(57)【要約】【課題】  引出し電極と圧電素子とを一以上積層した積層圧電体群をアクチュエータとしても、力検出センサとしても機能できるようにする。【解決手段】  給電用の電極２と、共通電極６と、信号検出用の電極８と、給電用の電極２と共通電極６との間に接合された第１の圧電素子３と、共通電極６と信号検出用の電極８との間に接合された第２の圧電素子７とを備え、給電用の電極２と共通電極６との間には所定の電圧が供給され、検出用の電極８からは、外力に基づく力検出信号が取り出されるものである。この構成によって、圧電バイモルフ型のアクチュエータと、力検出センサとを複合した圧電複合装置を提供することができる。【選択図】        図１
2006048302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、
前記給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、
前記共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを備え、
前記給電用の電極と共通電極との間には所定の電圧が供給され、
前記検出用の電極からは、外力に基づく力検出信号が取り出されることを特徴とする圧電複合装置。
【請求項２】
前記給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極の各々に接続された制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定された制御信号に応じて前記給電用の電極と共通電極との間に給電し、及び、前記信号検出用の電極から力検出信号を検出することを特徴とする請求項１に記載の圧電複合装置。
【請求項３】
給電用の電極と共通電極との間に第１の圧電素子を接合する工程と、
信号検出用の電極と前記共通電極との間に第２の圧電素子を接合する工程と、  前記給電用の電極、共通電極の各々に所定の電圧を供給するための引き出し線を接続する工程と、
前記共通電極及び信号検出用の電極の各々に外力に基づく力検出信号を取り出すための引き出し線を接続する工程とを有することを特徴とする圧電複合装置の製造方法。
【請求項４】
給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、
前記給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、
前記共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを備えた圧電複合装置の制御方法であって、
前記給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極の各々に接続された制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定された制御信号に応じて前記給電用の電極と共通電極との間に給電し、及び、前記信号検出用の電極から力検出信号を検出することを特徴とする圧電複合装置の制御方法。
【請求項５】
操作体の接触位置を検出して入力情報を出力する入力手段と、
前記入力手段を操作する前記操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して前記入力情報を確定する触覚提示情報確定手段とを備え、
前記触覚提示情報確定手段には圧電複合装置が設けられ、
前記圧電複合装置は、
給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、
前記給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、
前記共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを備え、
前記給電用の電極と共通電極との間には所定の電圧が供給され、
前記検出用の電極からは、外力に基づく力検出信号が取り出されることを特徴とする入出力装置。
【請求項６】
前記給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極の各々に接続された制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定された制御信号に応じて前記給電用の電極と共通電極との間に給電し、及び、前記信号検出用の電極から力検出信号を検出することを特徴とする請求項５に記載の入出力装置。
【請求項７】
前記制御装置は、
前記信号検出用の電極から得られる力検出信号に基づいて前記給電用の電極への給電制御を実行することを特徴とする請求項５に記載の入出力装置。
【請求項８】
操作体の接触位置を検出して入力情報を出力する入力手段と、
前記入力手段を操作する前記操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して前記入力情報を確定する触覚提示情報確定手段とを有する入出力装置を備え、
前記入出力装置の触覚提示情報確定手段には圧電複合装置が設けられ、
前記圧電複合装置は、
給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、
前記給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、
前記共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを有し、
前記給電用の電極と共通電極との間には所定の電圧が供給され、
前記検出用の電極からは、外力に基づく力検出信号が取り出されることを特徴とする電子機器。
【請求項９】
前記給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極の各々に接続された制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定された制御信号に応じて前記給電用の電極と共通電極との間に給電し、及び、前記信号検出用の電極から力検出信号を検出することを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１０】
前記制御装置は、
前記信号検出用の電極から得られる力検出信号に基づいて前記給電用の電極への給電制御を実行することを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１１】
前記入力情報を表示する表示手段を備え、
前記制御装置は、
前記表示手段に表示された入力項目を選択する操作体の力を検出し、
検出された前記操作体の力に基づいて前記入力項目が選択されたと判断することを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１２】
前記制御装置は、
前記信号検出用の電極から得られる力検出信号に基づいて前記入力項目が選択されたと判断し、その後、前記給電用の電極への給電制御を実行することで、前記操作体に触覚刺激を付与することを特徴とする請求項８に記載の電子機器。
【請求項１３】
引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、
他の引出し電極を有し、かつ、前記第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを備えることを特徴とする圧電複合装置。
【請求項１４】
前記第１及び第２の積層体の圧電素子は、
当該引出し電極に給電すると振動し、
前記第３の積層体の圧電素子は、
力が加わると、当該引出し電極から力検出信号を出力することを特徴とする請求項１３に記載の圧電複合装置。
【請求項１５】
前記第１、第２及び第３の積層体の各々の引出し電極に接続された制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定された制御信号に応じて前記第１及び第２の積層体の各々の引出し電極に給電し、及び、前記第３の積層体の引出し電極に給電し、又は、当該引出し電極から力検出信号を検出することを特徴とする請求項１３に記載の圧電複合装置。
【請求項１６】
圧電素子と電極とを一以上積層して積層体を形成する工程と、
前記積層体を電気的に分割して、少なくても、３個の積層体を画定する工程と、
画定された前記積層体の中央に位置する圧電素子から電極を引き出す工程と、
前記中央の積層体の両側に位置する他の積層体の圧電素子から他の電極を引き出す工程とを有することを特徴とする圧電複合装置の製造方法。
【請求項１７】
前記中央に位置する積層体から、少なくとも、１本以上の電極を引き出すことを特徴とする請求項１６に記載の圧電複合装置の製造方法。
【請求項１８】
一以上の圧電素子を積層して形成された積層体を１つ又はそれ以上に電気的に分割し、
前記電気的に分割された１つ又はそれ以上の積層体を前記圧電素子に加えられる外力を検知するための力検出センサとして機能させることを特徴とする圧電複合装置の取扱方法。
【請求項１９】
前記積層体の中央に位置する圧電素子から引き出された電極を力検出用とし、前記中央の積層体の両側に位置する他の積層体の圧電素子から引き出された電極を給電用とすることを特徴とする請求項１８に記載の圧電複合装置の取扱方法。
【請求項２０】
前記電気的に分割された１つ又はそれ以上の積層体のうち曲げ変形する際の中立面に近い位置の積層体を力検出用とし、
前記中立面から離れた位置の積層体をアクチュエータ用とすることを特徴とする請求項１８に記載の圧電複合装置の取扱方法。
【請求項２１】
引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、
他の引出し電極を有し、かつ、前記第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子及び引出し電極を有する第３の積層体とを備える圧電複合装置の制御方法であって、
前記第１、第２及び第３の積層体の各々の引出し電極に接続された制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定された制御信号に応じて前記第１及び第２の積層体の各々の引出し電極に給電し、及び、前記第３の積層体の引出し電極に給電し、又は、当該引出し電極から力検出信号を検出することを特徴とする圧電複合装置の制御方法。
【請求項２２】
操作体の接触位置を検出して入力情報を出力する入力手段と、
前記入力手段を操作する前記操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して前記入力情報を確定する触覚提示情報確定手段とを備え、
前記触覚提示情報確定手段には圧電複合装置が設けられ、
前記圧電複合装置は、
引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、
他の引出し電極を有し、かつ、前記第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを有することを特徴とする入出力装置。
【請求項２３】
前記第１及び第２の積層体の圧電素子は、
当該引出し電極に給電すると振動し、
前記第３の積層体の圧電素子は、
力が加わると、当該引出し電極から力検出信号を出力することを特徴とする請求項２２に記載の入出力装置。
【請求項２４】
前記第１、第２及び第３の積層体の各々の引出し電極に接続された制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定された制御信号に応じて前記第１及び第２の積層体の各々の引出し電極に給電し、及び、前記第３の積層体の引出し電極に給電し、又は、当該引出し電極から力検出信号を検出することを特徴とする請求項２２に記載の入出力装置。
【請求項２５】
前記制御装置は、
前記第３の積層体の引出し電極から得られる力検出信号に基づいて前記第１及び第２の積層体の引出し電極への給電制御を実行することを特徴とする請求項２２に記載の入出力装置。
【請求項２６】
操作体の接触位置を検出して入力情報を出力する入力手段と、
前記入力手段を操作する前記操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して前記入力情報を確定する触覚提示情報確定手段とを有する入出力装置を備え、
前記入出力装置の触覚提示情報確定手段には圧電複合装置が設けられ、
前記圧電複合装置は、
引出し電極を有して一以上の圧電素子を積層した第１及び第２の積層体と、
他の引出し電極を有し、かつ、前記第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを有することを特徴とする電子機器。
【請求項２７】
前記第１及び第２の積層体の圧電素子は、
当該引出し電極に給電すると振動し、
前記第３の積層体の圧電素子は、
力が加わると、当該引出し電極から力検出信号を出力することを特徴とする請求項２６に記載の電子機器。
【請求項２８】
前記第１、第２及び第３の積層体の各々の引出し電極に接続された制御装置を備え、
前記制御装置は、
予め設定された制御信号に応じて前記第１及び第２の積層体の各々の引出し電極に給電し、及び、前記第３の積層体の引出し電極から力検出信号を検出することを特徴とする請求項２６に記載の電子機器。
【請求項２９】
前記制御装置は、
前記第３の積層体の引出し電極から得られる力検出信号に基づいて前記第１及び第２の積層体の引出し電極への給電制御を実行することを特徴とする請求項２６に記載の電子機器。
【請求項３０】
前記入力情報を表示する表示手段を備え、
前記制御装置は、
前記表示手段に表示された入力項目を選択する操作体の力を検出し、
検出された前記操作体の力に基づいて前記入力項目が選択されたと判断することを特徴とする請求項２６に記載の電子機器。
【請求項３１】
前記制御装置は、
前記第３の積層体の引出し電極から得られる力検出信号に基づいて前記入力項目が選択されたと判断し、その後、前記第１及び第２の積層体の引出し電極への給電制御を実行することで、前記操作体に触覚刺激を付与することを特徴とする請求項２６に記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、触覚入力機能付きの携帯電話機や、デジタルカメラ、携帯端末装置、リモートコントローラ等に適用して好適な圧電複合装置、その製造方法、その取扱方法、その制御方法、入出力装置及び電子機器に関する。
【０００２】
詳しくは、給電用の電極と共通電極との間に接合された第１の圧電素子と、共通電極と信号検出用の電極との間に接合された第２の圧電素子とを備え、給電用の電極と共通電極との間に所定の電圧を供給し、検出用の電極から、外力に基づく力検出信号を取り出すようにして、給電用の電極と共通電極との間に供給された所定の電圧に基づいて振動する圧電バイモルフ型のアクチュエータと、外力に基づく力検出信号を出力する力検出センサとを複合した圧電複合装置を提供できるようにしたものである。
【背景技術】
【０００３】
近年、ユーザ（操作者）は、多種類の動作モードを装備したデジタルカメラを使用して被写体を撮影したり、携帯電話機やＰＤＡ（Personal Digital Assistants）等の携帯端末装置に様々なコンテンツを取り込み、それを利用する場合が多くなってきた。これらのデジタルカメラや携帯端末装置等には入出力装置が具備される。入出力装置にはキーボードや、各種キー、ＪＯＧダイヤル等の入力手段と、表示部とを合わせたタッチパネルなどが使用される場合が多い。
【０００４】
