(57)【要約】【課題】  複数素子駆動装置を、小型軽量化するとともに応答性を向上させる。【解決手段】  複数素子駆動装置２２では、磁石固定板１の上面に複数の磁石３を二次元配置している。隣り合う磁石同士は、逆の極性を有する。磁石の上方には中心ヨーク１０が取り付けられており、中心ヨークには上部に駆動素子６が取り付けられたコイル５が挿入される。駆動素子の位置に対応する位置に穴が形成されたカバー２と側ヨーク７と磁石固定板１とで容器２ｘを形成し、コイルや磁石をこの容器内に収容する。コイルに通電すると、駆動素子が容器外に突き出す。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器内に複数の磁石を二次元的に固定配置し、各磁石の上方に移動可能にコイルを配置し、このコイルの上面であってほぼ中心部に上下方向に延在する駆動素子を配置し、前記容器の上面にこの駆動素子が通過可能な穴を形成したことを特徴とする複数素子駆動装置。
【請求項２】
前記コイルを前記容器内に収容し、前記駆動素子をコイル上面に固定し、隣り合う前記磁石の上下方向の極性を互いに異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の複数素子駆動装置。
【請求項３】
前記コイルを前記容器内に収容し、前記駆動素子をコイル上面に固定された中空の部材で形成し、この駆動素子の中空部と前記コイルの中心部とに挿入される中心ヨークを前記磁石の上方に取り付け、隣り合う前記磁石の上下方向の極性を互いに異ならせたことを特徴とする請求項１に記載の複数素子駆動装置。
【請求項４】
前記駆動素子が通過する穴が中心部に形成された穴付き磁石を、前記容器の裏面側に取り付け、この穴付き磁石の穴に前記駆動素子を貫通させたことを特徴とする請求項２に記載の複数素子駆動装置。
【請求項５】
前記コイルの近傍に、コイルの上下方向移動に応じて変形する電極と、この電極に接触可能に接続板とを設けたことを特徴とする請求項1ないし４のいずれか１項に記載の複数素子駆動装置
【請求項６】
中心から外側に磁場を掛けられた第１のコイルと、外側から中心に磁場を掛けられた第２のコイルをそれぞれ複数個用いて交互に二次元的に配置し、第１のコイルと第２のコイルの中心軸を互いに平行にし、この複数個の第１、第２のコイルを容器内に収容し、前記第１および第２のコイルのそれぞれに容器外へ突出可能な駆動素子を設けたことを特徴とする複数素子駆動装置。
【請求項７】
磁石のＮ極に吸着させた第１の棒状強磁性体と磁石のＳ極に吸着させた第２の棒状強磁性体を交互に複数本林立配置し、第１の棒状強磁性体に前記第１のコイルを、第２の棒状強磁性体に前記第２のコイルを通し、複数の第１および第２のコイルの少なくともいずれかに通電し、この通電されたコイルに挿入される第１または第２の棒状強磁性体に沿って前記駆動素子を移動させることを特徴とする請求項６に記載の複数素子駆動装置。
【請求項８】
前記容器内に異極が隣り合うように複数の磁石を固定配置し、各磁石の磁極面に巻き取り面がほぼ平行でかつ各磁石の磁極面と中心軸が一致するように前記第１および第２のコイルを配置し、複数の第１および第２のコイルの少なくともいずれかに通電し、この通電されたコイルに取り付けた前記駆動素子を通電されたコイルと同じ中心軸を有する磁石の磁極面にほぼ垂直に移動させることを特徴とする請求項６に記載の複数素子駆動装置。
【請求項９】
前記各磁石の上面側の中心部に棒状強磁性体を設け、前記棒状強磁性体を前記第１および第２のコイルの中心部に挿入したことを特徴とする請求項８に記載の複数素子駆動装置。
【請求項１０】
前記駆動素子を通す穴が形成された穴開き磁石を、この穴開き磁石の下面と前記磁石の上面とが同極になるように前記第１および第２のコイルの上方に配置したことを特徴とする請求項７または請求項９に記載の複数素子駆動装置。
【請求項１１】
移動可能に設けられた複数の駆動素子と、各駆動素子に設けられこの駆動素子を駆動する駆動手段と、各駆動素子に取り付けた前記駆動手段の電極接点と、前記駆動素子が通過可能な案内穴が形成されたガイド板と、このガイド板に固定された固定電極とを有し、この固定電極と前記電極接点を接触させ、前記固定電極から前記電極接点に通電して前記駆動手段が前記駆動素子を前記案内穴を通して移動させることを特徴とする複数素子駆動装置。
【請求項１２】
前記駆動手段はコイルと磁石とを有し、磁石は中心から外側への磁場を掛ける第１の磁石と、前記コイルの外側から中心に磁場を掛ける第２の磁石とを有することを特徴とする請求項１１に記載の複数素子駆動装置。
【請求項１３】
