(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端が固定された金属製の振動板と、  前記振動板の上に形成された圧電振動体と、  前記振動板の他端に固定された錘部材とを備えた圧電振動デバイスであって、  前記錘部材は、前記振動板よりも大きな剛性を有しており、前記錘部材の固有振動数が、前記圧電振動体が形成された状態の前記振動板の固有振動数の３倍乃至１０倍に定められており、  前記錘部材は、前記振動板と接触する接触面を有する基部と、該基部と一体に設けられて前記振動板に沿って延びる本体部とを有しており、前記本体部の前記振動板と対向する面には、傾斜面が形成されており、  前記圧電振動体が、前記振動板の前記錘部材と対向する面とは反対側の面上及び／または前記振動板の前記錘部材と対向する面上に形成されており、  前記振動板の前記他端には厚み方向に前記振動板を貫通する１以上の貫通孔が形成されており、  前記錘部材は、熱変形可能な材料を含んで形成され且つ前記１以上の貫通孔に嵌合されて先端が前記貫通孔から突出する１以上の突起を有しており、  前記１以上の貫通孔に嵌合された前記１以上の突起の前記先端が熱変形させられて、前記錘部材が前記振動板に固定されており、  前記振動板は前記一端が前記圧電振動体の端子部を構成する金属板から形成され、  前記振動板の前記一端に前記端子部を残すように固定された金属製の取付用ホルダを更に備え、  前記取付用ホルダは、前記振動板の厚み方向に対向する一対の側面の一方の上に溶接される溶接面を備えた板状の被溶接部及び該被溶接部と一体に設けられた被取付部を備え、  前記被溶接部には、前記振動板の前記一端側に位置する側面と前記溶接面との間及び前記振動板の前記他端側に位置する側面と前記溶接面との間に、それぞれエッジを有しない湾曲面が形成されており、  前記圧電振動体は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の前記錘部材と対向する面上に形成された１つの電極層とを備えており、  前記振動板が前記圧電振動体の第１の入力電極を構成し、  前記１つの電極層が前記圧電振動体の第２の入力電極を構成している圧電振動デバイス。
【請求項２】
一端が固定された金属製の振動板と、  前記振動板の上に形成された圧電振動体と、  前記振動板の他端に固定された錘部材とを備えた圧電振動デバイスであって、  前記錘部材は、前記振動板よりも大きな剛性を有しており、前記錘部材の固有振動数が、前記圧電振動体が形成された状態の前記振動板の固有振動数の３倍以上に定められており、  前記錘部材は、前記振動板と接触する接触面を有する基部と、該基部と一体に設けられて前記振動板に沿って延びる本体部とを有しており、前記本体部の前記振動板と対向する面には、傾斜面が形成されている圧電振動デバイス。
【請求項３】
前記錘部材の固有振動数が、前記圧電振動体が形成された状態の前記振動板の固有振動数の３倍乃至１０倍に定められている請求項２に記載の圧電振動デバイス。
【請求項４】
前記圧電振動体が、前記振動板の前記錘部材と対向する面とは反対側の面上または前記振動板の前記錘部材と対向する面上に形成されている請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項５】
前記圧電振動体が、前記振動板の前記錘部材と対向する面とは反対側の面上及び前記振動板の前記錘部材と対向する面上に形成されている請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項６】
前記振動板の前記他端には厚み方向に前記振動板を貫通する１以上の貫通孔が形成されており、  前記錘部材は、熱変形可能な材料を含んで形成され且つ前記１以上の貫通孔に嵌合されて先端が前記貫通孔から突出する１以上の突起を有しており、  前記１以上の貫通孔に嵌合された前記１以上の突起の前記先端が熱変形させられて、前記錘部材が前記振動板に固定されている請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項７】
前記振動板は前記一端が前記圧電振動体の端子部を構成する金属板から形成され、  前記振動板の前記一端に前記端子部を残すように固定された金属製の取付用ホルダを更に備え、  前記取付用ホルダは、前記振動板の厚み方向に対向する一対の側面の一方の上に溶接される溶接面を備えた板状の被溶接部及び該被溶接部と一体に設けられた被取付部を備え、  前記被溶接部には、前記振動板の前記一端側に位置する側面と前記溶接面との間及び前記振動板の前記他端側に位置する側面と前記溶接面との間に、それぞれエッジを有しない湾曲面が形成されていることを特徴とする請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項８】
前記圧電振動体は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の前記錘部材と対向する面上に形成された１つの電極層とを備えており、  前記振動板が前記圧電振動体の第１の入力電極を構成し、  前記１つの電極層が前記圧電振動体の第２の入力電極を構成し、  前記第２の入力電極に接触する導電性ブラシをさらに備え、  前記導電性ブラシは、前記第２の入力電極とスライド可能に接触する接触部と、該接触部と一体に設けられて前記接触部を前記入力電極に押しつける押圧力を発生する板バネ部と、該板バネ部と一体に設けられて前記振動板の前記一端に固定された固定部材に取り付けられた接続用端子部とを備えている請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項９】