また、アクチュエータを組み合わせた入出力装置も開発されている。アクチュエータは、２層以上のひずみ量の異なる圧電素子、又は、圧電素子と非圧電素子とを貼り合わせ、この貼合体の圧電素子に電圧を印加し、双方のひずみ量の差によって生じる貼合体の曲げ変形を力学的に利用するものである。アクチュエータには、いわゆるバイモルフアクチュエータや、ユニモルフアクチュエータ、円盤アクチュエータ（これらを総括して、以下、圧電バイモルフ型アクチュエータという）等が使用される場合が多い。
【０００５】
図２６は従来例に係る多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００の構造例を示す斜視図である。図２６に示す多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００は、中央電極１３を曲げ変形の中立面として、その両側に互いに反対の方向に伸縮する積層圧電体群４ａ，４ｂが貼り合わされて構成される。中央電極１３には、通常ステンレス鋼などの金属板が使用される。引き出し線Ｌ１，Ｌ２は、中央電極１３と、上部の表面電極１１又は下部の表面電極１２に接続される。上下の表面電極１１，１２は短絡線Ｌｏで短絡して使用される。当該アクチュエータ３００は、単層型圧電アクチュエータに比べて低電圧駆動できるという特徴がある。
【０００６】
図２７は、多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００の積層構造例を示す断面図である。図２６に示したアクチュエータ３００のＹ１−Ｙ２矢視断面図である。図２７に示す多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００は、積層圧電体群４ａ及び積層圧電体群４ｂを有している。この積層圧電体群４ａと積層圧電体群４ｂとは、同じ群内では同一方向に変形し、積層圧電体群４ａと積層圧電体群４ｂは、逆方向に変形することにより、当該アクチュエータ３００が曲げ変形するようになされる。当該アクチュエータ３００を駆動するには、図２６に示したように、最表面にある表面電極（上下）１１，１２を短絡し、その上部又は下部の表面電極１１又は１２と中央電極１３とに引き出し線Ｌ１，Ｌ２を接続して電源を供給するようになされる。
【０００７】
なお、アクチュエータ３００の逆作用として、当該アクチュエータ３００を力検出センサとして用いることができる。この場合も、外力によるアクチュエータ３００の変形は、上述の引き出し線Ｌ１，Ｌ２から外部に取り出される。それぞれの積層圧電体群４ａ、４ｂの内部には、層状の圧電素子とそれを挟む形で内部電極層（主電極）ＩＥ１〜ＩＥ１６がある。これらの内部電極層ＩＥ１〜ＩＥ１６は、アクチュエータ内部で結線されている。通常、この内部結線は、バイアホールや、内部電極を露出させたアクチュエータ側面部を使用するなどの方法により、一層おきに接続され、それぞれの圧電素子は電気的に並列に接続して使用される。これらの内部結線は、外部から変更することができない形態となっている。これは、内部結線がアクチュエータ外部に引き出されていないためである。
【０００８】
この種の圧電アクチュエータを備えた電子機器に関して、特許文献１には、入力出力装置及び電子機器が開示されている。この電子機器によれば、多層圧電バイモルフ型アクチュエータ及びタッチパネルを有する入出力装置を備え、多層圧電バイモルフ型アクチュエータは、情報の種類に応じてタッチパネルを通じて異なる触覚を使用者にフィードバックするようになされる。このように電子機器を構成すると、使用者がタッチパネルに対して触覚を利用して入力操作を行う際に、使用者に対して、情報の種類に応じた入力操作に対する触覚フィードバックを確実に提供できるというものである。
【０００９】
【特許文献１】特開２００４−９４３８９号公報（第４乃至５頁  第１１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、従来例に係る多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００を利用する入出力装置によれば、以下のような問題がある。
【００１１】
ｉ．多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００を力検出センサとして使用する場合、多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００をアクチュエータとして使用する構造体と別個独立の単体で構成しなくてはならない。従って、力検出センサとアクチュエータの２つの構造体を入出力装置に取り付けなくてはならず、構造体を１つにまとめた場合に比べて取り付けスペースが多く必要となる。
【００１２】
ii．また、特許文献１に見られるような入出力装置を有する電子機器において、触覚を使用者に提示しながら、その使用者の押圧力などを検出する場合であって、多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００を応用しようとした場合に、力検出センサとしての機能と、アクチュエータとしての機能を同時に使用することが望ましい。しかしながら、上述の２つの構造体を１つにまとめることに困難性を伴う。従って、従来方式の多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００の構造のままでは、同一構造体で２つの機能を実現することが困難である。
【００１３】
iii．因みに、従来方式の多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００の構造のままで、力検出センサとしての機能と、アクチュエータとしての機能とを同時に使用しようとすると、力検出センサとして検出する電圧の中に、アクチュエータを駆動するための指令電圧が含まれてしまう。この駆動指令電圧に比較して、外力によって変化する電圧（センサ出力信号）は、小さく、それらの分離が技術的に困難である。こればかりか、複雑な回路の付加が予想され、アクチュエータのサイズやコストの見地からも不利となってしまうことが予想される。
【００１４】
そこで、この発明は上述した課題を解決したものであって、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した積層体をアクチュエータとしても、力検出センサとしても機能できるようにした圧電複合装置、その製造方法、その取扱方法、その制御方法、入出力装置及び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】
【００１５】
上述した課題は、給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを備え、給電用の電極と共通電極との間には所定の電圧が供給され、検出用の電極からは、外力に基づく力検出信号が取り出されることを特徴とする圧電複合装置によって解決される。
【００１６】
本発明に係る第１の圧電複合装置によれば、給電用の電極と共通電極との間には第１の圧電素子が接合され、その共通電極と信号検出用の電極との間には第２の圧電素子が接合されている。この積層構造を前提にして、給電用の電極と共通電極との間には所定の電圧が供給され、検出用の電極からは、外力に基づく力検出信号が取り出される。
【００１７】
従って、給電用の電極と共通電極との間に供給された所定の電圧に基づいて振動する圧電バイモルフ型のアクチュエータと、外力に基づく力検出信号を出力する力検出センサとを複合した圧電複合装置を提供することができる。
【００１８】
本発明に係る圧電複合装置の第１の製造方法は、給電用の電極と共通電極との間に第１の圧電素子を接合する工程と、共通電極と信号検出用の電極との間に第２の圧電素子を接合する工程と、給電用の電極、共通電極の各々に所定の電圧を供給するための引き出し線を接続する工程と、共通電極及び信号検出用の電極の各々に外力に基づく力検出信号を取り出すための引き出し線を接続する工程とを有することを特徴とするものである。
【００１９】
本発明に係る圧電複合装置の第１の製造方法によれば、給電用の電極と共通電極との間に供給された所定の電圧に基づいて振動する圧電バイモルフ型のアクチュエータと、外力に基づく力検出信号を出力する力検出センサとを複合した圧電複合装置を製造することができる。
【００２０】
本発明に係る圧電複合装置の第１の制御方法は、給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを備えた圧電複合装置の制御方法であって、給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極の各々に接続された制御装置を備え、この制御装置は、予め設定された制御信号に応じて給電用の電極と共通電極との間に給電し、及び、信号検出用の電極から力検出信号を検出することを特徴とするものである。
【００２１】
本発明に係る圧電複合装置の第１の制御方法によれば、制御装置は、給電用の電極と、共通電極と、信号検出用の電極の各々に接続される。制御装置は、予め設定された制御信号に応じて給電用の電極と共通電極との間に給電し、及び、信号検出用の電極から力検出信号を検出する。
【００２２】
この結果で、給電用の電極と共通電極との間に接合された第１の圧電素子によってアクチュエータ機能を構成することができ、共通電極と信号検出用の電極との間に接合された第２の圧電素子によって力検出機能を構成することができる。また、給電用の電極と共通電極と信号検出用の電極の各々に給電すると、第１及び第２の圧電素子によってアクチュエータ機能を構成することができる。従って、力検出機能させた第２の圧電素子の圧電素子を状況に応じてアクチュエータとして機能させるといった機能切り替え制御を実行できるようになる。
【００２３】
本発明に係る第１の入出力装置は、操作体の接触位置を検出して入力情報を出力する入力手段と、この入力手段を操作する操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して入力情報を確定する触覚提示情報確定手段とを備え、この触覚提示情報確定手段には圧電複合装置が設けられ、圧電複合装置は、給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを備え、給電用の電極と共通電極との間には所定の電圧が供給され、検出用の電極からは、外力に基づく力検出信号が取り出されることを特徴とするものである。
【００２４】
本発明に係る第１の入出力装置によれば、触覚提示情報確定手段には本発明に係る第１の圧電複合装置が応用される。第１の圧電複合装置は、給電用の電極と、共通電極と、信号検出用の電極と、給電用の電極と共通電極との間に接合された第１の圧電素子と、共通電極と信号検出用の電極との間に接合された第２の圧電素子とを有する。これを前提にして入力手段は、操作体の接触位置における力を検出して入力情報を入力する。触覚提示情報確定手段は、入力手段を操作する操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して入力情報を確定するようになされる。
【００２５】
従って、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を情報確定用の力検出センサとして利用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、入出力装置のコンパクト化を図ることができる。
【００２６】
本発明に係る第１の電子機器は、操作体の接触位置を検出して入力情報を出力する入力手段と、この入力手段を操作する操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して入力情報を確定する触覚提示情報確定手段とを有する入出力装置を備え、入出力装置の触覚提示情報確定手段には圧電複合装置が設けられ、圧電複合装置には、給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを備え、給電用の電極と共通電極との間には所定の電圧が供給され、検出用の電極からは、外力に基づく力検出信号が取り出されることを特徴とするものである。
【００２７】
本発明に係る第１の電子機器によれば、第１の入出力装置の触覚提示情報確定手段には本発明に係る第１の圧電複合装置が応用される。第１の圧電複合装置は、給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極と、給電用の電極及び共通電極との間に接合された第１の圧電素子と、共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを有する。これを前提にして入力手段は、操作体の接触位置における力を検出して入力情報を入力する。触覚提示情報確定手段は、入力手段を操作する操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して入力情報を確定するようになされる。
【００２８】
従って、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する第１の圧電複合装置の一部を力検出センサとして使用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【００２９】
本発明に係る第２の圧電複合装置は、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、他の引出し電極を有し、かつ、第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを備えることを特徴とするものである。
【００３０】
本発明に係る第２の圧電複合装置によれば、第１及び第２の積層体の引出し電極に給電すると、一以上の圧電素子を振動できるので、当該圧電複合装置を圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能させることができる。また、第３の積層体に力を加えると、その引出し電極から力検出信号を出力できるので、当該圧電複合装置を力検出センサとして機能させることができる。更に、上述した機能を組み合わせた複合機能を実現することができる。これにより、両機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ等を提供することができる。
【００３１】
本発明に係る圧電複合装置の第２の製造方法は、圧電素子及び引出し電極を一以上積層して積層体を形成する工程と、積層体を電気的に分割して、少なくとも、３個の積層体を画定する工程と、画定された積層体の中央に位置する圧電素子から電極を引き出す工程と、中央の積層体の両側に位置する他の積層体の圧電素子から他の電極を引き出す工程とを有することを特徴とするものである。
【００３２】
本発明に係る圧電複合装置の第２の製造方法によれば、圧電バイモルフ型のアクチュエータと力検出センサとを同一の構造体内に構成することができる。従って、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ等を製造することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【００３３】
本発明に係る圧電複合装置の取扱方法は、引出し電極と圧電素子とを一以上積層して形成された積層体を１つ又はそれ以上に電気的に分割し、電気的に分割された１つ又はそれ以上の積層体を圧電素子に加えられる外力を検知するための力検出センサとして機能させることを特徴とするものである。
【００３４】
本発明に係る圧電複合装置の取扱方法によれば、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を力検出センサとして使用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【００３５】