前記固定電極を駆動素子毎に複数設け、複数の固定電極は互いに前記電極接点に接触する範囲が駆動素子の移動方向に異なっており、固定電極に選択的に通電して前記駆動素子の移動量を変化させることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載の複数素子駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の駆動素子を用いる複数駆動装置に係り、特に各々の駆動素子を独立して突出後退駆動する駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の複数の駆動素子を有する駆動装置の例が、特許文献１に記載されている。この公報に記載の駆動装置では、複数の表示素子全体に磁場を作り、各表示素子に取り付けられたコイルに電流を流して各表示素子を独立駆動している。表示素子毎に磁力を閉じ込めるヨークが不要なので、ソレノイドを用いたときよりも小型軽量化を実現できる。
【０００３】
この駆動装置は、次のように構成されている。箱状ヨークの内底に磁石を吸着させ、磁石の上面に板状ヨークを吸着させる。板状ヨークに、棒状のヨークを林立させる。コイルを巻いた筒状の表示素子を、棒状のヨークにかぶせる。コイルの導線は、表示素子ストローク分の余裕を持って、箱状ヨーク内の給電線に固定される。表示素子の先端は、箱状ヨークの上面に開けた穴に通されている。棒状ヨークと箱状ヨークとの間で磁界が発生し、これらの中間に位置するコイルに電流を流すと、コイルが進退する。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−８９８９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１に記載の駆動装置では、箱状ヨークの中心部分と周辺部分で磁界の強さが異なる。そのため、各表示素子に同じ強さの駆動力を与えようとすると、各表示素子の位置により電流量を変えるか、コイルの巻き数を変えるか、ヨークを十分厚いものとすることなどが必要であった。そして、表示素子毎に磁界の強さを計算し、必要な電流量やコイルの巻き数を設定しなければならなかった。なお、ヨークは鉄などの金属であるから、ヨークを厚くすると装置重量が大きくなる。
【０００６】
箱状ヨークを用いると、箱状ヨークの内部と外部では磁界の強さが変化し、コイルが箱状ヨークの内部から外部へ移動するのに伴い駆動力が大きく変化する。コイルの位置に無関係に均一な駆動力を得るためには、コイルの位置に応じて電流量を変えるか、箱状ヨークを厚くしてコイルをヨーク内だけで移動させる必要がある。また、コイルの巻き数を多くして少電流で高出力を得ようとすると、スペースの制限があるからコイル線径を小さくする。表示素子を高密度化すると、細い線径のコイルを稠密に配線する必要があり、組み立て性が低下する。
【０００７】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、複数素子駆動装置を小型軽量化するとともに素子の配置位置による駆動力のムラを低減することにある。本発明の他の目的は、複数素子駆動装置の組み立て性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の特徴は、容器内に複数の磁石を二次元的に固定配置し、各磁石の上方に移動可能にコイルを配置し、このコイルの上面であってほぼ中心部に上下方向に延在する駆動素子を配置し、容器の上面にこの駆動素子が通過可能な穴を形成したものである。
【０００９】
そしてこの特徴において、コイルを容器内に収容し、駆動素子をコイル上面に固定し、隣り合う磁石の上下方向の極性を互いに異ならせるのが好ましい。また、コイルを容器内に収容し、駆動素子をコイル上面に固定された中空の部材で形成し、この駆動素子の中空部とコイルの中心部とに挿入される中心ヨークを磁石の上方に取り付け、隣り合う磁石の上下方向の極性を互いに異ならせるようにしてもよい。
【００１０】
さらに、駆動素子が通過する穴が中心部に形成された穴付き磁石を、容器の裏面側に取り付け、この穴付き磁石の穴に駆動素子を貫通させてもよく、コイルの近傍に、コイルの上下方向移動に応じて変形する電極と、この電極に接触可能に接続板とを設けてもよい。
【００１１】
上記目的を達成する本発明の他の特徴は、中心から外側に磁場を掛けられた第１のコイルと、外側から中心に磁場を掛けられた第２のコイルをそれぞれ複数個用いて交互に二次元的に配置し、第１のコイルと第２のコイルの中心軸を互いに平行にし、この複数個の第１、第２のコイルを容器内に収容し、第１および第２のコイルのそれぞれに容器外へ突出可能な駆動素子を設けたものである。
【００１２】
そしてこの特徴において、磁石のＮ極に吸着させた第１の棒状強磁性体と磁石のＳ極に吸着させた第２の棒状強磁性体を交互に複数本林立配置し、第１の棒状強磁性体に第１のコイルを、第２の棒状強磁性体に第２のコイルを通し、複数の第１および第２のコイルの少なくともいずれかに通電し、この通電されたコイルに挿入される第１または第２の棒状強磁性体に沿って前記駆動素子を移動させるのが好ましい。また、容器内に異極が隣り合うように複数の磁石を固定配置し、各磁石の磁極面に巻き取り面がほぼ平行でかつ各磁石の磁極面と中心軸が一致するように第１および第２のコイルを配置し、複数の第１および第２のコイルの少なくともいずれかに通電し、この通電されたコイルに取り付けた前記駆動素子を通電されたコイルと同じ中心軸を有する磁石の磁極面にほぼ垂直に移動させるようにしてもよい。