前記圧電振動体は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の前記錘部材と対向する面上に形成された１つの電極層とを備えており、  前記振動板が前記圧電振動体の第１の入力電極を構成し、  前記１つの電極層が前記圧電振動体の第２の入力電極を構成し、  前記第２の入力電極に接触する導電性ブラシをさらに備え、  前記導電性ブラシは、前記第２の入力電極とスライド可能に接触する接触部と、該接触部と一体に設けられて前記接触部を前記入力電極に押しつける押圧力を発生する板バネ部と、該板バネ部と一体に設けられて前記振動板の前記一端に固定された固定部材に取り付けられた接続用端子部とを備えており、  前記固定部材は、電気絶縁材料により形成されており、  前記固定部材は、前記導電性ブラシをインサートとして、インサート成形されている請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１０】
前記圧電振動体は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の前記錘部材と対向する面上に形成された１つの電極層とを備えており、  前記振動板が前記圧電振動体の第１の入力電極を構成し、  前記１つの電極層が前記圧電振動体の第２の入力電極を構成し、  前記第２の入力電極に接続され且つ前記振動板とは接触しない配線を有するフレキシブル配線基板をさらに備えている請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１１】
前記圧電振動体は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の前記錘部材と対向する面上に形成された１つの電極層とを備えており、  前記振動板が前記圧電振動体の第１の入力電極を構成し、  前記１つの電極層が前記圧電振動体の第２の入力電極を構成し、  一端が前記第２の入力電極に接続され且つ前記振動板とは接触しない配線を有するフレキシブル配線基板をさらに備えており、  前記フレキシブル配線基板及び前記配線は前記振動板の前記一端を越えて延びている請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【請求項１２】
前記圧電振動体は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の前記錘部材と対向する面上に形成された１つの電極層とを備えており、  前記振動板が前記圧電振動体の第１の入力電極を構成し、  前記１つの電極層が前記圧電振動体の第２の入力電極を構成し、  一端が前記第２の入力電極に接続され且つ前記振動板とは接触しない配線を有するフレキシブル配線基板をさらに備えており、  前記フレキシブル配線基板及び前記配線は前記振動板の前記一端を越えて延びており、  前記固定部材は、電気絶縁材料により形成されており、  前記固定部材は、フレキシブル配線基板をインサートとして、インサート成形されている請求項２または３に記載の圧電振動デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、一端が固定された振動板の上に圧電振動体が形成され、振動板の他端に錘部材が固定されてなる圧電振動デバイスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】  近年、移動体通信機器である携帯電話の一形態であるスマートフォンが広く普及している。携帯電話において、使用環境により呼び出し音の代わりに機器自体を振動させて、使用者に通知する方法が採用されている。振動手段としては、通常、電磁式バイブレータが使用されている。電磁式バイブレータは、電磁モータのシャフトに偏心おもりを接合して構成され、呼び出し時には、電磁モータのシャフトに設けた偏心おもりが回転して振動を発生し、これが機器本体を振動させて使用者に知らせるものであるが、応答速度が遅く、使用者は若干遅れて検知する、また、消費電力が大きく電池使用時間が短くなるという問題がある。【０００３】  特開平１１−２４４７８３号公報（特許文献１）の図１には、一端２が固定された板ばね１の上に圧電体５が形成され、板ばね１の他端３に重り４が固定された圧電バイブレータの構造が開示されている。【０００４】  また、特開平８−３１４４６７号（特許文献２）の図３には、一端が固定された圧電振動板２と、圧電振動板２の他端に固定された錘３と、導体７，７を介して圧電振動板２に接続された接続端子部５，５とを備える圧電振動発音装置の構造が開示されている。【０００５】  これらの圧電振動デバイスは、電磁式バイブレータの問題を解決するために、携帯電話、スマートフォン等の小型電子機器に利用され、圧電部材に電圧を印加すると振動板が厚み方向に振動して、電子機器に振動を与えることにより、電子機器の利用者に対して振動による体感性を付与する用途で使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−２４４７８３号公報