本発明に係る圧電複合装置の第２の制御方法は、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、他の引出し電極を有し、かつ、第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを備える圧電複合装置の制御方法であって、第１、第２及び第３の積層体の各々の引出し電極に接続された制御装置を備え、この制御装置は、予め設定された制御信号に応じて第１及び第２の積層体の各々の引出し電極に給電し、及び、第３の積層体の引出し電極に給電し、又は、当該引出し電極から力検出信号を検出することを特徴とするものである。
【００３６】
本発明に係る圧電複合装置の第２の制御方法によれば、制御装置は、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１、第２及び第３の積層体の各々の引出し電極に接続される。制御装置は、予め設定された制御信号に応じて第１及び第２の積層体の各々の引出し電極に給電し、第３の積層体の引出し電極から力検出信号を検出するようになされる。
【００３７】
この結果で、第１及び第２の積層体によってアクチュエータ機能を構成することができ、第３の積層体によって力検出機能を構成することができる。また、第１、第２及び第３の積層体の引出し電極の各々に給電すると、第１、第２及び第３の積層体によってアクチュエータ機能を構成することができる。従って、力検出機能させた第３の積層体の圧電素子を状況に応じてアクチュエータとして機能させるといった機能切り替え制御を実行できるようになる。
【００３８】
本発明に係る第２の入出力装置は、操作体の接触位置を検出して入力情報を出力する入力手段と、この入力手段を操作する操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して入力情報を確定する触覚提示情報確定手段とを備え、この触覚提示情報確定手段には圧電複合装置が設けられ、この圧電複合装置は、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、他の引出し電極を有し、かつ、第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを有することを特徴とするものである。
【００３９】
本発明に係る第２の入出力装置によれば、触覚提示情報確定手段には本発明に係る圧電複合装置が応用される。圧電複合装置は、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、他の引出し電極を有し、かつ、第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを有する。これを前提にして入力手段は、操作体の接触位置における力を検出して入力情報を入力する。触覚提示情報確定手段は、入力手段を操作する操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して入力情報を確定するようになされる。
【００４０】
従って、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を情報確定用の力検出センサとして利用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、入出力装置のコンパクト化を図ることができる。
【００４１】
本発明に係る第２の電子機器は、操作体の接触位置を検出して入力情報を出力する入力手段と、この入力手段を操作する操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して入力情報を確定する触覚提示情報確定手段とを有する入出力装置を備え、この入出力装置の触覚提示情報確定手段には圧電複合装置が設けられ、この圧電複合装置は、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、他の引出し電極を有し、かつ、第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを有することを特徴とするものである。
【００４２】
本発明に係る第２の電子機器によれば、入出力装置の触覚提示情報確定手段には本発明に係る第２の圧電複合装置が応用される。圧電複合装置は、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、他の引出し電極を有し、かつ、第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体とを有する。これを前提にして入力手段は、操作体の接触位置における力を検出して入力情報を入力する。触覚提示情報確定手段は、入力手段を操作する操作体に触覚を提示すると共に、当該操作体の接触位置における力を検出して入力情報を確定するようになされる。
【００４３】
従って、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を力検出センサとして使用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【発明の効果】
【００４４】
本発明に係る第１の圧電複合装置によれば、給電用の電極及び共通電極の間に接合された第１の圧電素子と、共通電極及び信号検出用の電極の間に接合された第２の圧電素子とを備え、給電用の電極と共通電極との間には所定の電圧が供給され、検出用の電極からは、外力に基づく力検出信号が取り出されるものである。
【００４５】
この構成によって、給電用の電極と共通電極との間に供給された所定の電圧に基づいて振動する圧電バイモルフ型のアクチュエータと、外力に基づく力検出信号を出力する力検出センサとを複合した圧電複合装置を提供することができる。これにより、給電用の電極と共通電極との間に供給した所定の電圧により変調を受けた外力に基づく力検出信号のみを取り出せるようにすれば、両機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ等を提供することができる。
【００４６】
本発明に係る圧電複合装置の第１の製造方法によれば、給電用の電極と共通電極との間に第１の圧電素子を接合し、その後、共通電極と信号検出用の電極との間に第２の圧電素子を接合し、更に、給電用の電極、共通電極の各々に所定の電圧を供給するための引き出し線を接続し、その後、共通電極及び信号検出用の電極の各々に外力に基づく力検出信号を取り出すための引き出し線を接続するようになされる。
【００４７】
この構成によって、給電用の電極と共通電極との間に供給された所定の電圧に基づいて振動する圧電バイモルフ型のアクチュエータと、外力に基づく力検出信号を出力する力検出センサとを複合した圧電複合装置を製造することができる。これにより、給電用の電極と共通電極との間に供給した所定の電圧により変調を受けた外力に基づく力検出信号のみを取り出せるようにすれば、両機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ等を製造することができる。
【００４８】
本発明に係る圧電複合装置の第１の制御方法によれば、給電用の電極、共通電極及び信号検出用の電極の各々に接続された制御装置を備え、この制御装置は、予め設定された制御信号に応じて給電用の電極と共通電極との間に給電し、及び、信号検出用の電極から力検出信号を検出するようになされる。
【００４９】
この構成によって、力検出機能させた共通電極と信号検出用の電極との間に接合された第２の圧電素子を状況に応じてアクチュエータとして機能させるといった機能切り替え制御を実行できるようになる。
【００５０】
本発明に係る第１の入出力装置によれば、本発明に係る第１の圧電複合装置が応用されるので、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を力検出センサとして使用できる。従って、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、入出力装置のコンパクト化を図ることができる。
【００５１】
本発明に係る第１の電子機器によれば、本発明に係る第１の入出力装置が応用されるので、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を力検出センサとして使用できる。従って、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【００５２】
本発明に係る第２の圧電複合装置によれば、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１及び第２の積層体と、他の引出し電極を有し、かつ、第１及び第２の積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する第３の積層体を備えるものである。
【００５３】
この構成によって、第１及び第２の積層体の引出し電極に給電すると、一以上の圧電素子を振動できるので、当該圧電複合装置を圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能させることができる。また、第３の積層体に力を加えると、その引出し電極から力検出信号を出力できるので、当該圧電複合装置を力検出センサとして機能させることができる。更に、上述した機能を組み合わせた複合機能を実現することができる。これにより、両機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ等を提供することができる。
【００５４】
本発明に係る圧電複合装置の第２の製造方法によれば、引出し電極と圧電素子とを一以上積層して積層体を形成し、その後、積層体を電気的に分割して、少なくとも、３個の積層体を画定し、ここで画定された積層体の中央に位置する圧電素子から電極を引出し、更に、中央の積層体の両側に位置する他の積層体の圧電素子から他の電極を引き出すようになされる。
【００５５】
この構成によって、圧電バイモルフ型のアクチュエータと力検出センサとを同一の構造体内に構成することができる。従って、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ等を製造することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【００５６】
本発明に係る第２の圧電複合装置の取扱方法によれば、引出し電極と圧電素子とを一以上積層して形成された積層体を１つ又はそれ以上に電気的に分割し、ここで電気的に分割された１つ又はそれ以上の積層体を圧電素子に加えられる外力を検知するための力検出センサとして機能させるようになされる。
【００５７】
この構成によって、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を力検出センサとして使用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【００５８】
本発明に係る圧電複合装置の第２の制御方法によれば、引出し電極と圧電素子とを一以上積層した第１、第２及び第３の積層体の各々の引出し電極に接続された制御装置を備え、この制御装置は、予め設定された制御信号に応じて第１及び第２の積層体の各々の引出し電極に給電し、及び、第３の積層体の引出し電極に給電し、又は、当該引出し電極から力検出信号を検出するようになされる。
【００５９】
この構成によって、力検出機能させた第３の積層体の圧電素子を状況に応じてアクチュエータとして機能させるといった機能切り替え制御を実行できるようになる。
【００６０】
本発明に係る第２の入出力装置によれば、本発明に係る第２の圧電複合装置が応用されるので、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を力検出センサとして使用できる。従って、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、入出力装置のコンパクト化を図ることができる。
【００６１】
本発明に係る第２の電子機器によれば、本発明に係る第２の入出力装置が応用されるので、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を力検出センサとして使用できる。従って、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６２】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施例に係る圧電複合装置、その製造方法、その取扱方法、その制御方法、入出力装置及び電子機器について説明をする。
【実施例１】
【００６３】
図１Ａ及びＢは、本発明に係る第１の実施例としての多機能圧電アクチュエータ１の構成例を示す斜視図及び断面図である。
この実施例では、給電用の電極と共通電極との間に接合された第１の圧電素子と、共通電極と信号検出用の電極との間に接合された第２の圧電素子とを備え、給電用の電極と共通電極との間に所定の電圧を供給し、検出用の電極から、外力に基づく力検出信号を取り出すようにして、給電用の電極と共通電極との間に供給された所定の電圧に基づいて振動する圧電バイモルフ型のアクチュエータと、外力に基づく力検出信号を出力する力検出センサとを複合した圧電複合装置を提供できるようにしたものである。
【００６４】
図１Ａに示す結線固定型の多機能圧電アクチュエータ１は圧電複合装置の一例であり、圧電アクチュエータ機能と力検出センサ機能とを有するものである。多機能圧電アクチュエータ１は、図１Ｂに示すように、少なくとも、１つの積層体が電気的に２つ単層圧電体４ａ及び４ｂに区分（分割）されて構成される。多機能圧電アクチュエータ１は、給電用の電極（以下給電電極という）２と、共通電極６と、信号検出用の電極（以下検出電極という）８とを有している。給電電極２と共通電極６との間には第１の圧電素子３が接合されて、一方の単層圧電体４ａを構成する。単層圧電体４ａで給電電極２と共通電極６との間には所定の電圧Ｖａが供給され、圧電アクチュエータとして機能される。
【００６５】
また、共通電極６と検出電極８との間には第２の圧電素子７が接合されて、他方の単層圧電体４ｂが構成される。この検出電極８からは、外力に基づく力検出信号（以下で力検出電圧Ｖｄともいう）が取り出され、力検出センサとして機能される。多機能圧電アクチュエータ１は、３つの端子９ａ，９ｂ，９ｃを有している。第１の端子９ａは給電電極２に接続される。この端子９ａには引き出し線Ｌ１が接続される。第２の端子９ｂは共通電極６に接続される。この端子９ｂには引き出し線Ｌ２が接続される。第３の端子９ｃは検出電極８に接続される。この端子９ｃには引き出し線Ｌ３が接続される。
【００６６】
上述のように多機能圧電アクチュエータ１を構成して、引き出し線Ｌ１と引き出し線Ｌ２にアクチュエータ制御手段を接続し、第１の圧電素子３に端子９ａ，９ｂ，９ｃ及び端子９ａ，９ｂ，９ｃを介して給電すると、第１の圧電素子３が振動する。また、外力が第２の圧電素子７に加わると、引き出し線Ｌ３に検出電圧Ｖｄを出力するようになされる。これにより、給電電極２と共通電極６との間に供給した所定の電圧Ｖａにより変調を受けた外力に基づく力検出信号（検出電圧Ｖｄ）のみを取り出せるようにすれば、両機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ等を提供することができる。
【００６７】
図２は、多機能圧電アクチュエータ１のフィードバック制御例を示すブロック図である。
この例では、給電電極２、共通電極６及び検出電極８の各々に接続された制御装置５０を備え、制御装置５０は、予め設定された制御目標値（ｙｏ，Ｆｏ）に応じて給電電極２と共通電極６との間に給電し、及び、検出電極８から力検出信号を検出するように動作する（第１の制御方法）。