【００１３】
さらにまたは、各磁石の上面側の中心部に棒状強磁性体を設け、棒状強磁性体を第１および第２のコイルの中心部に挿入してもよく、駆動素子を通す穴が形成された穴開き磁石を、この穴開き磁石の下面と磁石の上面とが同極になるように第１および第２のコイルの上方に配置してもよい。
【００１４】
上記目的を達成する本発明のさらに他の特徴は、移動可能に設けられた複数の駆動素子と、各駆動素子に設けられこの駆動素子を駆動する駆動手段と、各駆動素子に取り付けた駆動手段の電極接点と、駆動素子が通過可能な案内穴が形成されたガイド板と、このガイド板に固定された固定電極とを有し、この固定電極と電極接点を接触させ、固定電極から電極接点に通電して駆動手段が駆動素子を案内穴を通して移動させるものである。
【００１５】
そしてこの特徴において、駆動手段はコイルと磁石とを有し、磁石は中心から外側への磁場を掛ける第１の磁石と、コイルの外側から中心に磁場を掛ける第２の磁石とを有するのがよく、固定電極を駆動素子毎に複数設け、複数の固定電極は互いに電極接点に接触する範囲が駆動素子の移動方向に異なっており、固定電極に選択的に通電して駆動素子の移動量を変化させるものであってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、駆動素子が有するコイルに掛けられる磁場の方向を隣り合う駆動素子で互いに逆方向にして複数素子駆動装置を構成したので、駆動素子の配置位置による駆動力のばらつきを低減できる。また、固定電極と電極接点とを接触させて給電したので、配線が不要となり、複数素子駆動装置の組み立て性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る複数素子駆動装置のいくつかの実施例を、図面を用いて説明する。
【実施例１】
【００１８】
図１に、複数素子駆動装置２２の縦断面図（同図（ａ））および上面図（同図（ｂ））を示す。天板を形成するケース２と、側板を形成する側面ヨーク７と、底板を形成する磁石固定板１とで箱状に形成された容器２ｘ内には、円柱状の多数の磁石３が整列されて並べられている。磁石３を並べて配置したので、周辺部の磁力は中央部の磁力より若干増加する。側面ヨーク７を用いて、周辺部の磁力の増加を抑制する。隣り合う磁石３同士は、磁極の向きが逆になるように、磁石固定板１に接着剤等で固定されている。円筒形をした磁石３の上面には、円筒の径よりやや小径で強磁性体の内ヨーク１４が配置されており、内ヨーク１４のほぼ軸心部には、上方に延びる中心ヨーク１０が取り付けられている。
【００１９】
中心ヨーク１０を取り囲んで、中心部に穴が形成されたコイル５が、上下方向に移動可能に配置されている。コイル５の上面には中心に穴が形成された円板である鍔状接触部６ａが配置されている。鍔状接触部６ａの穴径よりも大きい外径を有する袋状に形成された駆動素子６が、鍔状接触部６ａの上面に接着剤で取り付けられている。鍔状接触部６ａおよび駆動素子６を中心ヨーク１０に挿し込み、コイル５とともに上下移動させる。コイル５の材質は磁石３に吸着しないものであり、駆動素子６は、磁石３に吸着しないプラスチック製である。
【００２０】
平板または曲面で形成されたケース２には、駆動素子６の位置に対応して穴が形成されており、駆動素子６の先端が、容器２ｘから飛び出ることを可能にしている。ケース２の材質は軽量化のためにはプラスチックがよく、磁気の外部漏洩を防止するには強磁性体がよい。強磁性体        を用いる場合には、中心ヨーク１０からカバー２まで所定距離だけ離すようにする。これは、中心ヨーク１０からカバー２までの距離が近すぎたときに磁力線がカバー２に向かい、駆動素子６の駆動力を低下させるのを防止するためである。
【００２１】
駆動素子６は、電源停止時には容器２ａ内に、保持されている。コイルの導線１１は、コイル５の上下移動にも対応できるゆとりをもって、磁石固定板１に形成した配線穴１２から磁石固定板１の裏側に配した電極線１５および接地電極線１６に接続する（図３参照）。なお、磁石３と隣接磁石３の間には電極線の配線を行う隙間は無く、磁石３や内ヨーク１４の表面に配線を行うと配線の厚み部分の磁場をコイル５の駆動に利用できなくなる。そこで、配線穴１２を通して配線した。このようにすることにより、コイル導線１１の変形による駆動素子６の移動抵抗も減らすことができる。電極線１５と接地電極線１６は制御装置１３に接続されており、制御装置１３からコイルに５に通電して、駆動素子６を駆動する。
【００２２】