【特許文献２】特開平８−３１４４６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】  しかしながら、携帯電話などの電子機器は薄型化、小型化、軽量化が商品開発の前提となり、また、従来の圧電振動デバイスでは錘を振動部の先端部のみに構成していたために、振動板に固定する錘の体積、すなわち重量を増やすには限界があった。加えて、圧電体の破壊限界のために、振動板の振動幅を大きくすることができず、圧電振動デバイスの発生する振動エネルギーは重量と振動振幅の２乗に比例するため、体感性に欠けるという問題があった。【０００８】  近年のスマートフォン等のタッチパネルを採用した電子機器では、画面へのタッチ時に即時に振動を発生させ、短い時間で振動を収束させることが要求されることに対応するものである。【０００９】  また、従来の圧電振動デバイスでは、振動板の振動により圧電部材と外部接続用の接続端子との接続部分で接続不良が発生し易いため、耐久性に劣るという問題を解決するものである。【００１０】  すなわち、本発明の目的は、体感性に優れ、且つ振動の収束時間が短い圧電振動デバイスを提供することにある。【００１１】  本発明の他の目的は、耐久性が高い圧電振動デバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】  本発明が改良の対象とする圧電振動デバイスは、一端が固定された振動板と、振動板の上に形成された圧電振動体と、振動板の他端に固定された錘部材とを備えている。ここで、振動板の上とは、振動板の錘部材と対向する面上及び振動板の錘部材と対向する面と反対側の面上のいずれか、または両方を意味する。すなわち、圧電振動体の配置構造としては、圧電振動体を振動板の厚み方向の表面または裏面に設けるユニモルフ構造、振動板の厚み方向の表面及び裏面の両方に設けるバイモルフ構造のいずれの配置構造を採用してもよい。また振動板の片面に設ける場合において、圧電振動体を多層構造としてもよい。【００１３】  本発明の圧電振動デバイスでは、振動板の他端部に固定された錘部材が振動板よりも大きな剛性を有しており、振動板との間に間隔を開けて振動板の一端側に向かって延びる形状を有している。振動板よりも大きな剛性を有する錘部材を採用すると、振動板と錘部材とが共振して振動板の振動エネルギーを錘部材が吸収するのを防ぐことができるため、振動板の振動幅の低下を小さくすることができる。また、振動の収束時間を短くすることができる。【００１４】  なお、錘部材の固有振動数は、圧電振動体が形成された状態の振動板の固有振動数の３倍以上に定めるのが好ましい。ここで、「圧電振動体が形成された状態の振動板の固有振動数」とは、振動板に圧電振動体が形成された状態で得られる振動板の固有振動数を意味する。固有振動数が圧電振動体が形成された状態の振動板の３倍に未たない錘部材を用いると、振動板と錘部材とが共振して振動板の振動エネルギーが錘部材に吸収され易くなり、振動板の全体振動を大きくするために大きな駆動エネルギーが必要になる。つまり、駆動効率が低下し消費電力が大きくなる。また、錘部材自身の共振による振動が振動板に過度な力を加え、振動板の機械損失を誘発するという問題もある。さらに、錘部材の固有振動数は、圧電振動体が形成された状態の振動板の固有振動数の１０倍以内（すなわち３倍乃至１０倍）に定めるのが好ましい。固有振動数が圧電振動体が形成された状態の振動板の固有振動数の１０倍を超える錘部材を用いると、振動板の振動モードが変化してしまい、結局、大きな振動エネルギーを発生できなくなるからである。また、錘部材から振動板に与えられる力が大きくなる機械破壊を誘発することになるからである。加えて、振動の収束時間が却って長くなって好ましくないからである。なお、これらの問題点を確実に解消するためには、錘部材の固有振動数は、圧電振動体が形成された状態の振動板の固有振動数の７倍以下（すなわち３倍乃至７倍）に定めるのがより好ましい。【００１５】  なお、錘部材を固定した状態で振動板を振動させると、振動板の撓みは、錘部材と対向する面の撓みの方が、錘部材と対向する面と反対側の面の撓みよりも大きくなる傾向がある。そこで、より撓みが大きい振動板の錘部材と対向する面上に圧電振動体を形成すれば、圧電振動体により大きな駆動力を与えることができる。すなわち、圧電振動体を錘部材と対向する面上に形成することにより、圧電振動デバイスを利用する者の体感性を向上させることができる。【００１６】  また、振動板の錘部材と��向する面とは反対側の面上に圧電振動体を形成すれば、振動板の錘部材と対向する面上に圧電振動体を形成した場合に比べて、圧電振動体が得られる駆動力は低下するものの、圧電振動体の寿命を長くすることができる。すなわち、圧電振動体を振動板の錘部材と対向する面とは反対側の面上に形成することにより、圧電振動デバイスの長期信頼性を高めることができる。【００１７】  また、錘部材の形状を、振動板との間に間隔を開けて振動板の一端側に向かって延びる形状にすると、錘部材の体積を大きくしても、錘部材が振動板と当たり難くなるため、圧電振動体に損傷を与えることなく、振動板の振動幅を大きくすることができる。さらに、錘部材の形状を振動板の一端側に向かって細くなる形状にすると、同一体積（同一）のときに共振周波数を高くできるので設計の範囲が広がる。【００１８】  錘部材を振動板に固定する態様は任意である。例えば、振動板の他端に厚み方向に振動板を貫通する１以上の貫通孔を形成する。また、錘部材を熱変形可能な材料を含んで形成し且つ錘部材に１以上の貫通孔に嵌合されて先端が振動板の貫通孔から突出する１以上の突起を設ける。そして、１以上の貫通孔に嵌合された１以上の突起の先端を熱変形することにより、錘部材を振動板に固定してもよい。熱変形可能な材料としては、高比重かつ高強度の金属（例えばタングステン、モリブデン、真鍮、鉄系合金等）の粉末を、高耐熱性及び高強度の熱可塑性樹脂（例えばポリアミド、エポキシなど）に混ぜて成形したものを用いるのが好ましい。