【００６８】
図２に示す制御装置５０は、アクチュエータ制御手段１５、検出演算部１７’及び比較器１９を備え、制御信号の一例を構成する制御目標値（ｙｏ，Ｆｏ）に基づいて多機能圧電アクチュエータ１のフィードバック制御（サーボ制御；クローズドループアクチュエータ制御）を実行する。制御目標値ｙｏは変位であり、制御目標値Ｆｏは力である。ｙは多機能圧電アクチュエータ１の動作による変位を示し、Ｆはアクチュエータの動作によって生じる力を各々示している。一般的に、物体の位置決めを制御する場合であって、制御量として変位ｙを選択し、アクチュエータが他の物体等に及ぼす力Ｆを制御する場合は、制御量として力Ｆを選択する。
【００６９】
この例で、アクチュエータ制御手段１５には、図１Ａに示した引き出し線Ｌ１を介して給電電極２が接続される。アクチュエータ制御手段１５は、予め与えられた制御目標値ｙｏまたはＦｏに基づいて、指令電圧を決定し、多機能圧電アクチュエータ１でアクチュエータとして機能する単層圧電体４ａに指令電圧を印加するようになされる。
【００７０】
上述の検出電極８と検出演算部１７’との間は、図１Ａに示した引き出し線Ｌ３により接続される。検出演算部１７’は検出手段の一例であり、押下力Ｆ’を検出して、検出電極８から出力される検出電圧Ｖｄを２つの制御量に変換するようになされる。検出演算部１７’には、検出電圧Ｖｄ（＝ｖ）と変位ｙ、又は、検出電圧Ｖｄ（＝ｖ）と力Ｆの関係を定義した関数ｙ＝ｆ（ｖ）、Ｆ＝ｇ（ｖ）、または、変換テーブルが予め備えられる。
【００７１】
変換テーブルは、例えば、電圧ｖ＝１，２，３，４・・・に対して、変位ｙ＝０．２，０．４，０．６，０．８・・・［ｍｍ］と、力Ｆ＝３，６，９，１２・・・［ｇｆ］等が格納されている。変換後の制御量をｙ1またはＦ1とする。検出演算部１７’には比較器１９が接続され、変換後の制御量ｙ1またはＦ1と制御目標値（ｙｏ，Ｆｏ）とが比較される。比較結果は、アクチュエータ制御手段１５に出力され、新たな指令電圧が決定される。
【００７２】
アクチュエータ１が動作し、押下力Ｆ’が加わった結果、力検出センサとして機能する圧電素子７に生じる検出電圧Ｖｄは、検出演算部１７’に出力される。ここで検出電圧Ｖｄは、検出演算部１７’で必要な制御量ｙ1またはＦ1に変換された後、比較器１９において目標値（ｙｏ，Ｆｏ）と比較される。この比較結果で、アクチュエータ制御手段１５では、新たな指令電圧が決定される。この新たな指令電圧は、多機能圧電アクチュエータ１でアクチュエータとして機能する圧電素子３に印加される。
【００７３】
ここで、本発明による多機能圧電アクチュエータ１では、単層圧電体４ａと単層圧電体４ｂとは、機械的には同一の構造体の中にあり、密着している一方で、電気的には共通電極６を境に独立している。この点で、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する多機能圧電アクチュエータ１の一部を力検出センサとして使用できるようになる。従って、アクチュエータ機能と力検出センサ機能とを同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【００７４】
図３及び図４は、多機能圧電アクチュエータ１の形成例（その１、２）を示す工程図である。
この実施例では、図１ＡやＢ等に示した圧電素子３及び圧電素子７として使用するフィルム状圧電体１’を形成し、その後、このフィルム状圧電体１’の一方の面に、給電電極２と検出電極８となる電極パターン２ａを形成する。更に、電極パターン２ａ付きのフィルム状圧電体１’を所望の大きさに切断する。そして、所望の大きさに切断された電極パターン付きのフィルム状圧電体１’を共通電極用の導電部材６ａの表裏面に接合する。その後、給電電極２、共通電極６及び検出電極８に引出し線Ｌ１〜Ｌ３を接続する場合を例に挙げる。
【００７５】
これらを製造条件にして、まず、図３Ａにおいて、圧電素子３及び圧電素子７として使用するためのフィルム状圧電体１’を形成する。例えば、粉末状のセラミック等の圧電体材料と溶媒とバインダーと分散材等とを所定の混合比により混合して、図示しない混合スラリーを形成する。溶媒には、アセトン、トルエン、エタノール、ＭＥＫ等を使用し、バインダーにはポリビニール、アルコール、ポリエタレン等を使用する。バインダーには１０ｗ％程度のものを使用する。
【００７６】
次に、混合スラリーを一様な厚さに流し出す。膜厚は、例えば、３０μｍ乃至５０μｍ程度にする。その後、溶媒を蒸発乾燥させてフィルム状圧電体（グリーンシート）１’を生成する。フィルム状圧電体１’は３０μｍ程度というように薄いので積層工程に至るまで高分子フィルムにより裏打ちされる。乾燥室を常温又は室内温度を５０乃至８０℃程度に維持して、一様な厚さに流し出された混合スラリーを数十分間程度放置して乾燥する。溶媒が抜けた混合スラリーは、フィルム状圧電体１’となる。
【００７７】
そして、図３Ｂに示すようにフィルム状圧電体１’の一方の面に電極パターン２ａを形成する。この工程前には、スルーホールを開口する工程も含まれる。電極パターン２ａは、例えば、フィルム状圧電体１’の所定の位置に電極材料を印刷することで形成される。電極印刷はスクリーン印刷によって施される。電極材料には、Ａｇ−Ｐｄ合金ペーストが使用される。電極パターン２ａは、後工程で給電電極２や検出電極８等となる。
【００７８】
次に、図３Ｃにおいて、先に電極材料が印刷されたフィルム状圧電体１’を所望の大きさに切断する。例えば、図示しない切断装置を使用してフィルム状圧電体１’を短冊状に切断する。これは給電電極付きの圧電素子３及び検出電極付きの圧電素子７等を得るためである。そして、図３Ｃにおいて、給電電極付きの圧電素子３を構成する単層状のフィルム状圧電体１’や、検出電極付きの圧電素子７を構成する単層状のフィルム状圧電体１’を乾燥してバインダーを除去するようになされる。このときの乾燥条件は、常温又は室内温度を４００℃乃至５００℃程度に維持して、フィルム状圧電体１’を数十分間程度放置して脱脂する。実際には、炉内で昇温レートをコントロールして数日を要して温度を４００℃乃至５００℃程度にまで温度を上げる。
【００７９】
また、先にバインダーが除去された単層状のフィルム状圧電体１’を焼成する。このときの焼成条件は、焼成温度が１０℃乃至１２００℃程度で、焼成時間は６０分程度である。このときも脱脂処理を同様にして、焼成炉内で昇温レートをコントロールして数日を要して温度を１０℃乃至１２００℃程度にまで温度を上げる。
【００８０】
次に、給電電極付きの圧電素子３を構成する単層状のフィルム状圧電体１’や、検出電極付きの圧電素子７を構成する単層状のフィルム状圧電体１’に適合する大きさの共通電極用の導電部材６ａを準備する。導電部材６ａは、例えば、給電電極２や検出電極８よりも大きく切断される。これは共通電極６となる導電部材６ａの一端に半田付け代を確保するためである。
【００８１】
そして、図４Ａに示す共通電極用の導電部材６ａの表面に給電電極付きのフィルム状圧電体１’を接着する。このとき、裏打ち用の高分子フィルムを剥がして共通電極６の一方の面に圧電素子３を接着する。給電電極２は上に向ける。その導電部材６ａの裏面に検出電極付きのフィルム状圧電体１’を接着する。この共通電極６の他方の面には圧電素子７を接着する。圧電素子７は、圧電素子３と反対向き、つまり、検出電極８が下に向くように貼り合わされる。これにより、給電電極２と共通電極６との間に圧電素子３を接合することができる。また、共通電極６と検出電極８との間に圧電素子７を接合することができる。なお、接着材には、エポキシ樹脂やＵＶ接着剤が使用される。
【００８２】
その後、図４Ｂにおいて、圧電アクチュエータあるいは力検出センサとして機能させるために必要な引き出し線Ｌ１〜Ｌ３を給電電極２、共通電極６及び検出電極８の各々に半田付けする。圧電素子３の上面は給電電極２で覆われ、その端子９ａには引き出し線Ｌ１が半田付けされる。引き出し線Ｌ１は、給電電極２と共通電極６との間に所定の電圧を供給する際に使用される。
【００８３】
共通電極６の端子９ｂには引き出し線Ｌ２が半田付される。引き出し線Ｌ２は接地（ＧＮＤ）して使用される。圧電素子７の下面は検出電極８で覆われ、その端子９ｃには引き出し線Ｌ３が半田付けされる。引き出し線Ｌ３は、検出電極８と共通電極６との間で力検出信号（検出電圧Ｖｄ）を検出する際に使用される。これにより、図１ＡやＢ等に示した多機能圧電アクチュエータ１が完成する。その後、必要に応じて圧電素子の分極処理を行う。分極処理とは、外部磁化を加えて圧電素子の分子磁石の向きを一定方向に揃える処理をいう。
【００８４】
これにより、給電電極２と共通電極６との間に供給された所定の電圧Ｖａに基づいて振動する圧電バイモルフ型のアクチュエータと、押圧力Ｆ’に基づく力検出信号を出力する力検出センサとを複合した多機能圧電アクチュエータ１を製造することができる。
【００８５】
このように第１の実施例としての多機能圧電アクチュエータ、その制御方法及びその製造方法によれば、給電電極２と共通電極６との間に圧電素子３が接合され、その共通電極６と検出電極８との間には圧電素子７が接合されている。この積層構造を前提にして、給電電極２と共通電極６との間には制御装置５０から所定の電圧Ｖａが供給され、検出電極８から、外力（押下力Ｆ’）に基づく検出電圧Ｖｄが取り出される。
【００８６】
従って、給電電極２と共通電極６との間に接合された圧電素子３による単層圧電体４ａによってアクチュエータ機能を構成することができ、共通電極６と検出電極８との間に接合された圧電素子７による単層圧電体４ｂによって力検出機能を構成することができる。
【００８７】
この構成によって、周波数５０Ｈｚ〜５００Ｈｚの交流を含む所定電圧Ｖａに基づいて振動する圧電バイモルフ型のアクチュエータと、押下力Ｆ’を検出する力検出センサとを複合した多機能圧電アクチュエータ１を提供することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとが同一構造体内に形成されるので、これらを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースを共有することができ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【実施例２】
【００８８】
図５Ａ及びＢは、第２の実施例としての多機能圧電アクチュエータ（結線固定型）１０の構成例を示す図である。図５Ａはその構成例を示す斜視図、図５ＢはそのＸ１−Ｘ２矢視断面図である。
【００８９】
第２の実施例では、２層以上のひずみ量の異なる圧電素子、あるいは圧電素子と非圧電素子とを貼り合わせ、圧電素子に電圧を印加した際に、双方のひずみ量の差によって生じる、貼合体の曲げ変形を力学的に利用するアクチュエータに関して、一以上の圧電素子を積層した２つの積層体と、これらの積層体の間に積層された一以上の圧電素子を有する他の積層体とを備え、前者の２つの積層体の引出し電極に給電して一以上の圧電素子を振動できるようにすると共に、後者の積層体に力が加わったときは、その引出し電極から力検出信号を出力できるようにしたものである。
【００９０】
図５Ａに示す多機能圧電アクチュエータ１０は、圧電複合装置の一例であり、圧電アクチュエータ機能と力検出センサ機能とを有するものである。多機能圧電アクチュエータ１０は、図５Ｂに示すように、少なくとも、１つの積層体１４が電気的に３つ積層圧電体群１４ａ，１４ｂ，１４ｃに区分（分割）されて構成されている。
【００９１】
この例で積層圧電体群１４ｃの中央に位置する圧電素子から引き出された中央電極１３を力検出用とし、その積層圧電体群１４ｃの両側に位置する他の積層圧電体群１４ａ、１４ｂの圧電素子から引き出された電極を給電用となされる。この例では、電気的に分割された１つ又はそれ以上の積層圧電体群１４ａ、１４ｂ、１４ｃのうち曲げ変形する際の中立面に近い位置の積層圧電体群１４ｃを力検出用とし、中立面から離れた位置の積層圧電体群１４ａ、１４ｂをアクチュエータ用となされる。
【００９２】
この例で積層圧電体群１４ｃの中央に位置する圧電素子から引き出された中央電極１３は力検出センサに使用し、その積層圧電体群１４ｃの両側に位置する他の積層圧電体群１４ａ、１４ｂの圧電素子から引き出された電極は、アクチュエータの給電に使用するようになされる。この例では、電気的に分割された１つ又はそれ以上の積層圧電体群１４ａ、１４ｂ、１４ｃのうち曲げ変形する際の中立面に近い位置の積層圧電体群１４ｃを力検出センサに使用し、中立面から離れた位置の積層圧電体群１４ａ、１４ｂをアクチュエータとして使用するようになされる。
【００９３】
第１の積層圧電体群１４ａは第１の積層体の一例であり、引出し電極（以下上部表面電極１１という）と圧電素子とを一以上積層したものである。各々の圧電素子は電極と圧電体から構成される。第２の積層圧電体群１４ｂは、第２の積層体の一例であり、引出し電極（以下下部表面電極１２という）と圧電素子とを一以上積層したものである。各々の圧電素子は電極と圧電体から構成される。上部表面電極１１と下部表面電極１２とは積層体内部で結線される。他の電極も積層体内部で結線されている。
【００９４】
第３の積層圧電体群１４ｃは第３の積層体の一例であり、積層圧電体群１４ａと積層圧電体群１４ｂとの間に積層されており、一以上の圧電素子を有している。積層圧電体群１４ｃは、他の引出し電極の一例となる中央電極１３を有している。中央電極１３は、積層圧電体群１４ａと積層圧電体群１４ｂに対して、及び、積層圧電体群１４ｃの曲げ変形の中立面に位置している。
【００９５】
結線固定型の多機能圧電アクチュエータ１０は、４つの端子１６ａ〜１６ｄを有している。第１の端子１６ａは上部表面電極１１に接続される。この端子１６ａには引き出し線Ｌ１が接続される。第２の端子１６ｂは積層圧電体群１４ｂの引出し電極に接続される。この端子１６ｂには引き出し線Ｌ２が接続される。第３の端子１６ｃは積層圧電体群１４ｂの引出し電極に接続される。この端子１６ｃには引き出し線Ｌ３が接続される。第４の端子１６ｄは積層圧電体群１４ｃの引出し電極に接続される。この端子１６ｄには引き出し線Ｌ４が接続される。
【００９６】
結線固定型の多機能圧電アクチュエータ１０は上述のように構成する。そして、引き出し線Ｌ１と引き出し線Ｌ２にアクチュエータ制御手段を接続し、積層圧電体群１４ａ及び積層圧電体群１４ｂの圧電素子に端子１６ａ及び端子１６ｂを介して給電すると、積層圧電体群１４ａと積層圧電体群１４ｂとが振動する。また、積層圧電体群１４ｃの圧電素子は外力が加わると、引き出し線Ｌ３及び引き出し線Ｌ３に検出電圧Ｖｄを出力する。
【００９７】
このように、第２の実施例に係る多機能圧電アクチュエータ及びその取扱方法によれば、一以上の圧電素子を積層して形成された積層体を１つ又はそれ以上に電気的に分割し、電気的に分割された１つ又はそれ以上の積層圧電体群１４ｃを圧電素子に加えられる外力を検知するための力検出センサとして機能させるようになされる。
【００９８】
従って、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する多機能圧電アクチュエータ１０の一部を力検出センサとして使用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。このような機能を組み合わせた複合機能を実現することができる。これにより、両機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ１０等を提供することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとが同一構造体内に形成されるので、これらを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースを共有することができ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【実施例３】