磁石固定板１の材質が鉄などの強磁性体であれば、磁力で吸着するので接着剤は不要である。この場合、磁束も集束できるので、磁力の外部への漏れが防止され、駆動素子６の駆動力を大出力化できる。磁気回路は隣り合う磁石間でほぼ閉じるので、磁石固定板１は磁石１個分の磁束を集束できる厚さを有すればよい。例えば、直径７ｍｍで高さ５ｍｍのネオジム磁石を使用する場合には、強磁性体の磁石固定板１の厚さを０．５ｍｍ以下にできる。
【００２３】
磁石３の整列方法を、図２を用いて説明する。第１の磁石３ａの上面がＮ極ならば、隣に配置された第２の磁石３ｂの上面をＳ極にする。このように磁石の極を交互に、碁盤の目状に配置する。磁石３は円柱に限らず、四角柱等も使用できるが、円筒形が最も磁気効率が高い。同一のスペースでできるだけ大きな磁力を得られるように、磁石３、３を密接させる。磁石３、３を接触させて整列すれば、強磁性体の磁石固定板１に吸着させた磁石３に位置ずれが生じにくい。
【００２４】
複数素子駆動装置２２がピンディスプレイであれば、駆動素子６はピンディスプレイの表示素子に力を与えて、情報を伝達する。その際、駆動素子６が表示手段となるように、表示素子としての材質や形状とすれば、別に表示手段を設ける必要がなくなる。内ヨーク１４は、磁石３の磁極面に吸着する。この磁極面の極性は、磁石固定板１に吸着している面とは逆の極性である。内ヨーク１４は磁石３の磁力線を、中心ヨーク１０に誘導しコイル５を通過する磁力線を増やす。これにより、駆動素子６の駆動力が増大する。
【００２５】
磁石３の磁極を内ヨーク１４で大きく覆えば、多くの磁力線をコイル５に誘導できる。しかしながら隣りあう内ヨーク１４や磁石３と接近しすぎると、磁力線が隣の内ヨーク１４や磁石３に向かい、駆動素子６の駆動力が低下するので、適度に間隔を設けている。内ヨーク１４の厚さは、隣りの内ヨーク１４や磁石３との接近面積を減らし、コイル５に誘導する磁力線を増すために薄い方がよい。中心ヨーク１０を林立させると、中心ヨーク１０を垂直に結ぶ磁力線が増し、コイル５を垂直に横切る磁力線が増える。この結果、駆動力が増大する。それとともに、磁石３から遠ざかることによる磁力低下を低減できる。
【００２６】
このように構成した本実施例の複数素子駆動装置２２では、コイル５に電流を流すと、コイル５は中心ヨーク１０に沿って上方に移動する。中心ヨーク１０の長さは、コイル５の移動量に対して十分かつ最小の長さとするのがよい。すなわち、コイル５が最も高い位置まで移動したときに、コイル５の上面と中心ヨーク１０の上面が同じ高さになる程度にする。また、磁石３の磁力を十分大きくすると、コイル５の移動に伴いコイル５に掛かる磁力の変動を抑制できる。
【００２７】
駆動素子６に電流を流した時の動作原理は、以下のとおりである。磁石３のＮ極から垂直方向に放出される磁力線は、隣接する磁石３のＳ極の方向に向きを変えて、隣の磁石のＳ極に垂直に突入する。このとき、磁石３とコイル５の中心軸は一致しているので、コイル５の中心から外側へ向かう磁力線が発生する。内ヨーク１４と中心ヨーク１０を備えているので、磁石３のＮ極から垂直方向に放出された磁力線は、中心ヨーク１０に集まる。そして、中心ヨーク１０を経て、中心ヨーク１０から垂直に放出されコイル５の中心から外側へ向かい、隣りの中心ヨーク１０に入る。
【００２８】
隣接するＳ極側のコイル５には、同様に外側から中心に向かう磁力線が発生する。コイル５の巻線に磁力線と直交する向きの電流が流れると、フレミング左手の法則により、コイル５の中心軸方向の力が発生する。コイル５が中心軸方向に移動すると、駆動素子６が磁石固定板１から外側へ突出する方向に駆動される。逆方向に電流を流せば、駆動素子６が磁石固定板１から内側へ戻る方向に駆動される。
【００２９】
駆動力Ｆ［Ｎ］の大きさは、磁束密度Ｂ［Ｔ］、電流Ｉ［Ａ］、導線の長さＬ［ｍ］に比例する。すなわち、Ｆ＝Ｂ×Ｉ×Ｌであるから、電流量によって駆動力の強さを制御することができる。例えば、直径７ｍｍ、高さ３ｍｍのネオジム磁石と、線径０．０６ｍｍ、巻き数１６９０回、内径２ｍｍ、外径６ｍｍ、高さ５ｍｍのコイルを使用し、中心ヨーク長を５ｍｍにすると、複数素子駆動装置２２の駆動力として、電流０．０２Ａで約０．０４Ｎが得られる。
【００３０】
本実施例で示した複数素子駆動装置２２では、隣り合う極が異極となるように交互に磁石３を配置したので、磁気回路は隣接磁石３、３間でほぼ閉じる。その結果、各コイル５を通過する磁力線は配置した磁石３の１個分であり、並べる磁石の個数にほとんど影響されない。したがって、配置する駆動素子６の本数が異なっても、駆動力をほぼ一定にできる。
【００３１】
図１に示した複数素子駆動装置２２を、触覚刺激通信装置２１に適用したときのブロック図を、図４に示す。触覚刺激通信装置２１は、複数の触覚刺激通信装置２１の間で触覚刺激でコミュニケーションする。触覚刺激通信装置２１は、複数素子駆動装置２２および刺激方法指示手段２３、通信手段２４、電源２５、これらを制御する制御手段２６を有する。
【００３２】