このような方法を用いると、振動板に対して錘部材を簡単かつ確実に取り付けることができる。【００１９】  錘部材は、１以上の突起が突出し且つ振動板と接触する接触面を有する基部と、該基部と一体に設けられて振動板に沿って延びる本体部とを有する形状とすることができる。そして、この場合、本体部の振動板と対向する面には、一定の角度で傾斜する傾斜面が形成する。傾斜面は、振動板の錘部材に対向する面と本体部の振動板に対向する面との間の間隔が振動板の他端側から振動板の一端側に向かって徐々に大きくなるように傾斜させる。錘部材にこのような傾斜面を設けると、振動板の振動幅が大きくなっても振動板と錘部材とが接触し難しくなるため、振動幅の低下を防ぐことができる。また、振動板と錘部材との間にスペースを確保することができるため、振動板の錘部材に対向する面に圧電振動体を形成した場合でも、圧電振動体に錘部材が接触し難くなり、圧電振動体の損傷の発生を防ぐことができる。【００２０】  振動板の一端を固定する態様は任意である。本発明では、振動板として、振動板の一端が圧電振動体の端子部を構成するように形成された金属板を用い、さらに、振動板の一端に端子部を残すように固定された金属製の取付用ホルダを用いる。この場合、取付用ホルダには、振動板の厚み方向に対向する一対の側面の一方の上に溶接される溶接面を備えた板状の被溶接部と、該被溶接部と一体に設けられた被取付部とを形成するのが好ましい。ここで「振動板の厚み方向に対向する一対の側面の一方の上」とは、振動板の錘部材と対向する面上及び振動板の錘部材と対向する面と反対側の面上とのいずれかを意味する。取付用ホルダの被溶接部（溶接面）には、溶接により、金属製の振動板（金属板）が接合されるため、振動板の一端を確実に固定することができる。また、取付用ホルダの被取付部は、本発明の圧電振動デバイスを電子機器に取り付けることができる構造になっている。被取付部は被溶接部と一体に設けられているため、この取付用ホルダを用いることにより圧電振動デバイスを電子機器に確実に取り付けることができる。【００２１】  金属製の取付用ホルダは、金属加工により製造された際に、取付用ホルダの溶接面と側面との間に角部及び／またはバリが生じる場合がある。このような角部またはバリは、振動板が振動することによって変形または摩耗して、振動板の振動特性を変化させてしまう。そのため、このような角部及び／またはバリの存在は、圧電振動デバイスの性能を低下させる原因となる。そこで、被溶接部には、さらに、振動板の一端側に位置する側面と溶接面との間及び振動板の他端側に位置する側面と溶接面との間に、それぞれエッジを有しない湾曲面を形成するのが好ましい。このような湾曲面を形成すると、振動板の一端側に位置する側面と溶接面との間及び振動板の他端側に位置する側面と溶接面との間に、エッジ（角部またはバリ）が形成されないため、振動板の振動幅が変化し難い圧電振動デバイスを提供することができる。なお、湾曲面の形状は、例えばＲ面または振動板側にバリの出ないＣ面に加工した形状のように、振動板の振動により変形または摩耗し難い形状であれば、どのような形状にしても良い。【００２２】  本発明が対象とする圧電振動デバイスでは、圧電振動体に電圧を印加（入力）するためのリード線を圧電振動体に電気的に接続する必要がある。しかしながら、従来の圧電振動デバイスでは、リード線を圧電振動体の入力電力に直接接続していたので、振動板の振動により圧電振動体とリード線の接続部分に繰り返し曲げ力が加わるため、接続不良が発生し易いという問題がある。また、このような接続不良の問題は、振動板の振動幅を大きくする場合に一層顕著になる。そこで、このような問題を解決するためには、圧電振動体とリード線との接続部分に導電性ブラシを用いるのが好ましい。具体的には、圧電振動体は、圧電セラミック層と、この圧電セラミック層の錘部材と対向する面上に形成された１つの電極層とを備えている。この場合は、振動板が圧電振動体の第１の入力電極を構成し、１つの電極層が圧電振動体の第２の入力電極を構成する。この第２の入力電極に接触する導電性ブラシをさらに設ける。この導電性ブラシは、第２の入力電極とスライド可能に接触する接触部と、該接触部と一体に設けられて接触部を第２の入力電極に押しつける押圧力を発生する板バネ部と、該板バネ部と一体に設けられて振動板の一端に固定された固定部材に取り付けられてリード線と接続する接続用端子部とを備えた構成にすることができる。圧電振動体とリード線との接続部分をこのような導電性ブラシを用いた構造にすると、振動板の振動幅が大きくなっても、導電性ブラシが圧電振動体の第２の入力電極に確実に接触して電気的な導通を確保できるため、圧電振動体とリード線との電気的な接続部分に接続不良が発生し難い。また、導電性ブラシの板バネ部により、振動板の振��時でも導電性ブラシのブラシ部の接触部を圧電振動体の第２の入力電極に確実に接触させることができるため、圧電振動体とリード線との接続部分の接触不良の発生を有効に防ぐことができる。より高い信頼性を実現するためには、圧電振動体の第２の入力電極に接触する導電性ブラシのブラシ部の接触部に導電性ゴムを形成する。【００２３】  固定部材は、一対の導電性ブラシをインサートとして、電気絶縁材料によりインサート成形するのが好ましい。固定部材をこのような構成にすると、導電性ブラシを固定部材に確実に固定することができる。【００２４】  また、導電性ブラシの代わりに導電性を有するフレキシブル配線基板を用いてもよい。このフレキシブル配線基板は、第２の入力電極に接続され且つ振動板とは接触しない配線を備えている。