【００９９】
図６は、第３の実施例としての結線可変型の多機能圧電アクチュエータ１００の断面の構成例及びその内部結線例を示す図である。
第３の実施例で、結線可変型の多機能圧電アクチュエータ１００は、結線固定型に比べて３本多い７本の引き出し線Ｌ１〜Ｌ７を有している。図６に示す多機能圧電アクチュエータ１００は、積層体全部を圧電アクチュエータとしてのみ機能させたり、積層体全部を圧電アクチュエータ＋力検出センサとして同時に機能させるものである。
【０１００】
多機能圧電アクチュエータ１００は、電極と電極との間に圧電体を積層する形態で、合計１８層の圧電体＃１〜＃１８と、上部表面電極１１と、下部表面電極１２と、中央電極１３と、１６層の電極ＩＥ１〜ＩＥ１６を有した積層体を少なくとも、電気的に３つ積層圧電体群１４ａ，１４ｂ，１４ｃに区分されて構成される。この例でも結線固定型と同様にして、積層圧電体群１４ｃは、積層圧電体群１４ａと積層圧電体群１４ｂとの間に挟まれる形態を採る。
【０１０１】
積層圧電体群１４ａは、上部表面電極１１と、電極ＩＥ１〜ＩＥ５と、５層の圧電体＃１〜＃５から構成され、圧電アクチュエータとして機能するようになされる。圧電体＃１は上部表面電極１１と電極ＩＥ１との間に積層され、圧電体＃２は電極ＩＥ１と電極ＩＥ２との間に積層され、圧電体＃３は電極ＩＥ２と電極ＩＥ３との間に積層され、圧電体＃４は電極ＩＥ３と電極ＩＥ４との間に積層され、圧電体＃５は電極ＩＥ４と引出し電極ＩＥ５との間に各々積層される。
【０１０２】
積層圧電体群１４ｃは、積層圧電体群１４ａと積層圧電体群１４ｂとの間に積層されており、中央電極１３と、電極ＩＥ６〜ＩＥ８と、４層の圧電体と、電極ＩＥ９〜ＩＥ１１と、４層の圧電体から構成され、力検出センサとして機能するようになされる。圧電体＃６は電極ＩＥ５と電極ＩＥ６との間に積層され、圧電体＃７は電極ＩＥ６と電極ＩＥ７との間に積層され、圧電体＃８は電極ＩＥ７と電極ＩＥ８との間に積層され、圧電体＃９は電極ＩＥ８と中央電極１３との間に積層される。
【０１０３】
また、圧電体＃１０は中央電極１３と電極ＩＥ９との間に積層され、圧電体＃１１は電極ＩＥ９と電極ＩＥ１０との間に積層され、圧電体＃１２は電極ＩＥ１０と電極ＩＥ１１との間に各々積層される。中央電極１３は、積層圧電体群１４ａと積層圧電体群１４ｂに対して、及び、積層圧電体群１４ｃの曲げ変形の中立面に位置している。
【０１０４】
積層圧電体群１４ｂは、下部表面電極１２と、電極ＩＥ１３〜ＩＥ１７と、５層の圧電体から構成され、圧電アクチュエータ１００として機能するようになされる。圧電体＃１３は電極ＩＥ１１と電極ＩＥ１２との間に積層され、圧電体＃１４は電極ＩＥ１２と電極ＩＥ１３との間に積層され、圧電体＃１５は電極ＩＥ１３と電極ＩＥ１４との間に積層され、圧電体＃１６は電極ＩＥ１４と電極ＩＥ１５との間に積層され、圧電体＃１７は電極ＩＥ１５と電極ＩＥ１６との間に積層され、圧電体＃１８は電極ＩＥ１６と下部表面電極１２との間に各々積層されている。
【０１０５】
図６において、積層圧電体群１４ａで上部表面電極１１と電極ＩＥ２と電極ＩＥ４とは積層体内部で結線される。上部表面電極１１は第１端子１６ａを介して引き出し線Ｌ１に接続される。電極ＩＥ１と電極ＩＥ３とは積層体内部で引出し電極ＩＥ５に結線される。引出し電極ＩＥ５は第２端子１６ｂを介して引き出し線Ｌ２に接続される。
【０１０６】
積層圧電体群１４ｃで電極ＩＥ８は積層体内部で引出し電極ＩＥ６に結線される。引出し電極ＩＥ６は端子１６ｃを介して引き出し線Ｌ３に接続される。電極ＩＥ７と電極ＩＥ１０とは中央電極１３に結線される。中央電極１３は端子１６ｄを介して引き出し線Ｌ４に接続される。電極ＩＥ９は積層体内部で引出し電極ＩＥ１１に結線される。引出し電極ＩＥ１１は端子１６ｅを介して引き出し線Ｌ５に接続される。
【０１０７】
積層圧電体群１４ｂで、電極ＩＥ１４と、電極ＩＥ１６とは積層体内部で引出し電極ＩＥ１２に結線される。引出し電極ＩＥ１２は端子１６ｆを介して引き出し線Ｌ６が接続される。電極ＩＥ１３と電極ＩＥ１５とは積層体内部で下部表面電極１２に結線される。下部表面電極１２は端子１６ｇを介して引き出し線Ｌ７に接続される。
【０１０８】
なお、図６において、中央電極１３付近にある梨地に示す圧電体＃８〜＃１２が力検出センサとして機能し、その上下にある白抜きの圧電体＃１〜＃５及び圧電体＃１４〜＃１８がアクチュエータ１００として機能する部分である。圧電体＃６及び＃１３はアクチュエータと力検出センサとの境界に位置しており、緩衝材として機能する。
【０１０９】
図７Ａ及びＢは、多機能圧電アクチュエータ１００の制御系の構成例を示すブロック図である。
この例で、積層圧電体群１４ａ〜１４ｃの各々の上部表面電極１１、電極ＩＥ５、電極ＩＥ６、中央電極１３、電極ＩＥ１１、電極ＩＥ１２、下部表面電極１２に接続された制御装置５０を備え、制御装置５０は、予め設定された制御信号に応じて積層圧電体群１４ａ、１４ｂの各々の上部表面電極１１、電極ＩＥ５、電極ＩＥ１２、下部表面電極１２に給電し、及び、積層圧電体群１４ｃの電極ＩＥ６、中央電極１３、電極ＩＥ１１に給電し、又は、当該電極ＩＥ６、中央電極１３、電極ＩＥ１１から力検出信号Ｓoutを検出するようになされる。
【０１１０】
図７Ａに示す制御装置５０は、アクチュエータ制御手段１５、検出手段１７及び接続回路１８を備えており、多機能圧電アクチュエータ１００を圧電アクチュエータ＋力検出センサとして同時に機能させる場合である。接続回路１８は例えば、ＭＯＳＦＥＴスイッチ回路を利用したゲートアレイから構成される。アクチュエータ制御手段１５は上位の制御系に接続され、その上位の制御系から、例えば、振動波形パターンデータＤ１と制御信号の一例となる機能選択信号Ｓ１とを入力し、これらの振動波形パターンデータＤ１及び機能選択信号Ｓ１に基づいて多機能圧電アクチュエータ１００を駆動制御するようになされる。
【０１１１】
アクチュエータ制御手段１５は、例えば、機能選択信号Ｓ１が「圧電アクチュエータ＋力検出センサとして同時に機能させる」という内容のときは、スイッチ接続信号ＳＳ１を接続回路１８に出力して、引き出し線Ｌ１と引き出し線Ｌ７とを接続する。また、引き出し線Ｌ１と引き出し線Ｌ７とを接続してアクチュエータ制御手段１５に各々接続する。これにより、図６に示した端子１６ａ、１６ｂ、１６ｆ、１６ｇを介して積層圧電体群１４ａ及び積層圧電体群１４ｂの圧電体＃１〜＃５及び圧電体＃１４〜＃１８に至るアクチュエータ回路を構築することができる。
【０１１２】
更に、アクチュエータ制御手段１５は、スイッチ接続信号ＳＳ１に基づいて引き出し線Ｌ３と引き出し線Ｌ５とを接続し、引き出し線Ｌ４を検出手段１７に各々接続する。これにより、図６に示した端子１６ｃ、１６ｄ、１６ｅを介して積層圧電体群１４ｃの中央電極１３及び圧電体＃７〜＃１２に至る力検出センサ回路を構築することができる。
【０１１３】
このようなアクチュエータ回路及び力検出センサ回路が構築された状態で、アクチュエータ制御手段１５は、振動波形パターンデータＤ１に基づくアクチュエータ駆動電圧Ｖａを発生する。アクチュエータ駆動電圧Ｖａは、引き出し線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ６、Ｌ７を通じて、図６に示した端子１６ａ、１６ｂ、１６ｆ、１６ｇを介して積層圧電体群１４ａ及び積層圧電体群１４ｂの圧電体＃１〜＃５及び圧電体＃１４〜＃１８に給電すると、中央電極１３を基準にして、積層圧電体群１４ａが伸長し、積層圧電体群１４ｂが収縮するようにして振動する。従って、多機能圧電アクチュエータ１００をアクチュエータ機能として動作させることができる。
【０１１４】
また、この状態、又は、アクチュエータ駆動電圧Ｖａを供給しない状態で、積層圧電体群１４ｃの圧電体＃７〜＃１２に対して外力が加わると、引き出し線Ｌ３及び引き出し線Ｌ３に力検出電圧Ｖｄが発生する。この力検出電圧Ｖｄは、検出手段１７に出力される。検出手段１７では、例えば、力検出電圧Ｖｄが検出され、力検出信号Ｓoutとして上位の制御系に出力するようになされる。従って、多機能圧電アクチュエータ１００のアクチュエータ機能を維持しつつ力検出センサとしても動作させることができる。
【０１１５】
図７Ｂに示す制御系は、多機能圧電アクチュエータ１００を圧電アクチュエータとしてのみ機能させる場合である。この場合、アクチュエータ制御手段１５は上位の制御系から振動波形パターンデータＤ１と機能選択信号Ｓ１とを入力し、これらの振動波形パターンデータＤ１及び機能選択信号Ｓ１に基づいて多機能圧電アクチュエータ１００を駆動制御するようになされる。
【０１１６】
アクチュエータ制御手段１５は、例えば、機能選択信号Ｓ１が「圧電アクチュエータとしてのみ機能させる」という内容のときは、スイッチ接続信号ＳＳ２を接続回路１８に出力して、引き出し線Ｌ１と、Ｌ３と、Ｌ５と、Ｌ７とを接続する。また、引き出し線Ｌ２と、Ｌ４と、Ｌ６とを接続してアクチュエータ制御手段１５に各々接続する。これにより、図６に示した端子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ及び１６ｇを介して積層圧電体群１４ａ、積層圧電体群１４ｃ及び積層圧電体群１４ｂの圧電体＃１〜＃１８に至るアクチュエータ回路を構築することができる。
【０１１７】
このようなアクチュエータ回路が構築された状態で、アクチュエータ制御手段１５は、振動波形パターンデータＤ１に基づくアクチュエータ駆動電圧Ｖａを発生する。アクチュエータ駆動電圧Ｖａは、引き出し線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６、Ｌ７を通じて、図６に示した端子１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ、１６ｅ、１６ｆ及び１６ｇを介して積層圧電体群１４ａ、積層圧電体群１４ｃ及び積層圧電体群１４ｂの圧電体＃１〜＃１８に給電すると、中央電極１３を基準にして、積層圧電体群１４ａ及び積層圧電体群１４ｃの上半分が伸長し、その下半分及び積層圧電体群１４ｂとが収縮するように振動する。従って、多機能圧電アクチュエータ１００に関して積層体全部をアクチュエータ機能として動作させることができる。
【０１１８】
このように第３の実施例に係る多機能圧電アクチュエータの制御方法によれば、制御装置５０は、１８層の圧電体＃１〜＃１８を積層した積層圧電体群１４ａ，１４ｂ，１４ｃの上部表面電極１１、電極ＩＥ５、電極ＩＥ６、中央電極１３、電極ＩＥ１１、電極ＩＥ１２、下部表面電極１２の各々に接続される。制御装置５０は、予め設定された機能選択信号ＳＳ１等に応じて積層圧電体群１４ａ，１４ｂの各々の上部表面電極１１、電極ＩＥ５、電極ＩＥ１２、下部表面電極１２に給電し、積層圧電体群１４ｃの電極ＩＥ６、中央電極１３、電極ＩＥ１１から検出電圧Ｖｄを検出するようになされる。
【０１１９】
この結果で、積層圧電体群１４ａ、１４ｂによってアクチュエータ機能を構成することができ、積層圧電体群１４ｃによって力検出機能を構成することができる。また、積層圧電体群１４ａ，１４ｂ，１４ｃの上部表面電極１１、電極ＩＥ５、電極ＩＥ６、中央電極１３、電極ＩＥ１１、電極ＩＥ１２、下部表面電極１２の各々に給電すると、積層圧電体群１４ａ，１４ｂ，１４ｃによってアクチュエータ機能を構成することができる。従って、力検出機能させた積層圧電体群１４ｃの圧電体＃７〜＃１２を状況に応じてアクチュエータとして機能させるといった機能切り替え制御を実行できるようになる。
【０１２０】
図８は、多機能圧電アクチュエータ１００のフィードバック制御例を示すブロック図である。
図８に示す制御装置５０は、アクチュエータ制御手段１５、検出演算部１７’及び比較器１９を備え、制御目標値（ｙｏ，Ｆｏ）に基づいて多機能圧電アクチュエータ１００のフィードバック制御（サーボ制御；クローズドループアクチュエータ制御）を実行する。制御目標値ｙｏは変位であり、制御目標値Ｆｏは力である。ｙは多機能圧電アクチュエータ１００の動作による変位を示し、Ｆは当該アクチュエータ１００の動作によって生じる力を各々示している。一般的に、物体の位置決めを制御する場合であって、制御量として変位ｙを選択し、アクチュエータ１００が他の物体等に及ぼす力Ｆを制御する場合は、制御量として力Ｆを選択する。
【０１２１】
この例で、アクチュエータ制御手段１５には、図７Ａに示した引き出し線Ｌ１，Ｌ２，Ｌ６，Ｌ７を代表する単線を介して多機能圧電アクチュエータ１００が接続される。アクチュエータ制御手段１５は、予め与えられた制御目標値ｙｏまたはＦｏに基づいて、指令電圧を決定し、多機能圧電アクチュエータ１００でアクチュエータとして機能する積層圧電体群１４ａ，１４ｂに指令電圧を印加するようになされる。
【０１２２】
上述の多機能圧電アクチュエータ１００と検出演算部１７’との間は、図７Ａに示した引き出し線Ｌ３，Ｌ４，Ｌ５を代表する単線により接続される。検出演算部１７’は検出手段の一例であり、多機能圧電アクチュエータ１００から出力される検出電圧Ｖｄを２つの制御量に変換するようになされる。検出演算部１７’には、検出電圧Ｖｄ（＝ｖ）と変位ｙ、又は、検出電圧Ｖｄ（＝ｖ）と力Ｆの関係を定義した関数ｙ＝ｆ（ｖ）、Ｆ＝ｇ（ｖ）、または、変換テーブルが予め備えられる。
【０１２３】
変換テーブルは、例えば、電圧ｖ＝１，２，３，４・・・に対して、変位ｙ＝０．２，０．４，０．６，０．８・・・［ｍｍ］と、力Ｆ＝３，６，９，１２・・・［ｇｆ］等が格納されている。変換後の制御量をｙ1またはＦ1とする。検出演算部１７’には比較器１９が接続され、変換後の制御量ｙ1またはＦ1と制御目標値（ｙｏ，Ｆｏ）とが比較される。比較結果は、アクチュエータ制御手段１５に出力され、新たな指令電圧が決定される。
【０１２４】
アクチュエータ１００が動作した結果、力検出センサとして機能する積層圧電体群１４ｃに生じる検出電圧Ｖｄは、検出演算部１７’に出力される。ここで検出電圧Ｖｄは、検出演算部１７’で必要な制御量ｙ1またはＦ1に変換された後、比較器１９において目標値（ｙｏ，Ｆｏ）と比較される。この比較結果で、アクチュエータ制御手段１５では、新たな指令電圧が決定される。この新たな指令電圧は、多機能圧電アクチュエータ１００でアクチュエータとして機能する積層圧電体群１４ａ，１４ｂに印加される。
【０１２５】
ここで、本発明による多機能圧電アクチュエータ１００では、アクチュエータとして機能する圧電体と、センサとして機能する圧電体は、機械的には同一の構造体の中にあり、密着している一方で、電気的には独立している。この点で、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する多機能圧電アクチュエータ１００の一部を力検出センサとして使用できるようになる。従って、アクチュエータ機能と力検出センサ機能とを同時に使用することができる。しかも、アクチュエータ１００と力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【０１２６】
図９、図１０、図１３〜図１５は、多機能圧電アクチュエータ１００の形成例（その１〜５）を示す工程図である。図１１及び図１２は、それを補足する電極パターン例及びフィルム状圧電体の積層例を示す図である。
【０１２７】
第３の実施例では、図６に示したような上部表面電極１１と、下部表面電極１２と、中央電極１３と、１６層の電極ＩＥ１〜ＩＥ１６とを有した積層体を形成し、その後、積層体を電気的に分割して、少なくとも、３個の積層圧電体群１４ａ、１４ｂ、１４ｃを画定し、画定後の積層圧電体群１４ｃの中央に位置する圧電体）＃９、＃１０から中央電極１３を引出し、この中央の積層圧電体群１４ｃの両側に位置する他の積層圧電体群１４ａ、１４ｂの圧電体＃５、＃６から他の電極ＩＥ５、ＩＥ６を引き出すようになされる。つまり、中央に位置する積層圧電体群１４ａから、少なくとも、２本の電極ＩＥ６、ＩＥ１１及び１本の中央電極１３を引き出すようになされる。