複数素子駆動装置２２は、駆動素子６を進退させて近接対象物に接触触覚刺激を与える。刺激方法指示手段２３は、指で触れた位置や強さを検出する手段を有する。この検出手段は、例えば静電容量センサや重量センサをマトリック状に配置したものである。検出した位置及び強さは、刺激方法情報として通信データ化される。通信手段２４は他の触覚刺激通信装置２１に刺激方法情報を送信するとともに、他の触覚刺激通信装置１からの刺激方法情報を受信する。受信した刺激方法情報に従い、複数素子駆動装置２２が触覚刺激を出力する。
【００３３】
図５に、図４に示した触覚刺激通信装置２１を斜視図で示す。触覚刺激通信装置２１は、掌に載る程度の大きさおよび重量である。触覚刺激通信装置２１の一方の面には刺激方法指示手段２３が、他方の面には複数素子駆動装置２２が設けられている。触覚刺激通信装置２１を、接続ケーブル２８を用いて携帯電話２７に接続する。その際、通信手段２４は携帯電話２７の通信機能を利用して他の触覚刺激通信装置２１と通信する。なお、パソコンに接続してパソコンの通信機能を利用してもよいし、電波や赤外線などを用いて通信手段２４が他の触覚刺激通信装置２１と通信できるようにしてもよい。
【００３４】
図６に、掌上に触覚刺激通信装置２１を置いたときの様子を、断面図で示す。複数素子駆動装置２２を掌側に、刺激方法指示手段２３を上面にして手２９に載せている。触覚刺激通信装置２１の筐体の縁は、手で包むようにして支える。複数素子駆動装置２２から駆動素子６が突出すると、駆動素子６は掌に接触して接触刺激を与える。駆動素子６が後退すると、掌への接触刺激が解除される。
【００３５】
使用者は、図７に示すように触覚刺激通信装置２１の上面に設けた刺激方法指示手段２３の表面を指でなぞる。すると、指で触れた位置及び強さが、所定の通信周期で通信相手の触覚刺激通信装置２１に送信される。通信相手の触覚刺激通信装置２１の複数素子駆動装置２２が作動して、指で触れた位置に対応する駆動素子６が掌側へ突出する。したがって、指で丸の形状になぞれば、相手の手のひらに順次丸の形状の接触刺激が出力される。これにより、文字の通信や意思の伝達が可能になる。優しくなでれば弱い力でなぞった接触刺激が出力され、強く叩けば、強い接触刺激が出力される。
【実施例２】
【００３６】
複数素子駆動装置の他の実施例を、図８に縦断面図（同図（ａ））および上面図（同図（ｂ））で示す。本実施例が、図１に示した実施例と相違するのは、駆動素子６側にも磁石４を配置したことにある。さらに、上下の磁石４、３が形成する隙間であって各コイル５間には、コイル５の上下動を案内するガイド９が上下方向に延びて設けられている。上側の磁石４の軸心部には穴４ｘが形成されており、コイル５に載置した鍔状接触部６ａに取り付けた棒状の駆動素子６がこの穴４ｘを移動可能になっている。
【００３７】
上側の磁石４はカバー２に固定されており、下側の磁石３は磁石固定板１に固定または吸着している。カバー２と磁石固定板１とは、周縁部で固定ねじ８およびナット８ａで固定されている。図９に示すように、上側の磁石４も、隣り合う磁石４と極性は反対になっている。そして、対応する下側の磁石３とも反対の極性になっている。すなわち、上側の磁石４の上面側がＳ極であれば、下側の磁石３の下面もＳ極となるように配置されている。上側の磁石４と下側の磁石は同軸上に配置されている。
【００３８】
隣り合う磁石４は異極となるので、磁石３と同様に、第１の磁石４ａのＮ極から隣接する第２の磁石４ｂのＳ極に磁力線が発生する。これにより、磁石３の磁力線だけが作用する場合に比べ、コイル５の駆動力が増大する。磁石３と磁石４は同極が向かい合うので反発力が発生する。この不具合を解消するために、カバー５と磁石固定板１には、剛性の高い材質のものを使用するとともに、固定ネジ８を用いてカバーと磁石固定板１を固定している。カバー５の材質は鉄などの強磁性体であれば剛性が高く、外部への磁気漏洩を防止できる。また、磁石４をカバー２に固定する際に、接着剤が不要となる。
【００３９】
本実施例では、中心ヨーク１０及び内ヨーク１４の代わりにコイル５を囲うガイド９を使用している。これにより、コイル５は中心ヨーク１０に沿って移動する代わりにガイド９に沿って移動可能になる。なお、配線穴１２をカバー２側に設け、カバー２側で配線している。これにより、コイル５及び駆動素子６の取り付けが容易になり、組み立て性が向上する。
【００４０】
本複数素子駆動装置２２の組み立て方法を、以下に説明する。カバー２の裏面側に上側の磁石４を整列し、この磁石４にガイド９を接着する。次いで、コイル５に鍔状接触部６ａを介して各駆動素子６を接着する。コイル導線１１を配線穴１２に通すとともに、各駆動素子６を下面側から上側の磁石４の中心穴４ｘに通す。コイル５を、ガイド９の枠内に収める。カバー２の穴２ａから引き出されたコイル導線１１を、図示しない電極線に接続する。一方、磁石固定板１の上面に下側の磁石３を整列する。この磁石固定板１と、コイル５および上側の磁石４が取り付けられたカバー２を、磁石３とコイル５が向き合うように位置決めし、固定ネジ８とナット８ａで固定する。
【００４１】