具体的には、フレキシブル配線基板の一端が第２の入力電極に接続し、フレキシブル配線基板及び配線は振動板の一端を越えて延びる構成を有する。フレキシブル配線基板は、それ自体が可撓性を有するため、振動板の撓みに応じて変形することができる。そのため、圧電振動体とリード線との接続部分をこのようなフレキシブル配線基板を用いた構造を採用すると、振動板の振動幅が大きくなっても、導電性ブラシが圧電振動体の第２の入力電極に確実に接触して電気的な導通を確保できるため、圧電振動体とリード線との電気的な接続部分に接続不良が発生し難くなる。また、導電性ブラシを用いる場合と同様に、振動板の振動時でもフレキシブル配線基板の接触部を圧電振動体の第２の入力電極に確実に接触させることができるため、圧電振動体とリード線との接続部分の接触不良の発生を有効に防ぐことができる。さらに、フレキシブル配線基板を用いることにより、導電性ブラシを用いる場合に比べて、第２の入力電極のフレキシブル配線基板との接触部分の摩耗が少なくなるため、長期信頼性がさらに向上する。【００２５】  また、導電性ブラシの代わりにフレキシブル配線基板を用いる場合は、フレキシブル配線基板をインサートとしてインサート成形すれば、フレキシブル配線基板を固定部材に確実に固定することができる。【００２６】  なお、導電性ブラシがインサートされた固定部材を振動板の一端に固定する態様は任意である。本発明では、振動板の一端に振動板の厚み方向に貫通する１以上の貫通孔を形成する。また、取付用ホルダには、取付用ホルダに振動板が固定された状態で取付用ホルダの厚み方向に振動板の貫通孔と同心円状に貫通する１以上の貫通孔を形成する。さらに、電気絶縁材料として熱変形可能な材料（例えば、ナイロン、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ＰＰＳなどの多くのプラスチック材料）を用いて固定部材を形成する。固定部材には、振動板の一端が取付用ホルダに取り付けられた状態で振動板の貫通孔及び取付用ホルダの貫通孔に嵌合され、かつ振動板の貫通孔及び取付用ホルダの貫通孔から突出する１以上の突起を設ける。そして、振動板の貫通孔及び取付用ホルダの貫通孔から突出する１以上の突起の先端を熱変形することにより、振動板が取付用ホルダに固定された状態で固定部材を振動板の一端に固定すればよい。このような固定部材を用いると、振動板が固定された取付用ホルダに固定部材を介して導電性ブラシを固定することができる。そのため、導電性ブラシのブラシ部の接触部と圧電振動体の入力電極との接触位置がずれることによる接触不良を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の圧電振動デバイスの実施の形態を示す斜視図である。
【図２】図１の斜視図を分解した分解斜視図である。
【図３】図１の斜視図を正面側から見た正面図である。
【図４】図１の斜視図を上側から見た平面図である。
【図５】図２の分解斜視図の一部を拡大して示した拡大斜視図である。
【図６】図４をＶ−Ｖ線に沿って切り欠いた断面を拡大して正面から見た切り欠き断面図である。
【図７】図１の斜視図を下側から見た底面図である。
【図８】本発明の圧電振動デバイスの他の実施の形態を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】  以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の圧電振動デバイスの一実施の形態の斜視図である。図２は、図１の圧電振動デバイス（斜視図）を分解して示した分解斜視図である。図３は、図１の斜視図を正面側から見た正面図である。図１乃至図３に示す圧電振動デバイスは、振動板１、圧電振動体３、錘部材５、導電性ブラシ７及び取付用ホルダ９を含んで構成されている。
【００２９】  振動板１は、振動板１の一端１ａが圧電振動体３の端子部を構成するようにリン青銅、鉄系材料、ステンレス、ニッケル合金などからなる金属板で構成されおり、後に詳しく説明する金属製の取付用ホルダ９に固定されている。
【００３０】  圧電振動体３は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）製、チタン酸鉛（ＰＴ）製などの圧電セラミック層３ａを含み、この圧電セラミック層３ａの上に１つの電極層３ｂが形成された構造を有している。圧電振動体３は、振動板１の上に接着剤を用いて接合されている。本例では、圧電振動体３として、振動板１の厚み方向の裏面（後述の錘部材５と対向する面）１ｂに設けられたユニモルフ構造の圧電振動体が採用されている。振動板１の撓みは、後述する振動板１の厚み方向の表面（錘部材５と対向する面とは反対側の面）１ｅよりも裏面１ｂの方が大きくなるため（すなわち、圧電振動体３を振動板１の厚み方向の表面１ｅに形成した場合よりも、振動板１の厚み方向の裏面１ｂに形成した場合の方が、圧電振動体３が得られる駆動力は大きくなるため）、ユーザの体感性を高めることができる。
【００３１】  また、特に図示していないが、圧電振動体３が振動板１の厚み方向の表面１ｅに形成されたユニモルフ構造を採用してもよい。振動板１の撓みは、振動板１の厚み方向の裏面１ｂよりも表面１ｅの方が小さくなる（すなわち圧電振動体３を振動板１の厚み方向の裏面１ｂに形成した場合よりも、振動板１の厚み方向の表面１ｅに形成した場合の方が、圧電振動体３が得られる駆動力が小さくなる）。そのため、圧電振動体３を振動板１の厚み方向の表面１ｅに形成することにより、圧電振動デバイスを使用する者の体感性は低下するものの、圧電振動デバイスの製品寿命を長くすることができる。また、圧電振動体を第１の圧電振動体と第２の圧電振動体からなる二つの圧電振動体で構成し、第１の圧電振動体を振動板１の厚み方向の表面１ｅに形成した上で、さらに第２の圧電振動体を振動板１の厚み方向の裏面１ｂに形成したバイモルフ構造としてもよいのは勿論である。