【０１２８】
これらを製造条件にして、図９Ａにおいて、粉末状のセラミック等の圧電体材料と溶媒とバインダーと分散材等とを所定の混合機１０１に投入して混合し、混合スラリー１０２を形成する。溶媒には、アセトン、トルエン、エタノール、ＭＥＫ等を使用し、バインダーにはポリビニール、アルコール、ポリエタレン等を使用する。バインダーには１０ｗ％程度のものを使用する。
【０１２９】
次に、図９Ｂにおいて、ドクターブレード１０３を使用して、混合スラリー１０２を一様な厚さに流し出す。例えば、膜厚が３０乃至５０μｍ程度になるようにする。その後、溶媒を蒸発乾燥させてグリーンシートを生成する。例えば、乾燥室１０４を常温又は室内温度を５０乃至８０℃程度に維持して、一様な厚さに流し出された混合スラリー１０２を数十分間程度放置して乾燥する。溶媒が抜けた混合スラリー１０２は、フィルム状圧電体（グリーンシート）１００’となる。
【０１３０】
その後、所定の大きさにフィルム状圧電体１００’をカットし、図９Ｃにおいて、そのフィルム状圧電体１００’を所定のフレーム１０５に装着する。カットする形状は正方形であって、その大きさは２００ｍｍ×２００ｍｍ程度である。
【０１３１】
次に、図１０Ａにおいて、先にフレーム１０５に装着されたフィルム状圧電体１００’の所定の位置を開口して図示しないスルーホールを形成する。このスルーホールは、各層にある主電極ＩＥを表面に設けられた配線用電極（ランド）と電気的に接合するために開口される。開口径は０．１μｍφ乃至０．２μｍφ程度である。
【０１３２】
更に、図１０Ｂにおいて、先にスルーホールが開口されたフィルム状圧電体１００’の所定の位置に電極材料を印刷する。電極印刷はスクリーン印刷によって施される。電極材料には、Ａｇ−Ｐｄ合金ペーストが使用される。各層の電極印刷に関しては、図１１Ａ〜Ｄに示す４種類の電極パターンＰ１〜Ｐ４が得られるようなスクリーンが準備される。各スクリーンには、基本的に１枚の主電極ＩＥと、例えば、４個の配線用電極（ランド）とが配置される。ランドは、層間の接続用の開口部（スルーホール）に位置合わせするようになされる。主電極ＩＥは、各層でそれぞれ異なる位置にあるランドＲ１、Ｒ２、Ｒ３又はＲ４と接続されるようにスクリーンが形成されている。
【０１３３】
図１１Ａに示す電極パターンＰ１は、主電極ＩＥと第１のランドＲ１とが接続される。積層圧電群１４ａにおいて、電極パターンＰ１は上部表面電極１１、電極ＩＥ２及びＩＥ４に適用される。第１のランドＲ１は端子１６ａとなる。積層圧電群１４ｂにおいて、電極パターンＰ１は下部表面電極１２、電極ＩＥ１５及びＩＥ１３に適用され、ランドＲ１は端子１６ｇとなる。
【０１３４】
図１１Ｂに示す電極パターンＰ２は、主電極ＩＥと第２のランドＲ２とが接続される。積層圧電群１４ａにおいて、電極パターンＰ２は、電極ＩＥ１、ＩＥ３及びＩＥ５に適用される。ランドＲ２は端子１６ｂとなる。積層圧電群１４ｂにおいて、電極パターンＰ２は、電極ＩＥ１６、ＩＥ１４及びＩＥ１２に適用される。ランドＲ２は端子１６ｆとなる。
【０１３５】
図１１Ｃに示す電極パターンＰ３は、主電極ＩＥと第３のランドＲ３とが接続される。積層圧電群１４ａにおいて、電極パターンＰ３は、電極ＩＥ６及びＩＥ８に適用され、ランドＲ３は端子１６ｃとなる。積層圧電群１４ｂにおいて、電極パターンＰ３は電極ＩＥ９及びＩＥ１１に適用され、ランドＲ３は端子１６ｅとなる。
【０１３６】
図１１Ｄに示す電極パターンＰ４は、主電極ＩＥと第４のランドＲ４とが接続される。積層圧電群１４ａにおいて、電極パターンＰ４は、電極ＩＥ７に適用され、ランドＲ４は中央電極１３に接続されて端子１６ｄとなる。積層圧電群１４ｂにおいて、電極パターンＰ４は電極ＩＥ１０に適用され、ランドＲ４は上述の中央電極１３に接続されて端子１６ｄとなる。なお、各ランドＲ１〜Ｒ４のほぼ中央部には、図１０Ａで開口したスルーホールが開けられており、電極の印刷の際には、このスルーホール内部にも、十分な量の電極材料を供給するため、複数回印刷を繰り返すとよい。
【０１３７】
その後、図１０Ｃにおいて、先に電極材料が印刷されたフィルム状圧電体１００’を所定の枚数だけ貼合面と平行に層状に積層する。この例では、電極材料が印刷された９枚のフィルム状圧電体１００’によって積層圧電体群１４ａを形成し、同様にして、９枚のフィルム状圧電体１００’によって積層圧電体群１４ｂを形成する。
【０１３８】
この例では図１２に示すように、積層圧電体群１４ａ及び積層圧電体群１４ｂとも、上方から電極パターンＰ１、Ｐ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ３の順にフィルム状圧電体１００’を積層する。この積層によって、アクチュエータ及び力検出センサの機能ユニット毎に一層おきに同一の電極パターン（主電極ＩＥとランドともに）を割り当てられるので、内部的に同質の電極パターンを接続できるようになる。図１２は、スルーホール部の形成例を示した断面図である。各層のランドＲ１〜Ｒ４は、スルーホール内に充填される電極材料によって接続される。このようにすると、各層の主電極ＩＥへの給電点を上部表面層に引き出すことができる。
【０１３９】
次に、図１３Ａにおいて、先に電極材料が印刷された９枚のフィルム状圧電体１００’を熱圧着して積層状のグリーンシート（積層素材）１００”を形成する。このときの熱加圧条件は、温度が６０℃乃至１００℃程度であって、加圧力は１００ｋｇ／ｃｍ2程度であって、熱圧着時間は数十分程度である。
【０１４０】
その後、図１３Ｂにおいて、先に熱圧着された積層状のグリーンシート１００”を所定の大きさに切断する。例えば、図示しない切断装置を使用してグリーンシート１００”を短冊状に切断する。これは積層圧電体群１４ａ及び積層圧電体群１４ｂ等を得るためである。そして、図１３Ｃにおいて、積層状のグリーンシート１００”を乾燥室１０４に搬入し、その乾燥室１０４でグリーンシート１００”の中からバインダーを除去するようになされる。このときの乾燥条件は、常温又は室内温度を４００℃乃至５００℃程度に維持して、グリーンシート１００”を数十分間程度放置して脱脂する。実際には、炉内で昇温レートをコントロールして数日を要して温度を４００℃乃至５００℃程度にまで温度を上げる。
【０１４１】
また、図１４Ａにおいて、先にバインダーが除去された積層状のグリーンシート１００”を焼成装置１０６に搬入して焼成する。このときの焼成条件は、焼成温度が１０００℃乃至１２００℃程度で、焼成時間は６０分程度である。このときも脱脂処理を同様にして、焼成炉内で昇温レートをコントロールして数日を要して温度を１０００℃乃至１２００℃程度にまで温度を上げる。
【０１４２】
その後、図１４Ｂにおいて、先に焼成された積層状のグリーンシート１００”を砥石１０７で切断して個々の積層圧電体群１４ａ、１４ｂを形成する。４０は砥石１０７の軌跡である。砥石１０７はグリーンシート１００”の表裏を一周りするようにして切断される。これにより、図１４Ｃに示すような積層圧電体群１４ａが得られる。積層圧電体群１４ｂには、積層圧電体群１４ａが使用される。
【０１４３】
そして、図１５Ａにおいて、所定の大きさの中央電極１３を準備すると共に、この中央電極１３の両側に積層圧電体群１４ａ，１４ｂを接着する。このとき、中央電極１３の一方の面に積層圧電体群１４ａを接着し、中央電極１３の他方の面に積層圧電体群１４ｂを接着する。積層圧電体群１４ｂは、積層圧電体群１４ａと反対向き、つまり、各層の主電極ＩＥへの給電点が引き出された上部表面層が下に向くように貼り合わされる。接着材には、エポキシ樹脂やＵＶ接着剤が使用される。
【０１４４】
その後、図１５Ｂにおいて、圧電アクチュエータあるいは力検出センサとして機能させるために必要な引き出し線Ｌ１〜Ｌ７を表面に設けられた引出し電極（ランド）に半田付けする。積層圧電体群１４ａのランドＲ１は端子１６ａとなる。この端子１６ａには引き出し線Ｌ１が接合される。ランドＲ２は端子１６ｂとなる。端子１６ｂには引き出し線Ｌ２が接合される。ランドＲ３は端子１６ｃとなる。端子１６ｃには引き出し線Ｌ３が接合される。中央電極１３には端子１６ｄが設けられる。端子１６ｃには引き出し線Ｌ４が接合される。
【０１４５】
積層圧電体群１４ｂのランドＲ３は、端子１６ｅとなる。端子１６ｅには引き出し線Ｌ５が接合される。そのランドＲ２は、端子１６ｆとなる。端子１６ｆには引き出し線Ｌ６が接合される。そのランドＲ１は、端子１６ｇとなる。端子１６ｇには引き出し線Ｌ７が各々接合される。これにより、図１５Ｂに示すような多機能圧電アクチュエータ１００が完成する。その後、必要に応じて圧電素子の分極処理を行う。
【０１４６】
このように、第３の実施例に係る多機能圧電アクチュエータ１００の製造方法によれば、上部表面電極１１と、下部表面電極１２と、中央電極１３と、１６層の電極ＩＥ１〜ＩＥ１６とを有した積層体を形成し、その後、積層体を電気的に分割して、少なくとも、３個の積層圧電体群１４ａ、１４ｂ、１４ｃを画定し、画定後の積層圧電体群１４ｃの中央に位置する圧電体＃９、＃１０から中央電極１３を引出し、この中央の積層圧電体群１４ｃの両側に位置する他の積層圧電体群１４ａ、１４ｂの圧電体＃５、＃６から他の電極ＩＥ５、ＩＥ６を引き出すようになされる。
【０１４７】
従って、圧電バイモルフ型のアクチュエータと力検出センサとを同一の構造体内に構成することができる。しかも、各層の主電極ＩＥへの給電点を上部表面層及び下部表面層に引き出すことができる。このことで、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用可能な低電圧駆動型の多機能アクチュエータ１００を製造することができる。これにより、圧電アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、電子機器のコンパクト化を図ることができる。
【０１４８】
第３の実施例では、初めからアクチュエータ機能及びセンサ機能を多機能圧電アクチュエータ１００に組み込む場合について説明したが、これに限られることはない。例えば、他の機能として電荷蓄積機能等を積層体に組み込む場合が生じたときは、図１６Ａ〜Ｇに示すような７種類の電極パターンＰ１〜Ｐ７を形成できるスクリーンを予め準備するとよい。図１６Ａ〜Ｇに示す電極パターンＰ１〜Ｐ７は、７層の主電極ＩＥのいずれもランドＲ１〜Ｒ７を介して上部表面層に引出し可能となるものである。しかも、ランドＲ１〜Ｒ７間を任意に短絡することで、プログラマブルに電極を接続できるようになり、多機能を組み込むことができる。
【０１４９】
図１７Ａは他のフィルム状圧電体の積層例を示す斜視図である。図１７Ａに示すランドＲ１〜Ｒ７は、電極パターンＰ１の上部表面層に引き出されたものである。図１７Ｂは、他のフィルム状圧電体に係るスルーホール部の形成例を示した断面図である。各層のランドＲ１〜Ｒ７は、スルーホール内に充填される電極材料によって接続される。このようにすると、７層の主電極ＩＥへの給電点を全て電極パターンＰ１の上部表面層に引き出すことができる。
【実施例４】
【０１５０】
図１８Ａ及びＢは、第４の実施例としての第１の入出力装置を応用した携帯端末装置２００’の構成例を示す斜視図である。
図１８Ａに示す携帯端末装置（ＰＤＡ）２００は電子機器の一例であり、本発明に係る第１の入出力装置６０’を有している。携帯端末装置２００’は、各種電子機器のリモートコントローラ（以下単にリモコンという）や、電子辞書、携帯電話機、デジタルカメラ等に適用して好適である。携帯端末装置２００’は、本体２０を有している。本体２０には複数の機能キー２１〜２８を有しているが、これらの機能キー２１〜２８の他に触覚機能付きの入出力装置６０’を有している。
【０１５１】
入出力装置６０’は、タッチカバー付きの多機能圧電アクチュエータ（第１の圧電複合装置）１を有して構成され、タッチカバー２８に振動的な変位を与える構造になっている。タッチカバー２８は検出電極上を覆うように設けられ、本体２０との境目はくびれ部２９となされている。この部分にダイヤフラム（スプリング）効果を持たせ、筐体を容易に変形させるためである。タッチカバー２８は、絶縁性の樹脂部材で形成される。本体２０の樹脂部材を使用して、筐体の一部を成すように、射出一体成形してもよい。多機能圧電アクチュエータ１は、例えば、本体２０の側面凹部に接着等により取り付けられる。この例では、多機能圧電アクチュエータ１のアクチュエータ機能を使用者に対する触覚提示に使用し、そのセンサ機能を使用者のスイッチＯＮ／ＯＦＦ情報の入力手段として使用する。
【０１５２】
多機能圧電アクチュエータ１は触覚提示情報確定手段を構成し、タッチカバー２８を押下操作する使用者の指３０に触覚を提示すると共に、操作者の指３０の接触位置における、タッチカバー２８に加わる外力を検出して力検出信号（検出電圧Ｖｄ）を出力するように動作する。力検出信号は、タッチカバー２８が押下されたとき、スイッチＯＮ／ＯＦＦ入力情報を確定する（第１の入出力装置）。
【０１５３】
多機能圧電アクチュエータ１は、給電電極２、共通電極６及び検出電極８と、給電電極２と共通電極６との間に接合された圧電素子３と、共通電極６と検出電極８との間に接合された圧電素子７とを備える。多機能圧電アクチュエータ１では、給電電極２と共通電極６との間に所定の電圧が供給され、検出電極８からは、タッチカバー２８に加わる外力に基づく力検出信号が取り出される（第１の圧電複合装置）。つまり、多機能圧電アクチュエータ１は入力手段の一例を構成し、操作体の一例となる操作者の指３０の接触を検出してスイッチＯＮ情報又はＯＦＦ情報を出力するように動作する。例えば、操作者の指３０がタッチカバー２８に触れられ、そこを押下されると、押下力Ｆ’が検出され、スイッチＯＮ情報（又はスイッチＯＦＦ情報）を出力するようになされる。
【０１５４】
図１９は、入出力装置６０’の制御系の構成例を示す回路図である。図１９に示す入出力装置６０’は、多機能圧電アクチュエータ１、タッチカバー２８及び制御装置５０’から構成される。図中、波形状で示す部分はダイヤフラムを有している。タッチカバー２８は検出電極８上の全面を覆うと共に、その周辺はダイヤフラムを介して本体２０に上下動自在に係合される。
【０１５５】
この例で、制御装置５０’はアンプ等のドライバＩＣ５７及びオペアンプ等のコンパレータ５８を有して構成される。ドライバＩＣ５７は給電電極２に接続され、予め上位の制御系から設定された制御信号Ｓinに応じて給電電極２と共通電極６との間に所定の電圧Ｖａを給電する。コンパレータ５８は、検出電極８に接続され、この検出電極８から力検出信号Ｓout（検出電圧Ｖｄ）を検出して上位の制御系に出力する。上位の制御系では、コンパレータ５８から得られる力検出信号Ｓoutに基づいて給電電極２への給電制御を実行する。
【０１５６】
図１８Ａに示した本体２０には表示手段６２が備えられる。表示手段６２は入力情報を表示する。上位の制御系では、表示手段６２に表示された入力項目を選択する操作者の指３０の押下力Ｆ’を検出し、ここで検出された操作者の指３０の押下力Ｆ’に基づいて入力項目が選択されたと判断する。上位の制御系では、図１９に示した検出電極８から得られる力検出信号に基づいて入力項目が選択されたと判断する。その後、上位の制御系は、制御装置５０’へ制御信号Ｓinを出力する。制御装置５０’では、制御信号Ｓinに基づいて給電電極２への給電制御を実行する。この給電制御により、操作者の指３０に触覚刺激を付与するようになされる。
【０１５７】
