄板１８の法線方向に相対変位するように変形する薄板である。
また、駆動軸２２は微振動発生部材２０に固定した方と反対側の先端面を筐体１２の上壁１２ｂの貫通孔１２ｄに設けたゴムブッシュ２８の下面に接着固定した。本実施の形態３においてゴムブッシュ２８は中心孔を有さない。さらに、下壁１２ｃにはゴムブッシュ２８を設けず、駆動軸２２は貫通孔１２ｅを貫通するのみとした。
本実施の形態３の振動装置１０における衝突部材２４を駆動軸２２の軸方向に移動させる駆動電圧波形は、衝突部材２４の被衝突部２６への衝突を検知したセンサ３２の信号に基づいて衝突部材２４の移動方向が反転するように設定した。
【００５０】  図６に示すように、駆動制御部３０は、まず図５の下側の伸縮薄板１６に第一駆動電圧を印加する。すると、基準位置にあった衝突部材２４は上昇して距離Ｄ３を移動して上側の被衝突部２６に衝突する。衝突部材２４が上側の被衝突部２６の位置に来ると上側のセンサ３２が検知し、第一トリガを生成する。第一トリガにより第一駆動電圧は停止し、上側の伸縮薄板１６を駆動する第二駆動電圧を印加する。第二駆動電圧は第一駆動電圧と同じ波形であるため、上側の伸縮薄板１６は、第一駆動電圧が印加された下側の伸縮薄板１６を同じ伸縮をするので、微振動発生部材２０は、第一駆動電圧が印加された場合と逆向きの変形をする。そのため、衝突部材２４は下降して距離Ｄ３を移動して下側の被衝突部２６に衝突する。衝突部材２４が下側の被衝突部２６の位置に来ると下側のセンサ３２が検知し、第二トリガを生成する。第二トリガにより第二駆動電圧は停止し、下側の伸縮薄板１６を駆動する第一駆動電圧を印加する。そのため、衝突部材２４は再び上昇する。
衝突を検知して移動方向を反転させるので、確実に衝突部材２４を被衝突部２６に衝突させることができる。
【００５１】  なお、実施の形態１や実施の形態２のように、衝突を検知後、所定の時間や微振動の回数等をさらに同方向に印加してから、移動の方向を反転させるようにしても良い。さらに確実に衝突部材２４を被衝突部２６に衝突させることができる。
【００５２】  本実施の形態３では、センサ３２は圧電センサとしたが、例えばＭＲセンサやホールセンサ等の磁気センサとし、被衝突部２６に対応した筐体１２の所定の位置に配置しても構わない。センサ３２に対応するスケール３４は、二つの磁極を駆動軸２２の軸方向に並べた磁気スケールを、衝突部材２４が被衝突部２６に衝突したときにセンサ３２と対向するように衝突部材２４の側部に配置する。また、光学的な位置センサとしても良い。
【００５３】  なお、実施の形態１〜３における筐体１２は、一枚の板を折り曲げて形成することができる。その際、貫通孔１２ｄ、１２ｅは予め設けておいても良いし、筐体１２の形状を形成した後で設けても良い。しかし、筐体１２は他の形状に形成することができる。
例えば、図７に示すように筐体１２を底部が無い箱型に形成し、一つの側壁１２ａを切り開き、上壁１２ｂと平行になるように折り曲げて下壁１２ｃとしても良い。また、別途貫通孔１２ｄ、１２ｅを設ける。このような形状にすると、筐体１２の剛性を実施の形態１〜３で説明してきた筐体１２よりも大きくすることができるので、振動装置１０から電子機器に伝達される振動を大きくすることができる。その際、破線で示すように不要な部分は切り欠いて開口１２ｆとすることが好ましい。振動装置１０を軽量にすることができるとともに筐体１２内に衝突部材２４等の部品を容易に収容できるので組み立てしやすい。
【００５４】  また、例えば、図８に示すように筐体１２を図７と同様な箱型とし、対向する側壁１２ａを切り開き、それぞれを上壁１２ｂと平行になるように折り曲げて下壁１２ｃとしても良い。その際、それぞれの下壁１２ｃは切り開く前の下端部同士がほぼ突き当たるようにする。また、それぞれの下壁１２ｃの切り開く前の下端部を切り欠いておき折り曲げた際に貫通孔１２ｅとなるようにしても良い。貫通孔１２ｄは別途形成する。また図７と同様に開口１２ｆを設けることが好ましい。箱型を製造する際に側壁１２ａの端部を切り欠いておき、折り曲げると貫通孔１２ｅも同時にできるので製造が容易である。
【００５５】  （実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における振動装置について図面を参照しながら説明する。なお、実施の形態１と同様の構成を有する部分については、同一符号を付してその説明を省略する。図９に示すように、本実施の形態４の振動装置１０において、微振動発生部材２０は周縁部が点で周方向に等間隔に筐体１２に固定されている。
【００５６】  筐体１２は底部が無い箱型をしており、上壁１２ｂにゴムブッシュ２８を配置して駆動軸２２を微振動自在に支持する貫通孔１２ｄが形成されている。また、側壁１２ａの下端部１２ｇは外周側の縁よりも内周側の縁の方を一段上方に設け、微振動発生部材２０の固定部１２ｈとした。