【００３２】  錘部材５は、振動板１の他端１ｃに固定されている（具体的な固定方法は後述する）。錘部材５は、後に詳しく説明するように熱変形可能な材料を含んで形成されている。熱変形可能な材料として、本例では、タングステンの粉末をポリアミド樹脂、エポキシ樹脂等（高耐熱性及び高強度の熱可塑性樹脂）に混ぜた成形材料を用いる。タングステンは非常に硬く重い金属である。したがって、このような高強度及び高比重の金属を主成分とする錘部材５は、厚みを中心とした形状設計により振動板１よりも大きな曲げ剛性を有する。具体的には、錘部材５の固有振動数が、圧電振動体３が形成された振動板１の固有振動数の３倍から１０倍になるように定められている。本例のように、錘部材５の曲げ剛性を振動板１の曲げ剛性よりも大きくすると、振動板１と錘部材５との共振が発生し難くなる（すなわち、振動板１の振動エネルギーが錘部材５に吸収され難くなる）。その結果、小さな電気入力で振動板１の振動幅を増大させることができる上に、振動の収束時間が短くなる。
【００３３】  錘部材５は、振動板１との間に間隔を開けて振動板１の一端１ａ側に向かって延びる形状を有している。具体的には、錘部材５の形状は、振動板１と接触する接触面５ｂを有する基部５ｃと、基部５ｃと一体に設けられて振動板１に沿って延びる本体部５ｄとを有する形状になっている。図２乃至図４に示すように、基部５ｃの接触面５ｂから１つの突起５ａが形成されている。本体部５ｄの振動板１（振動板１の裏面１ｂ）と対向する面（対向面）５ｅは、一定の角度で傾斜する傾斜面５ｆになっている。この傾斜面５ｆは、振動板１の裏面１ｂと錘部材５（本体部５ｄ）の対向面５ｅとの間の間隙が振動板１の他端１ｃ側から振動板１の一端１ｂ側に向かって徐々に大きくなるように傾斜している。振動板１の裏面１ｂと錘部材５（本体部５ｄ）の対向面５ｅとの間の角度θは、振動板１の振動によって錘部材５が振動する時に両者が接触しないように設定する。従って、本例では、錘部材５に形成された傾斜面５ｆの存在により、振動板１の振動幅が大きくなっても振動板１と錘部材５とが接触することはない。また、錘部材５に傾斜面５ｆを設けることによって、振動板１と錘部材５との間にスペースを確保することができる。そのため、本例のように圧電振動体３が振動板１の裏面１ｂに形成されている場合でも、圧電振動体３に錘部材５が接触しないので、圧電振動体３が損傷を受けることはない。
【００３４】  つぎに、錘部材５を振動板１に固定する構造を説明する。図４は、本発明の圧電振動デバイスの実施の形態を示す平面図（図１の斜視図を上側から見た平面図）である。図２に示すように、まず振動板１の他端１ｃに厚み方向に振動板１を貫通する１つの貫通孔１ｄを形成する。そして、図３及び図４に示すように、錘部材５の突起５ａが振動板１の貫通孔１ｄに嵌合されて、突起５ａの先端が振動板１の貫通孔１ｄから突出するように、錘部材５の突起５ａを構成する。上述のように、錘部材５はポリアミド（高耐熱性及び高強度の熱可塑性樹脂）を主成分とする材料により形成しているため、振動板１の貫通孔１ｄに嵌合された錘部材５の突起５ａの先端を熱変形して室温で冷却することにより、錘部材５を振動板１に対して簡単かつ確実に取り付けることができる。なお貫通孔１ｄの形状を非円形とし、且つ突起５ａの横断面形状を非円形とすることにより、錘部材５の回り止めが図られている。
【００３５】  図５は、図２の圧電振動デバイス（分解斜視図）の一部（取付用ホルダ）を拡大して示した拡大斜視図である。図６は、図４の圧電振動デバイス（平面図）をＶ−Ｖ線に沿って切り欠いた断面を拡大した正面から見た切り欠き断面図である。図２、図４、図５及び図６に示すように、本実施の形態では、振動板１の一端１ａに圧電振動体３の端子部３ｄを残すように取付用ホルダ９が固定されている。取付用ホルダ９には、板状の被溶接部９ａと被取付部９ｂとが一体に形成されている。被溶接部９ａは、図５に示すように、振動板１の厚み方向の表面（錘部材５と対向する面と反対側の面）１ｅ上に溶接される溶接面９ｃと、被溶接部９ａのほぼ中心部に後述の固定部材１１を固定するための１つの貫通孔９ｄとを備えている。被溶接部９ａには、溶接面９ｃを介して、例えば、スポット溶接により、振動板１の表面１ｅが接合される。また、被取付部９ｂには、図５に示すように、本例の圧電振動デバイスを電子機器に取り付けるための１つの貫通孔９ｅが設けられている。
【００３６】  被溶接部９ａには、さらに、振動板１の一端１ａ側に位置する側面９ｆと溶接面９ｃとの間及び振動板１の他端１ｃ側に位置する側面９ｇと溶接面９ｃとの間に、それぞれ湾曲面９ｈ及び９ｉが形成されている。本例では、湾曲面９ｈ及び９ｉがＣ面に面取り加工されて形成されているため、振動板１の一端１ａ側に位置する側面９ｆと溶接面９ｃとの間及び振動板１の他端１ｃ側に位置する側面９ｇと溶接面９ｃとの間に、エッジ（角部またはバリ）が形成されることはない。その結果、振動板が振動しても、取付用ホルダ９が変形または摩耗し難くなり、振動板１の振動幅を一定に保つことができる。ここでＣ面ではなく、Ｒ面でも良いことは言うまでもない。
【００３７】  つぎに、圧電振動体３と図示しないリード線との接続部分の構造について説明する。図７は、圧電振動デバイスの実施の形態を示す底面図（図１の斜視図を下側から見た底面図）である。図１、図２及び図７に示すように、本例では、振動板１は圧電振動体３の第１の入力電極を構成し、圧電振動体３の一部を構成する１つの電極層３ｂは圧電振動体３の第２の入力電極を構成している。