このように、第４の実施例としての入出力装置６０’を応用した携帯端末装置２００’によれば、触覚提示情報確定手段には本発明に係る多機能圧電アクチュエータ（第１の圧電複合装置）１が応用される。多機能圧電アクチュエータ１は、給電電極２、共通電極６及び検出電極８と、給電電極２と共通電極６との間に接合された圧電素子３と、共通電極６と検出電極８との間に接合された圧電素子７とを有する。これを前提にして、入出力装置６０’は、操作者の指３０の接触位置における押下力Ｆ’を検出してスイッチＯＮ又はＯＦＦ情報を入力する。多機能圧電アクチュエータ１は、タッチカバー２８を押下操作する操作者の指３０に触覚を提示すると共に、当該操作者の指３０の接触位置における押下力Ｆ’を検出してスイッチＯＮ／ＯＦＦ情報を確定するようになされる。
【０１５８】
従って、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する圧電複合装置の一部を情報確定用の力検出センサとして利用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能を同時に使用することができる。しかも、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、入出力装置６０’及び携帯端末装置２００’のコンパクト化を図ることができる。
【実施例５】
【０１５９】
図２０は、第５の実施例としての入出力装置を応用した携帯端末装置２００の構成例を示す斜視図である。
図２０に示す携帯端末装置（ＰＤＡ）２００は電子機器の一例であり、本発明に係る入出力装置６０を有している。携帯端末装置２００は、各種電子機器のリモコンや、電子辞書、携帯電話機、デジタルカメラ等に適用して好適である。携帯端末装置２００は、本体２０を有している。本体２０には複数の機能キー２１〜２８を有しているが、これらの機能キー２１〜２８の他にブラインドタッチ可能な入出力装置６０を有している。
【０１６０】
入出力装置６０は、タッチパネル６１や、表示手段６２、４つの多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄ等を有して構成され、タッチパネル６１に振動的な変位を与える構造になっている。タッチパネル６１は入力手段の一例を構成し、操作体の一例となる操作者の指３０の接触位置を検出して入力情報を出力するように動作する。例えば、操作者の指３０が表示手段５２に表示されたアイコン等を選択してそこに触れると入力情報を出力するようになされる。
【０１６１】
表示手段６２には、メニュー画面やアイコンボタン等の入力項目が表示される。表示手段６２には液晶表示装置やＥＬ（エレクトロルミネッセンス）素子が使用される。多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄは触覚提示情報確定手段を構成し、タッチパネル６１を操作する使用者の指に触覚を提示すると共に、操作者の指３０の接触位置における、タッチパネル６１に加わる外力を検出して力検出信号を出力するように動作する。
【０１６２】
力検出信号は、タッチパネル６１で選択された入力情報を確定するようになされる。入出力装置６０には多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄが応用される。この例では、多機能圧電アクチュエータ１００のアクチュエータ機能を使用者に対する触覚提示に使用し、そのセンサ機能を使用者の入力情報収集手段として使用する（第２の入出力装置）。
【０１６３】
図２１は、第５の実施例に係る携帯端末装置２００における入出力装置６０のタッチパネル６１、表示手段６２、多機能圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂを含む構成例を示す断面図である。タッチパネル６１の下方には表示手段６２が設けられ、この表示手段６２に表示される入力項目は、タッチパネル６１を透過して使用者に提示される構造である。
【０１６４】
支持フレーム７１の内側には、表示面が露出するように表示手段６２が配置され、その支持フレーム７１上の４隅（図中では２つのみを示す）には、多機能圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂ等が配置されている。左側の多機能圧電アクチュエータ１００ａは、支持フレーム７１上の２つの支持部７３ａ及び７３ｂを枕にして配置され、当該アクチュエータ１００ａの中央部には支持部７３ｃが設けられている。支持部７３ａは当該アクチュエータ１００ａの上端部７２ｂの背面側に配置され、支持部７３ｂは端子１６に隣接して配置される。端子１６は、図１５Ｂに示した端子１６ａ〜１６ｇを構成する。
【０１６５】
右側の多機能圧電アクチュエータ１００ｂは、支持フレーム７１上の２つの支持部７４ａ及び７４ｂを枕にして配置され、当該アクチュエータ１００ｂの中央部には支持部７４ｃが設けられている。支持部７４ａは当該アクチュエータ１００ｂの上端部７２ｂの背面側に配置され、支持部７４ｂは端子１６に隣接して配置される。端子１６は、図１５Ｂに示した端子１６ａ〜１６ｇを構成する。
【０１６６】
支持部７３ｃ及び７４ｃ上にはタッチパネル６１が配置される。タッチパネル６１は、上部逆Ｌ型の側面支持部材７０によって支持フレーム７１に固定されている。タッチパネル６１と側面支持部材７０の上端部７０ａ、７０ｂとの間には、シール部材７０ａ及び７０ｂが挟み込まれている。支持部７３ａ〜７３ｃ、支持部７４ａ〜７４ｃは、振動伝達機構６４を構成する。
【０１６７】
各々の多機能圧電アクチュエータ１００ａ、１００ｂには、制御装置５０が接続されている。例えば、当該アクチュエータ１００ａの端子１６には、図１５Ｂに示した７本の引き出し線Ｌ１〜Ｌ７が接続される。この引き出し線Ｌ１〜Ｌ７は制御装置５０に接続される。また、多機能圧電アクチュエータ１００ｂの端子１６には、図１５Ｂに示した７本の引き出し線Ｌ１〜Ｌ７が接続される。この引き出し線Ｌ１〜Ｌ７も制御装置５０に接続される。
【０１６８】
制御装置５０は、多機能圧電アクチュエータ１００ａに対して引き出し線Ｌ１〜Ｌ７を通じてアクチュエータとして機能する積層圧電体群１４ａ、１４ｂに指令電圧（アクチュエータ駆動電圧）Ｖａを加える。このときの曲げ変形（Ｒ）をタッチパネル６１のＺ方向の変位Ｕに変換するようになされる。例えば、制御装置５０は、アクチュエータ駆動電圧Ｖａを発生して、多機能圧電アクチュエータ１００ａに接続された引き出し線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ６、Ｌ７を通じて、図６に示した端子１６ａ、１６ｂ、１６ｆ、１６ｇを介して積層圧電体群１４ａ及び積層圧電体群１４ｂの圧電体＃１〜＃５及び圧電体＃１４〜＃１８に給電すると、中央電極１３を基準にして、積層圧電体群１４ａが伸長し、積層圧電体群１４ｂが収縮するようにして振動する。従って、多機能圧電アクチュエータ１００ａをアクチュエータ機能として動作させることができる。
【０１６９】
また、制御装置５０は、多機能圧電アクチュエータ１００ｂに対して引き出し線Ｌ１〜Ｌ７を通じてアクチュエータとして機能する積層圧電体群１４ａ、１４ｂに指令電圧Ｖａを加える。このときの曲げ変形（Ｒ）をタッチパネル６１のＺ方向の変位Ｕに変換するようになされる。例えば、制御装置５０は、アクチュエータ駆動電圧Ｖａを発生して、多機能圧電アクチュエータ１００ｂに接続された引き出し線Ｌ１、Ｌ２、Ｌ６、Ｌ７を通じて、図６に示した端子１６ａ、１６ｂ、１６ｆ、１６ｇを介して積層圧電体群１４ａ及び積層圧電体群１４ｂの圧電体＃１〜＃５及び圧電体＃１４〜＃１８に給電すると、中央電極１３を基準にして、積層圧電体群１４ａが伸長し、積層圧電体群１４ｂが収縮するようにして振動する。従って、多機能圧電アクチュエータ１００ｂをアクチュエータ機能として動作させることができる。
【０１７０】
図２２Ａ及びＢは、入出力装置６０におけるタッチパネル押下時の動作例を示す断面図である。図２２Ａに示す支持部７３ｃは、使用者の指３０がタッチパネル６１を押し、図２２Ｂに示す波線円内図で、その押し下げ力Ｆによって多機能圧電アクチュエータ１００が曲げ変形（Ｒ）をするときの支点になっている。多機能圧電アクチュエータ１００ａ等では、図６に示したセンサ機能する積層圧電体群１４ｃで力検出電圧Ｖｄ（電圧信号）が発生する。
【０１７１】
例えば、積層圧電体群１４ｃの圧電体＃７〜＃１２に対して外力が加わると、引き出し線Ｌ３及び引き出し線Ｌ３に力検出電圧Ｖｄが発生する。この力検出電圧Ｖｄは、制御装置５０に出力される。制御装置５０では、例えば、力検出電圧Ｖｄが検出され、力検出信号Ｓoutとして上位の制御系に出力するようになされる。従って、多機能圧電アクチュエータ１００のアクチュエータ機能を維持しつつ力検出センサとしても動作させることができる（図６参照）。
【０１７２】
図２３は、携帯端末装置２００の主要部の構成例を示すブロック図である。図２３に示す携帯端末装置２００は、制御装置５０及び入出力装置６０を有している。制御装置５０は、例えば、アナログ・デジタル（以下Ａ／Ｄという）コンバータ５１、デジタル／アナログ（以下Ｄ／Ａという）コンバータ５２、メモリ５３、プロセッサ５４、ＣＰＵ５５及び電流アンプ５６から構成される。
【０１７３】
入出力装置６０は、タッチパネル６１、表示手段６２及び振動発生手段６３から構成される。タッチパネル６１はメニュー画面やアイコンボタン等の入力項目が押下されたとき、例えば、座標入力位置情報を構成する操作データＤ３をＣＰＵ５５に出力する。表示手段６２は、ＣＰＵ５５から出力される表示データＤ２に基づいてメニュー画面やアイコンボタン等の入力項目を表示する。
【０１７４】
この例で、入出力装置６０には振動発生手段６３が備えられる。振動発生手段６３は、４つの多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄ、図２１に示した振動伝達機構６４等を有している。多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄ等は制御装置５０に接続される。制御装置５０は、多機能電圧アクチュエータ１００ａ〜１００ｄの、図６に示した積層圧電体群１４ｃの中央電極１３から得られる力検出電圧Ｖｄに基づいて積層圧電体群１４ａ、１４ｂの主電極ＩＥへの給電制御を実行する。
【０１７５】
多機能電圧アクチュエータ１００ａ〜１００ｄには、Ａ／Ｄコンバータ５１が接続され、力検出電圧ＶｄをＡ／Ｄ変換してデジタルの力検出データＤｄを出力する。Ａ／Ｄコンバータ５１にはプロセッサ５４が接続され、ＣＰＵ５５の演算制御を補助するように動作する。例えば、プロセッサ５４はＡ／Ｄコンバータ５１から力検出データＤｄを入力し、この力検出データＤｄに基づいて振動波形パターンを決定し、パターン決定データＤｄ’をＣＰＵ５５に通知する。プロセッサ５４にはデジタル信号処理装置（以下ＤＳＰという）が使用される。
【０１７６】
プロセッサ５４にはメモリ５３が接続され、各種振動波形パターンデータＤ１が格納されている。例えば、操作受け付けを示すアクナレッジ波形パターンＰ１０、各種触覚波形を与える振動制御波形パターンＰ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４が格納される。振動制御波形パターンＰ１１は、クリック感、例えば、剛性感を発生するいわゆる矩形波パターンである。振動制御波形パターンＰ１２は、ハートビートのようなリズム感覚を感じるようなデジタル波形パターンである。振動制御波形パターンＰ１３は、連続的な動きを発生する動作感を感じるような波形パターンである。振動制御波形パターンＰ１４は、普通のタッチパネル面の反応、すなわち、ほぼ一定の振動変位を与えるパターンである。
【０１７７】
プロセッサ５４には、メモリ５３の他にＣＰＵ５５が接続され、操作データＤ３及びパターン決定データＤｄ’に基づいて振動波形パターン読み出しを決定する。ＣＰＵ５５はプロセッサ５４にパターン読出許可命令Ｄｃを出力する。プロセッサ５４は、パターン読出許可命令Ｄｃに基づいてメモリ５３から振動波形パターンデータＤ１を読み出してＤ／Ａコンバータ５２にセットする。
【０１７８】
プロセッサ５４には、Ｄ／Ａコンバータ５２が接続され、プロセッサ５４によって読み出され振動波形パターンデータＤ１をＤ／Ａ変換した後に、アナログの振動制御信号Ｓａを電流アンプ５６に出力する。電流アンプ５６は、振動制御信号Ｓａに基づいてアクチュエータ駆動電圧（指令電圧）Ｖａを発生する。駆動電圧Ｖａは、多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄでアクチュエータとして機能する積層圧電体群１４ａ、１４ｂに供給される。なお、プロセッサ５４、Ｄ／Ａコンバータ５２及び電流アンプ５６は、図７に示したアクチュエータ制御手段１５を構成する。
【０１７９】
このように、プロセッサ５４は、表示手段６２に表示された入力項目を選択する使用者の指３０の力Ｆを検出し、ＣＰＵ５５は、プロセッサ５４が検出した使用者の指３０の力に基づいて入力項目が選択されたと判断する。例えば、ＣＰＵ５５は、プロセッサ５４を介して、プロセッサ積層圧電体群１４ｃの中央電極１３から得られる力検出電圧Ｖｄに基づいて入力項目が選択されたと判断し、その後、プロセッサ５４を介して、積層圧電体群１４ａ及び１４ｂの主電極ＩＥへの給電制御を実行することで、使用者の指３０に触覚刺激を付与する（触覚によるアクナレッジ方法）。
【０１８０】
続いて、携帯端末装置２００の制御例について説明をする。図２４は、携帯端末装置２００における動作例を示す構成図である。この例では、入出力装置６０内の多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄ等をアクチュエータとして機能させる場合、これらの力検出センサとして機能させる場合、及び、これらを一連に動作させる場合の３つに分けてその説明をする。
【０１８１】
［アクチュエータ機能］
図２４に示す表示手段６２には、メニュー画面が表示され、この例では、そのメニュー画面に４つのアイコン３１〜３４が表示される場合である。使用者は、その４つのアイコン３１〜３４のいずれかを選択する場合を前提とする。
【０１８２】
図２４において、使用者の指３０がメニュー画面に表示されたアイコン３１、３２、３３又は３４上をタッチパネル６１を介して触れると、その触れた位置の座標位置情報が操作データＤ３となってＣＰＵ５５に出力される。ＣＰＵ５５は、使用者の指３０が触れられたアイコン、例えば、アイコン３１に対応する振動制御波形パターンＰ１１を特定する。ＣＰＵ５５は、アイコン３１に対応する振動制御波形パターンＰ１１をメモリ５３から読み出すようにプロセッサ５４を制御する。
【０１８３】
プロセッサ５４は、メモリ５３から振動制御波形パターンＰ１１を与える振動波形パターンデータＤ１を読み出してＤ／Ａコンバータ５２にセットする。Ｄ／Ａコンバータ５２は、プロセッサ５４によって読み出され振動波形パターンデータＤ１をＤ／Ａ変換した後に、アナログの振動制御信号Ｓａを電流アンプ５６に出力する。電流アンプ５６は、振動制御信号Ｓａに基づいてアクチュエータ駆動電圧（指令電圧）Ｖａを発生する。当該駆動電圧Ｖａは、多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄでアクチュエータとして機能する積層圧電体群１４ａ、１４ｂに供給される。これにより、タッチパネル面ではアイコン３１に対応したクリック感のある振動が発生し、使用者の指３０に触覚刺激として提示される。
【０１８４】
アイコン３２に触れた場合は、タッチパネル面において、振動制御波形パターンＰ１２に基づくハートビートのようなリズム感覚を感じるような振動が発生し、使用者の指３０に触覚刺激として提示される。また、アイコン３３に触れた場合は、タッチパネル面において、振動制御波形パターンＰ１３に基づく連続的な動きを発生する動作感を感じるような振動が発生し、使用者の指３０に触覚刺激として提示される。アイコン３４に触れた場合は、振動制御波形パターンＰ１４に基づく普通のタッチパネル面の反応、すなわち、ほぼ一定の振動変位を与えるのみである。