本実施例によれば、中心ヨークが不要なので、駆動素子６を中実部材とすることができ、駆動素子６を細くできる。その結果、上側の磁石４の穴４ｘの径が小さくなり、磁力が増大する。なお、本実施例において、コイル５の上下移動を容易にするために中心ヨーク１０を使用することも可能である。この場合、中心ヨーク１０の長さを下側の磁石３から上側の磁石４までの距離より長くすると磁石３、４による駆動力が減少するので、下側の磁石３から上側の磁石４までの距離より短くする。
【実施例３】
【００４２】
本発明に係る複数素子駆動装置２２のさらに他の実施例を、図１０および図１１に斜視図で示す。これらの図では、駆動素子の１個だけを図示している。本実施例では、コイル３の断線を防止する手段を設けている点で上記実施例と相違する。少ない電流量でできるだけ大きな駆動力を得るためには、コイル５の巻線を細くして巻き数を増やせばよい。しかしながら、コイル５の巻線を細くすると、断線しやすくなる。特に、コイル５の導線１１は、駆動素子６の移動に従い塑性変形を繰り返し、コイル５と磁石３の間に挟まったりして断線しやすくなる。
【００４３】
駆動素子６の鍔状接触部６ａの上面に、導体の第１の接続板５２と第２の接続板５３を取り付ける。コイル５の巻き初めの内側導線１１ａを第１の接続板５２に、巻き終わりの外側導線１１ｂを第２の接続板５３に接続する。内側コイル導線１１ａと外側コイル導線１１ｂには、余裕を必要としない。そこで、第１、第２の接続板５２、５３に導線１１ａ、１１ｂを接続したら、コイル５と鍔状接触部６ａの表面に導線１１ａ、１１ｂを接着し、樹脂で覆い固めている。
【００４４】
磁石３およびコイル５の周方向ほぼ対称位置２箇所には、上下方向に延びる第１、第２の電極５０、５１が配置されている。第１、第２の電極５０、５１は、薄いプラスチックシート上に電極を形成した細いフレキシブルな電極で、先端部が丸められている。第１、第２の電極５０、５１の丸められた先端が、それぞれ第１、第２の接続板５０、５１に当接している。各電極５０、５１の他端部は、配線穴１２から磁石支持板１の配面側に延びている。駆動素子６が突出すると、図１１に示すように、第１、第２のの電極５０、Ｂ５１の先端の丸み部の径が小さくなり、コイルが上下動しても確実に通電状態を保つ。本実施例によれば、細い導線１１を変形させなくとも、比較的丈夫なフレキシブル電極を変形させるだけで、断線を回避できる。
【実施例４】
【００４５】
本発明に係る複数素子駆動装置２２のさらに他の実施例を、図１２ないし図１４に示す。図１２は、複数素子駆動装置２２の縦断面図（同図（ａ））および上面図（同図（ｂ））である。図１３は、駆動素子６の１個だけの斜視図であり、図１４は駆動素子６の上面図である。本実施例は、図１に示した実施例とコイル５への通電経路が相違している。本実施例では、組み立て性の向上と断線防止を図っている。
【００４６】
図１３に示すように、駆動素子６の外周面のほぼ対称位置に、第１、第２の電極接点４１、４２を形成する。コイル５の巻き初めの内側導線１１ａを第１の電極接点４１に、巻き終わりの外側導線１１ｂを第２の電極接点４２に接続する。カバー２の駆動素子穴２ａの縁であって、第１、第２の電極接点４１、４２の周方向位置に対応する位置に、第１、第２の固定電極４３、４４を設ける。第１の電極接点４１に第１の固定電極４１を、第２の電極接点４４に第２の固定電極４２を接触させる。
【００４７】
固定電極４３、４４が電極接点４１、４２に安定して接触するように、第１、第２の固定電極４３、４４を駆動素子６に押し付ける。例えば、プラスチックシート上に第１、第２の固定電極４３、４４を形成し、プラスチックシートを駆動素子穴２ａに通す。プラスチックシートの先端部を湾曲させ、カバー２の裏面側で固定する。プラスチックシートの湾曲面の固定電極４３、４４を電極接点４１、４２に接触させる。これにより、プラスチックシートの湾曲面の弾性により、駆動素子６に押し付け力が付与される。なお、駆動素子６が進退しても電極接点４１、４２が常に固定電極４３、４４と接するように、電極接点４１、４２の軸方向長さ（上下方向長さ）は十分長い。
【００４８】
各コイル５が面する磁石３の極性により、コイル５を進退させる電流の向きが異なるので、接触させる第１、第２の電極接点４１、４２と、第１、第２の固定電極４３、４４の組み合わせを、磁石３の極性に応じて変える。例えば、第１の固定電極４３を駆動電圧、第２の固定電極４４を接地電圧とする。あるコイル５の第１の電極接点４１を第１の固定電極４３に、第２の電極接点４２を第２の固定電極４４に接触させたら、このコイル５が面する磁極と逆の磁極に面するコイル５の第１の電極接点４１を第２の固定電極４４に、第２の電極接点４２を第１の固定電極４３に接触させる。
【００４９】