【００３８】  この第２の入力電極（１つの電極層３ｂ）には、導電性ブラシ７の接触部７ａが接触している。具体的には、導電性ブラシ７の接触部７ａは、第２の入力電極（１つの電極層３ｂ）の端部３ｃに接触している。導電性ブラシ７は、リン青銅、鉄、ステンレスなどからなり、接触部７ａと板バネ部７ｂと接続用端子部７ｃとが一体に形成された構造を有している。導電性ブラシ７の接触部７ａは、電極層３ｂとスライド可能に接触している。また板バネ部７ｂは、接触部７ａと一体に設けられて接触部７ａを電極層３ｂに押しつける押圧力を発生する。さらに、接続用端子部７ｃは、板バネ部７ｂと一体に設けられて固定部材１１に固定されており、接続用端子部７ｃには図示しないリード線が接続される。本例では、導電性ブラシ７（具体的には接続用端子部７ｃ）をインサートとして、固定部材１１が電気絶縁材料（絶縁樹脂）によりインサート成形されている。そのため、固定部材１１に対して導電性ブラシ７が確実に固定されている。なお、固定部材１１は、熱変形可能な電気絶縁材料（例えば、ナイロン、ＡＢＳ、ＰＥＴ、ＰＰＳなどの種々のプラスチック材料）を用いて形成されている。
【００３９】  図２に示すように、本例では、振動板１の一端１ａに振動板１の厚み方向に貫通する１つ貫通孔１ｆが形成されている。また、固定部材１１には、振動板１の一端１ａが取付用ホルダ９に取り付けられた状態で振動板１の貫通孔１ｆ及び取付用ホルダ９の貫通孔９ｄに嵌合され、かつ振動板１の貫通孔１ｆ及び取付用ホルダ９（被溶接部９ａ）の貫通孔９ｄから突出する１つの突起１１ａが設けられている。本例では、図２，図４及び図６に示すように、突起１１ａを振動板１の貫通孔１ｆ及び取付用ホルダ９の貫通孔９ｄに嵌合し、突起１１ａの先端が貫通孔１ｆ及び貫通孔９ｄから突出した状態で、突起１１ａの先端を熱変形することにより、取付用ホルダ９に固定された振動板１の一端１ａに固定部材１１が固定される。すなわち、振動板１が固定された取付用ホルダ９に固定部材１１を介して導電性ブラシ７が固定される。その結果、導電性ブラシ７の接触部７ａと振動板１に形成された圧電振動体３の電極層３ｂ（第２の入力電極３ｂ）との接触位置の位置ずれによる接触不良を防ぐことができる。
【００４０】  このように本例では、振動板１を圧電振動体３の第１の入力電極とし、導電性ブラシ７を電極層３ｂに接触させたため、振動板１の振動幅が大きくなっても、導電性ブラシ７を圧電振動体３の電極層３ｂ（第２の入力電極）とスライド接触させることにより、確実に電気的な導通を確保することができる。また、本例では、導電性ブラシ７の板バネ部７ｂによって、振動板１の振動時でも導電性ブラシ７のブラシ部の接触部７ａを圧電振動体３の電極層３ｂに確実に接触させることができる。そのため、本例の圧電振動デバイスでは、圧電振動体３とリード線との電気的接続部分に接続不良が発生し難い。ここで、長期信頼性の向上には、導電性ブラシ７の電極層３ｂとの接触面に金メッキを施す、あるいは導電性のゴムを用いることができる。
【００４１】  図８は、本発明の圧電振動デバイスの他の実施の形態の斜視図である。なお、図８では、図１乃至７で説明した構成部分と共通する構成部分に、図１乃至７で用いた符号の数に１００の符号を付して説明を省略する。また、他の例の説明を容易にするため、固定部材１１１の図示を省略している。図８に示す例では、導電性ブラシ７の代わりに、一端が第２の入力電極（１つの電極層１０３ｂ）に接続され且つ振動板１０１とは接触しない配線（図示せず）を有する導電性のフレキシブル配線基板１０７を採用している。フレキシブル配線基板１０７は、ポリイミド、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、液晶ポリマー等からなり、接触部１０７ａと非接触部１０７ｂと接続用端子部１０７ｃとが一体に形成された構造を有している。接触部１０７ａは、フレキシブル配線基板１０７の他端に設けられて、電極層１０３ｂと接触している。また、非接触部１０７ｂは、接触部１０７ａと一体に設けられて接触部１０７ａと第２の入力電極との接触を維持するように接触部と一緒に変形し得るように構成されている。さらに、接続用端子部１０７ｃは、フレキシブル配線基板１０７の一端に非接触部１０７ｂと一体に設けられて固定部材１１１に固定されており、接続用端子部１０７ｃには図示しない配線（リード線）が接続されている。フレキシブル配線基板１０７（接続用端子部１０７ｃ）及び配線（リード線）は、振動板１０１の一端１０１ａを越えて延びるように構成されている。
【００４２】  この他の例では、フレキシブル配線基板１０７（具体的には接続用端子部１０７ｃ）をインサートとして、固定部材１１１が電気絶縁材料（絶縁樹脂）によりインサート成形されている。そのため、固定部材１１１に対してフレキシブル配線基板１０７が確実に固定される。
【００４３】  この他の例のように、可撓性を有するフレキシブル配線基板１０７を電極層１０３ｂに接触させると、フレキシブル配線基板１０７が振動板１０１の撓みに応じて変形する。その結果、振動板１０１の振動幅が大きくなっても、フレキシブル配線基板１０７を圧電振動体１０３の電極層１０３ｂ（第２の入力電極）と接触させることにより、確実に電気的な導通を確保することができる。また、この他の例では、フレキシブル配線基板１０７の非接触部１０７ｂによって、振動板１０１の振動時でもフレキシブル配線基板１０７のブラシ部の接触部１０７ａを圧電振動体１０３の電極層１０３ｂに確実に接触させることができる。そのため、本例の圧電振動デバイスでは、圧電振動体１０３とリード線との電気的接続部分に接続不良が発生し難い。フレキシブル配線基板１０７を用いる場合は、導電性ブラシ７を用いる場合に比べて、第２の入力電極（電極層１０３ｂ）のフレキシブル配線基板１０７との接触部分の摩耗が少なくなるため、長期信頼性がさらに向上する。