【０１８５】
また、使用者が指先をタッチパネル面から離したり、又は、タッチパネル面上をスライドさせ、アイコン３１等が表示されているエリアから外れた場合は、随時、タッチパネル６１からＣＰＵ５５へ出力されるの座標位置情報により、ＣＰＵ５５がアイコンタッチ有無を判断して、多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄに対する指令電圧Ｖａをリセットするようになされる。このリセット動作によって、タッチパネル面の振動は停止する。このように、使用者は、アイコン３１や、３２、３３、３４等を眼で確認しなくても、タッチパネル面に触れることにより、自分がどのアイコン３１、３２、３３又は３４を選択しようとしているかを知ることができる。このように、多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄ等をアクチュエータ機能として動作させることができる。
【０１８６】
［力検出センサ機能］
図２４において、使用者がタッチパネル上に指先を接触させると、タッチパネル６１が受ける押圧力Ｆにより多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄは変形し、力検出センサとして機能する積層圧電体群１４ｃに力検出電圧Ｖｄが生じる（図２２Ａ，Ｂ参照）。上述の方法で使用者が自分が選択したいアイコン上に、自分の指３０があると知ったとき、使用者が例えば、そのアイコン３１等を選択するために、更に強くタッチパネル６１を押し込むようになされる。この押し込み操作により、力検出センサとして機能する積層圧電体群１４ｃには、より大きな力検出電圧Ｖｄが生じる。
【０１８７】
この力検出電圧Ｖｄは、Ａ／Ｄコンバータ５１に出力される。Ａ／Ｄコンバータ５１は、力検出電圧ＶｄをＡ／Ｄ変換してデジタルの力検出データＤｄを出力する。力検出データＤｄは、Ａ／Ｄコンバータ５１からプロセッサ５４に出力される。プロセッサ５４は、Ａ／Ｄコンバータ５１から力検出データＤｄを入力し、この力検出データＤｄに基づく被比較レベルと、予め設定された閾値レベルとを随時比較するようになされる。
【０１８８】
力検出データＤｄに基づく被比較レベルが閾値レベルを越える場合、ＣＰＵ５５は、使用者がアイコン３１等を選択（押下）した状態（場合）であると判別する。この被比較レベルが閾値レベルを越えない場合は、使用者がアイコン３１等を探している状態であると判別する。これにより、多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄ等を力検出センサとしても動作させることができる。
【０１８９】
［アクチュエータ及び力検出センサの一連の動作例］
図２５Ａ〜Ｃは、入出力装置６０における一連の動作例及び波形例を示す図である。図２５Ｂ及びＣにおいて、横軸は時刻ｔ及び指３０の接触位置Ｘである。縦軸は振動制御波形パターンＰ１０〜Ｐ１３に基づくアクチュエータ駆動電圧Ｖａ及び力検出電圧Ｖｄの合成値［Ｖ］である。
【０１９０】
第５の実施例では、使用者がアイコン３１上を左側から右側にスライドしてアイコン３３を探し、それを選択する場合を例に挙げる。この場合の多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄの一連の働きを、具体的な振動制御波形パターンＰ１０〜Ｐ１３に基づくアクチュエータ機能と、力検出センサ機能で検出される力検出電圧Ｖｄとを用いて説明をする。
【０１９１】
図２５Ａにおいて、使用者は、図中（イ）の位置、すなわち、開始点（イ）を起点に、アイコン３１の左端部から所望のアイコン３３を探し出すために、右矢印の方向に、使用者の指３０をタッチパネル６１上にスライドする。所望のアイコン３３上に指３０が到達した時点（位置）で選択動作を行う。
【０１９２】
これらを操作条件にして、まず、開始点（イ）において、すなわち、時刻ｔ０では、使用者がアイコン３１、３３のいずれにも触れていない状態なので、図２５Ｂに示すアクチュエータ駆動電圧Ｖａのレベルは０である。これは、タッチパネル面が振動制御波形パターンＰ１１等に基づくアクチュエータ駆動電圧Ｖａに比例して変位するが、このときは当該駆動電圧Ｖａが０で振動がないためである。この場合、使用者は何も感じないのである。一方で力検出電圧Ｖｄとしては、使用者がタッチパネル面に軽く指３０を触れているだけなので、それに応じた力検出電圧Ｖｄが現れる。このときの力検出電圧Ｖｄは、図２５Ｃに示すように閾値を下回る電圧である。
【０１９３】
次に、使用者が指３０をスライドさせ、時刻ｔ１で位置ｘ１のアイコン３１上に到達すると、プロセッサ５４は、メモリ５３から予め定義された振動制御波形パターンＰ１１をＤ／Ａコンバータ５２にセットする。Ｄ／Ａコンバータ５２では、プロセッサ５４によって読み出され振動波形パターンデータＤ１をＤ／Ａ変換した後に、アナログの振動制御信号Ｓａを電流アンプ５６に出力する。電流アンプ５６は、振動制御信号Ｓａに基づいてアクチュエータ駆動電圧（指令電圧）Ｖａを発生する。当該駆動電圧Ｖａは、多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄでアクチュエータとして機能する積層圧電体群１４ａ、１４ｂに供給される。これにより、タッチパネル面ではアイコン３１に対応したクリック感のある振動が発生し、使用者の指３０に触覚刺激として提示される。
【０１９４】
この際の力検出電圧Ｖｄについては、使用者がタッチパネル６１に触れていることによる力検出電圧と、振動制御波形パターンＰ１１によるアクチュエータ１００ａ〜１００ｄ等の変形によるアクチュエータ駆動電圧Ｖａとを重畳させた力検出データＤｄになる。
【０１９５】
さらに、使用者が指３０を右側に移動させると、時刻ｔ２で位置ｘ２のアイコン３１から外れるので、再び、開始点（イ）と同じ状態になる。この状態は、時刻ｔ３で位置ｘ３のアイコン３３上まで行くと、そのアイコン３３に応じた振動制御波形パターンＰ１３がメモリ５３からＤ／Ａコンバータ５２にセット（出力）される。Ｄ／Ａコンバータ５２では、プロセッサ５４によって読み出され振動波形パターンデータＤ１をＤ／Ａ変換した後に、アナログの振動制御信号Ｓａを電流アンプ５６に出力する。
【０１９６】
電流アンプ５６は、振動制御信号Ｓａに基づいてアクチュエータ駆動電圧（指令電圧）Ｖａを発生する。当該駆動電圧Ｖａは、多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄでアクチュエータとして機能する積層圧電体群１４ａ、１４ｂに供給される。これにより、タッチパネル面では振動制御波形パターンＰ１３に基づく連続的な動きを発生する動作感を感じるような振動が発生し、使用者の指３０に触覚刺激として提示される。
【０１９７】
ここで使用者がこのアイコン３３を選択するために、時刻ｔ４で位置ｘ４のタッチパネル面を押し込む。すると、力検出電圧Ｖｄの値は押圧力Ｆに比例して大きくなる。この力検出電圧Ｖｄの値が予め設定してある、図２５Ｃに示す閾値Ｖthを超えたとき、ＣＰＵ５５は、使用者による選択がなされたと判断する。この判断をしたＣＰＵ５５は、使用者による操作を受け付けたことを示すアクナレッジ波形パターンＰ１０をメモリ５３から読み出してＤ／Ａコンバータ５２に出力する。これによって、アクナレッジ波形パターンＰ１０に基づいて急峻に立ち上るような振動が発生し、使用者は自分の選択行為がＣＰＵ５５に受け付けられたことを知る（確認）することができる。
【０１９８】
このように、第５の実施例としての携帯端末装置２００によれば、本発明に係る入出力装置６０が応用され、この入出力装置６０には、本発明に係る多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄが応用される。多機能圧電アクチュエータ１００ａ〜１００ｄは、使用者の指３０の接触押下位置における力Ｆを検出してアクナレッジ情報を入力すると共に、タッチパネル６１を操作する使用者の指３０に触覚を提示するようになされる。
【０１９９】
従って、圧電バイモルフ型のアクチュエータとして機能する多機能圧電アクチュエータ１００の一部を力検出センサとして使用できるので、アクチュエータ機能と力検出センサ機能とを同時に使用することができる。しかも、力検出センサ機能をクローズドループ制御に応用する場合、力検出センサとアクチュエータ機能とが機械的に同一構造体にあり、また、電気的には、独立しているので、非常に最適な制御を実現できるようになった。
【０２００】
また、従来方式のようにアクチュエータそのものを力検出センサとして用いる場合に比較して、アクチュエータに対する指令電圧Ｖａと力検出センサからの力検出電圧Ｖｄを電気的に分離する必要がないことから、アクチュエータ制御回路が簡単で安価に構成できるようになった。これにより、アクチュエータと力検出センサとを個別に設ける場合に比べて取り付けスペースの共有化が図られ、入出力装置６０や携帯端末装置２００の小型化及びコストダウンを図ることができる。
【０２０１】
例えば、使用者が、携帯端末装置２００を操作する力Ｆの検出に力検出センサ機能を使う場合は、使用者に触覚で情報を伝える（メニューやボタンの種類等）ことと、使用者がメニュー画面で、どのアイコン等を選択するかという入力処理を同一の構造体の多機能圧電アクチュエータで実現できるようになった。
【０２０２】
なお、使用者の操作は、タッチパネル６１を触っただけでアイコンボタンの種類等を判断し、適当なものを選択するというもので、表示画面を注視することが必要ない、いわゆる「ブラインド操作」である。これは特に、車載に携帯端末装置２００を応用した場合、運転操作を視覚的に妨げることがないので使用者の安全に寄与する。
【０２０３】
また車載機器に限らず、近年にみられる放送や映像配信の多チャンネル化により操作が複雑になった大型テレビ等の操作リモコンに「ブラインド操作」を応用すれば、メイン設定画面から眼をそらすことなく、手元で複雑な操作を実行することが可能となるので、入出力装置６０や携帯端末装置２００の操作性が向上する。
【産業上の利用可能性】
【０２０４】
この発明は、触覚入力機能付きの携帯電話機や、デジタルカメラ、携帯端末装置、リモートコントローラ等に適用して極めて好適である。
【図面の簡単な説明】
【０２０５】
【図１】Ａ及びＢは、本発明に係る第１の実施例としての多機能圧電アクチュエータ１の構成例を示す斜視図及び断面図である。
【図２】多機能圧電アクチュエータ１のフィードバック制御例を示すブロック図である。
【図３】多機能圧電アクチュエータ１の形成例（その１）を示す工程図である。
【図４】多機能圧電アクチュエータ１の形成例（その２）を示す工程図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、第２の実施例としての多機能圧電アクチュエータ（結線固定型）１０の構成例を示す図である。
【図６】第３の実施例としての結線可変型の多機能圧電アクチュエータ１００の断面の構成例及びその内部結線例を示す図である。
【図７】（Ａ）及び（Ｂ）は、多機能圧電アクチュエータ１００の制御系の構成例を示すブロック図である。
【図８】多機能圧電アクチュエータ１００のフィードバック制御例を示すブロック図である。
【図９】多機能圧電アクチュエータ１００の形成例（その１）を示す工程図である。
【図１０】多機能圧電アクチュエータ１００の形成例（その２）を示す工程図である。
【図１１】それを補足する電極パターン例を示す上面図である。
【図１２】それを補足するフィルム状圧電体１００’の積層例を示す断面図である。
【図１３】多機能圧電アクチュエータの形成例（その３）を示す工程図である。
【図１４】多機能圧電アクチュエータの形成例（その４）を示す工程図である。
【図１５】多機能圧電アクチュエータの形成例（その５）を示す工程図である。
【図１６】（Ａ）〜（Ｇ）は、７種類の電極パターンＰ１〜Ｐ７の形成例を示す図である。
【図１７】（Ａ）及び（Ｂ）は、他のフィルム状圧電体の積層例及びそのスルーホール部の形成例を示す図である。
【図１８】（Ａ）及び（Ｂ）は、第４の実施例としての第１の入出力装置６０’を応用した携帯端末装置２００’の構成例を示す斜視図である。
【図１９】入出力装置６０’の制御系の構成例を示す回路図である。
【図２０】第５の実施例としての第２の入出力装置６０を応用した携帯端末装置２００の構成例を示す斜視図である。
【図２１】入出力装置６０のタッチパネル６１、表示手段６２、多機能圧電アクチュエータ１００ａ，１００ｂを含む構成例を示す断面図である。
【図２２】（Ａ）及び（Ｂ）は、入出力装置６０におけるタッチパネル押下時の動作例を示す断面図である。
【図２３】携帯端末装置２００の主要部の構成例を示すブロック図である。
【図２４】携帯端末装置２００における動作例を示す構成図である。
【図２５】（Ａ）〜（Ｃ）は、入出力装置６０における一連の動作例及び波形例を示す図である。
【図２６】従来例に係る多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００の構造例を示す斜視図である。
【図２７】多層圧電バイモルフ型アクチュエータ３００の積層構造例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０２０６】
１，１０，１００，１００ａ〜１００ｄ・・・多機能圧電アクチュエータ、１１・・・上部表面電極（引出し電極）、１２・・・下部表面電極（引出し電極）、１３・・・中央電極（引出し電極）、１４ａ〜１４ｃ・・・積層圧電体群（第１〜第３の積層体）、１５・・・アクチュエータ制御手段、１７・・・検出手段、１７’・・・検出演算部（検出手段）、５０，５０’・・・制御装置、５１・・・Ａ／Ｄコンバータ、５２・・・Ｄ／Ａコンバータ、５３・・・メモリ、５４・・・プロセッサ、５５・・・ＣＰＵ、５６・・・電流アンプ、５７・・・ドライバＩＣ、６０，６０’・・・入出力装置、６１・・・タッチパネル（入力手段）、６２・・・表示手段、６３・・・振動発生手段、６４・・・振動伝達機構、１００’，１００”・・・フィルム状圧電体、２００，２００’・・・携帯端末装置（電子機器）
【図１】
2006048302.tif 000003
【図２】
2006048302.tif 000004
【図３】
2006048302.tif 000005
【図４】
2006048302.tif 000006
【図５】
2006048302.tif 000007
【図６】
2006048302.tif 000008
【図７】
2006048302.tif 000009
【図８】
2006048302.tif 000010
【図９】
2006048302.tif 000011
【図１０】
2006048302.tif 000012
【図１１】
2006048302.tif 000013
【図１２】
2006048302.tif 000014
【図１３】
2006048302.tif 000015
【図１４】
2006048302.tif 000016
【図１５】
2006048302.tif 000017
【図１６】
2006048302.tif 000018
【図１７】
2006048302.tif 000019
【図１８】
2006048302.tif 000020
【図１９】
2006048302.tif 000021
【図２０】
2006048302.tif 000022
【図２１】
2006048302.tif 000023
【図２２】
2006048302.tif 000024
【図２３】
2006048302.tif 000025
【図２４】
2006048302.tif 000026
【図２５】
2006048302.tif 000027
【図２６】
2006048302.tif 000028
【図２７】
2006048302.tif 000029