このように電極接点４１、４２および固定電極４３、４４を配置すれば、接地電圧に対して正方向の駆動電圧を印加すると駆動素子６が突出し、負方向の駆動電圧を印加すると駆動素子６が後退する。そして、全ての駆動素子６において駆動電圧の向きと突出後退の向きを等しくすることができ、駆動素子６の制御が容易になる。なお、駆動素子６が回転して電極接点４１、４２と固定電極４３、４４との組み合わせが変化しないように、駆動素子６にガイド溝４５を形成する。図１４に示すように、カバー２にガイド爪４６を形成し、ガイド爪４６がガイド溝４５に係止して、駆動素子６の回転を防止する。
【００５０】
第１、第２の固定電極４３、４４が駆動素子６に付与する押し付け力は、駆動素子６の進退動作を妨げない程度に小さく、重力により駆動素子６が移動させられる力よりは大きい。コイル５への通電が停止されると、停止位置で駆動素子６が固定される。したがって、目的の位置まで移動させるときのみ通電し、目的の位置に移動したら停電させれば、節電となる。これにより、携帯用機器に適用しても、動作電力を確保できる。
【実施例５】
【００５１】
本発明に係る複数素子駆動装置２２のさらに他の実施例を、図１５および図１６を用いて説明する。図１５では、駆動素子の１個だけを斜視図で示している。図１６は、図５の上面図である。本実施例では、上記各実施例と異なり、駆動素子６の進退位置、すなわち上下方向位置を段階的に可変にしている。図１２で示した実施例の電極接点４１、４２の一方を、駆動素子６の軸方向先端部にいくにしたがい広くなる変形電極接点５４で置き換えている。他方の電極接点は、図１２で示したものと同じであるが、この電極接点は接地用電極接点５５として使用する。
【００５２】
図１６に示すようにカバー２には、駆動素子穴２ａの周囲に放射状に、上位置用固定電極４７、中位置用固定電極４８、下位置用固定電極４９の３種類の固定電極が形成されている。上位置用固定電極４７は駆動素子６が最も後退した位置から最も突出した位置まで移動する間、常に変形電極接点５４に接する位置に設ける。中位置用固定電極４８は、駆動素子６が最も後退した位置から中程度突出した位置まで移動する間、変形電極接点５４に接する位置に設ける。下位置用固定電極４９は、駆動素子６が最も後退した位置からわずかに突出した位置まで移動する間、変形電極接点５４に接する位置に設ける。接地用電極接点５５に、第２の固定電極４４を接触させる。
【００５３】
本実施例によれば、通電する電極を、上位置用固定電極４７、中位置用固定電極４８、下位置用固定電極４９から選択すれば、駆動素子６の進退位置を、最大突出位置、中程度突出位置、小突出位置の３段階に変化させることができる。なお、本実施例では高さ位置を３段階に変化させているが、この数に限るものではなく、固定電極の数と接触位置の種類を変更することにより、任意数の段階にすることができる。本実施例で示した複数素子駆動装置をピンディスプレイに適用すれば、形状の輪郭だけでなく表面の凹凸も表示することが可能となる。
【実施例６】
【００５４】
本発明のさらに他の実施例を、図１７および図１８を用いて説明する。図１７は、複数素子駆動装置２２の縦断面図であり、図１８はその磁石３ａの配置を示す斜視図である。本実施例は、図１に示した複数素子駆動装置２２と磁石３ａの配置が相違している。すなわち、図１の実施例では磁石３ａを密接配置し、その各々に対応してコイル５を設けていたが、本実施例ではコイル５の配置は図１の実施例のままで、磁石３ａだけを１個おきに配置している。
【００５５】
磁石３ａ上に載置したコイル５と、磁石３ａの無い中心ヨーク１０ｂに取り付けたコイル５を交互に配置したので、中心ヨーク１０ｂは、強磁性体の磁石固定板１に固定されカバー２の裏面近くまで延在する。中心ヨーク１０ｂの磁石３ａの高さのところには、磁石に吸着しない材質の鍔５６が取り付けられている。これにより、磁石３ａがあっても無くてもコイル５の可動範囲をほぼ同一にできる。磁石３ａは、図１８に示すように極性を合わせている。すなわち、磁石３ａの上面がＳ極であり、下面がＮ極である。
【００５６】
本実施例によれば、図１に示した複数素子駆動装置２２よりも、少ない磁石数で同程度の駆動力を発生できる。したがって、コスト削減および軽量化が可能になる。また、磁石３ａのあるところの中心ヨーク１０と無いところの長い中心ヨーク１０ｂの間隔を変えずに、磁石３ａとスペースの比を変えて磁極面積を大きくすれば、駆動力を増大できる。
【００５７】
本実施例では、磁石３ａのあるところの中心ヨーク１０と磁石３ａの無いところの中心ヨーク１０ｂによりコイル５に与えられる磁力が異なる。つまり、磁石３ａの無いところの中心ヨーク１０ｂの方が磁力が小さく、磁石３ａの無いところの中心ヨーク１０ｂの最外周部ではさらに磁力が小さくなる。したがって、同じ駆動力とするために、コイル５の巻き数を変えるかまたはコイル５に通電する電流値を変化させている。このとき、側ヨークを使用しないで、最外周部における中心ヨーク１０ｂの磁力の低下を抑制する。なお、コイルの巻き数を変える場合、コイルの高さを高くし、その分鍔５６の位置を下げるようにしてもよい