【００４４】  なお、本発明は、以下のように表現することも可能である。
【００４５】  （１）一端が固定された振動板と、前記振動板の上に形成された圧電振動体と、前記振動板の他端に固定された錘部材とを備えた圧電振動デバイスであって、  前記錘部材は、前記振動板よりも大きな剛性を有しており、且つ前記振動板との間に間隔を開けて前記振動板の前記一端側に向かって延びる形状を有していることを特徴とする圧電振動デバイス。
【００４６】  （２）前記錘部材の固有振動数が、前記圧電振動体が形成された状態の前記振動板の固有振動数の３倍乃至１０倍に定められている上記（１）に記載の圧電振動デバイス。
【００４７】  （３）前記圧電振動体が、前記振動板の前記錘部材と対向する面とは反対側の面上に形成されている上記（１）または（２）に記載の圧電振動デバイス。
【００４８】  （４）前記圧電振動体が、前記振動板の前記錘部材と対向する面上に形成されている上記（１）または（２）に記載の圧電振動デバイス。
【００４９】  （５）前記振動板の前記他端には厚み方向に前記振動板を貫通する１以上の貫通孔が形成されており、  前記錘部材は、熱変形可能な材料を含んで形成され且つ前記１以上の貫通孔に嵌合されて先端が前記貫通孔から突出する１以上の突起を有しており、  前記１以上の貫通孔に嵌合された前記１以上の突起の前記先端が熱変形させられて、前記錘部材が前記振動板に固定されている上記（１）または（２）に記載の圧電振動デバイス。
【００５０】  （６）前記錘部材は、前記１以上の突起が突出し且つ前記振動板と接触する接触面を有する基部と、該基部と一体に設けられて前記振動板に沿って延びる本体部とを有しており、  前記本体部の前記振動板と対向する面には、一定の角度で傾斜する傾斜面が形成されている上記（５）に記載の圧電振動デバイス。
【００５１】  （７）前記振動板は前記一端が前記圧電振動体の端子部を構成する金属板から形成され、  前記振動板の前記一端に前記端子部を残すように固定された金属製の取付用ホルダを更に備え、  前記取付用ホルダは、前記振動板の厚み方向に対向する一対の側面の一方の上に溶接される溶接面を備えた板状の被溶接部及び該被溶接部と一体に設けられた被取付部を備え、  前記被溶接部には、前記振動板の前記一端側に位置する側面と前記溶接面との間及び前記振動板の前記他端側に位置する側面と前記溶接面との間に、それぞれエッジを有しない湾曲面が形成されていることを特徴とする上記（１）乃至（６）のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【００５２】  （８）前記圧電振動体は、圧電セラミック層と、該圧電セラミック層の前記錘部材と対向する面上に形成された１つの電極層とを備えており、  前記振動板が前記圧電振動体の第１の入力電極を構成し、  前記１つの電極層が前記圧電振動体の第２の入力電極を構成し、  前記第２の入力電極に接触する導電性ブラシをさらに備え、  前記導電性ブラシは、前記入力電極とスライド可能に接触する接触部と、該接触部と一体に設けられて前記接触部を前記入力電極に押しつける押圧力を発生する板バネ部と、該板バネ部と一体に設けられて前記振動板の前記一端に固定された固定部材に取り付けられた接続用端子部とを備えている上記（１）乃至（７）のいずれかに記載の圧電振動デバイス。
【００５３】  （９）前記固定部材は、電気絶縁材料により形成されており、  前記固定部材は、前記導電性ブラシをインサートとして、インサート成形されている上記（８）に記載の圧電振動デバイス。
【００５４】  以上、本発明の実施の形態について具体的に説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の技術的思想の範囲内で変更が可能であるのは勿論である。
【産業上の利用可能性】
【００５５】  本発明によれば、振動板よりも大きな曲げ剛性を有する錘部材を採用するため、振動板と錘部材とが共振して振動板の振動を錘部材が吸収するのを防ぐことができる。そのため、振動板の振動幅の低下を小さくすることができる上に、振動の収束時間を短くすることができる。また、錘部材の形状が、振動板との間に間隔を開けて振動板の一端側に向かって延びる形状になっているため、錘部材の体積を大きくしても、錘部材が振動板と当たり難くなる。そのため、圧電振動体に損傷を与えることなく、振動板の振動幅を大きくすることができる。
【符号の説明】
【００５６】  １  振動板（第１の入力電極）  １ａ  一端  １ｃ  他端  １ｄ  貫通孔  ３  圧電振動体  ３ａ  圧電セラミック層  ３ｂ  電極層（第２の入力電極）  ３ｄ  端子部  ５  錘部材  ５ａ  突起  ５ｂ  接触面  ５ｃ  基部  ５ｄ  本体部  ５ｆ  傾斜面  ７  導電性ブラシ  ７ａ  接触部  ７ｂ  板バネ部  ７ｃ  接続用端子部  ９  取付用ホルダ  ９ａ  被溶接部  ９ｂ  被取付部  ９ｃ  溶接面  ９ｆ，９ｇ  側面  ９ｉ  湾曲面  １１  固定部材
【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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