【００５７】  微振動発生部材２０は周縁部２０ａを筐体１２の固定部１２ｈに点（小面積）で固定した。本実施の形態４においては、図１０（ａ）に示すように筐体１２が下方向から見て四角形とし、微振動発生部材２０は筐体１２の固定部１２ｈに周縁部２０ａの四箇所がわずかに載るような円形状とした。また、図９に示すように周縁部２０ａは弾性薄板１８の方を伸縮薄板１６よりも外周側に張り出させて形成し、弾性薄板１８を上側、伸縮薄板１６を下側として筐体１２の固定部１２ｈに取付けた。このように伸縮薄板１６、弾性薄板１８のうち、筐体１２の固定部１２ｈに固定する方を外側に張り出させて周縁部２０ａとし上側に配置することにより、電気配線を容易にすることができる。
【００５８】  微振動発生部材２０が直接筐体１２に固定されるので、駆動部材１４の安定した駆動が得られる。また、周縁部２０ａの全体ではなく点で固定されているので、微振動発生部材２０の発生する微振動が筐体１２に吸収される量は大きくなく、駆動部材１４の駆動能力は大きい。
【００５９】  また、図９に示すように、固定部１２ｈの段差を微振動発生部材２０の厚さよりも深くすることにより、微振動発生部材２０は筐体１２の下端部１２ｇからはみ出さずに筐体１２に囲まれるので、振動装置１０の組立中、組立後に微振動発生部材２０は外部からの力によって破壊されにくい。
【００６０】  また、被衝突部２６は、筐体１２の上壁１２ｂだけでなく、微振動発生部材２０の上面側にも設け、衝突部材２４が往復で衝突するようにした。往復で衝突するので、効率良く振動を発生できる。また、微振動発生部材２０の周縁部２０ａに近い領域の質量が大きいので、微振動発生部材２０の発生する駆動能力を大きくすることができる。
【００６１】  なお、本実施の形態４の振動装置１０の筐体１２と微振動発生部材２０の形状の組合せは上述以外にもある。例えば、図１０（ｂ）は図１０（ａ）とは逆に筐体１２が円形状、微振動発生部材２０が四角形である。図１０（ｃ）は筐体１２も微振動発生部材２０も四角形である。この場合、微振動発生部材２０の四角形の角部の周縁部２０ａが筐体１２の四角形の辺部の固定部１２ｈに載置される。図１０（ｄ）は筐体１２が八角形で微振動部材２０が四角形である。図１０（ｃ）の四角形の筐体１２の角部が面取りされた形状と考えても良い。したがって、筐体１２は八角形でなくて角丸四角形としても良い。図１０（ｅ）は図１０（ｄ）の微振動発生部材２０の形状が円形状としたものである。図１０（ｆ）は微振動発生部材２０が円形状や四角形ではなく、六角形状としたものである。このような形状でも構わない。このように筐体１２と微振動発生部材２０の形状は多様な形状を組合せることができる。
【００６２】  また、図９では示していないが、筐体１２の側壁１２ａには、図７や図８で示したような開口１２ｆを設けても良い。また、本実施の形態４の筐体１２の形状は箱型としたが、実施の形態１等と同様に一枚の板を折り曲げて形成しても良い。
【００６３】  また、本発明の実施の形態１〜４において、微振動発生部材２０はユニモルフやバイモルフ型のものを用いたが、それに限るものではなく、いわゆる積層型のものを用いても良い。小さい駆動電圧で駆動することができるので、駆動制御部３０を安価にすることができる。
【符号の説明】
【００６４】  １０    振動装置
１２    筐体
１２ａ    側壁
１２ｂ    上壁
１２ｃ    下壁
１２ｄ、１２ｅ    貫通孔
１２ｆ    開口
１２ｇ    下端部
１２ｈ    固定部
１４    駆動部材
１６    伸縮薄板
１８    弾性薄板
２０    微振動発生部材
２０ａ    周縁部
２２    駆動軸
２４    衝突部材
２４ａ    貫通孔
２５    熱収縮性樹脂
２６    被衝突部
２８    ゴムブッシュ
３０    駆動制御部
３２    センサ
【要約】
【課題】平面視における小型化を図ることができる振動装置及び振動装置を用いた電子機器を提供することを目的とする。
【解決手段】往復非対称に軸方向に微振動する駆動軸２２と、一端を連結した駆動軸２２を往復非対称に軸方向に微振動させる微振動発生部材２０と、駆動軸２２または微振動発生部材２０の少なくとも一方を駆動軸２２が軸方向に微振動自在となるように支持する筐体１２と、駆動軸２２の往復非対称の微振動によって駆動軸２２の軸方向に移動可能に駆動軸２２と結合する衝突部材２４と、を備え、衝突部材２４が駆動軸２２上を移動して筐体１２に設けた被衝突部２６に衝突することで筐体２６に振動を発生させる。
【選択図】図１【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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