本実施例の複数素子駆動装置２２では、コイル５の進退位置により磁力が僅かに変化するので、進退位置をより鮮明に意識させる装置に用いると好適である。また、隣り合う磁石３ａは同方向を向いているので、反発力が発生する。発生した反発力により磁石固定板１から磁石３ａがずれないように、磁石３ａの配置間隔を十分に大きくする。磁石固定板１では、磁石３ａや中心ヨーク１０ｂが接触する部分以外はスペースであるから、穴を形成すれば軽量化が図られる。または、磁石固定板１を細分割した強磁性体片を軽量のプラスチック板に固定し、各強磁性体片に磁石３ａと中心ヨーク１０ｂとを組合わせてもよい。
【実施例７】
【００５８】
図１９ないし図２３を用いて、本発明に係る複数素子駆動装置２２のさらに他の実施例を説明する。図1９は複数素子駆動装置の縦断面図である。図２０、２２、２３は複数素子駆動装置に用いる磁石の配置図でありその上面図、図２１は図２０の斜視図である。本実施例では、図１に示した実施例と異なり、直方体の磁石５７を用いている。
【００５９】
直方体の磁石５7の左右両側面には表面ヨーク５８が吸着されている。この表面ヨーク５８の上面であって前後方向中間部には、中心ヨーク１０が配置されている。中心ヨーク１０、１０間の前後左右方向距離は、等しい。中心に穴が形成されたコイル５に、この中心ヨーク１０を通す。コイル５の径は、磁石３の左右方向長さより僅かに短い。隣り合う磁石３、３間には、表面ヨーク５８を介して、磁石３よりも高さが低く磁石３の位置決めに用いるスペーサ５９が配置されている。
【００６０】
磁石固定板１は、非磁性である。図２０に示すように、隣り合う磁石５７の左右に対向する面は、異なる極性を有している。図２１に示すように、磁石５７の向きを等しくし、市松模様状にずらして配置している。図２２および図２３は、磁石５７の配置を変えた変形例であり、図２２では、磁石５７の配列において、左右方向には同じ極性とし、前後方向（図では上下方向）には逆の極性となるように、２種の磁石５７ａ、５７ｂを配置している。また、図２３では、磁石５７の磁力の方向や磁極の配置を変化させている。本実施例およびいずれの変形例においても、磁石５７の磁極面積と磁極方向長さが図１に示した実施例の磁石３に等しければ、少ない磁石数で図１の実施例と同程度の駆動力が得られ、複数素子駆動装置のコスト削減と軽量化を実現できる。また、中心ヨーク１０を表面ヨーク５８の上面であって前後方向両端部に配置し、中心ヨーク１０、１０間の前後左右方向距離が等しくなるように磁石５７を配置すれば、よりコスト削減と軽量化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明に係る複数素子駆動装置の一実施例の縦断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。
【図２】図１に示した複数素子駆動装置に用いる磁石の配置を説明する図である。
【図３】図１に示した複数素子駆動装置における配線を説明する図である。
【図４】本発明に係る複数素子駆動装置を用いた触覚刺激通信装置の一実施例ブロック図である。
【図５】図４に示した触覚刺激通信装置の斜視図である。
【図６】図４に示した触覚刺激通信装置の一部の縦断面図である。
【図７】図４に示した触覚刺激通信装置の一部の斜視図である。
【図８】本発明に係る複数素子駆動装置の他の実施例の縦断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。
【図９】図８に示した複数素子駆動装置に用いる磁石の配置を説明する図である。
【図１０】本発明に係る複数素子駆動装置のさらに他の実施例の斜視図である。
【図１１】図１０に示した複数素子駆動装置の動作時の状態を示す斜視図である。
【図１２】本発明に係る複数素子駆動装置のさらに他の実施例の縦断面図（ａ）および上面図（ｂ）である。
【図１３】図１２に示した複数素子駆動装置における電流供給方法を説明する図である。
【図１４】図１２に示した複数素子駆動装置における電流供給方法を説明する図である。
【図１５】本発明に係る複数素子駆動装置のさらに他の実施例の斜視図である。
【図１６】図１５に示した複数素子駆動装置における電流供給方法説明する図である。
【図１７】本発明に係る複数素子駆動装置のさらに他の実施例の縦断面図である。
【図１８】図１７に示した複数素子駆動装置に用いる磁石の配置を説明する図である。
【図１９】本発明に係る複数素子駆動装置のさらに他の実施例の縦断面図である。
【図２０】図１９に示した複数素子駆動装置に用いる磁石の配置を説明する図である。
【図２１】図２０に示した磁石の斜視図である。
【図２２】図１９に示した複数素子駆動装置に用いる磁石配置の他の例の上面図である。
【図２３】図１９に示した複数素子駆動装置に用いる磁石配置のさらに他の例の上面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１…磁石固定板、２…カバー（ガイド板）、２ａ…駆動素子穴、２ｘ…容器、３…磁石、３ａ…磁石、３ｂ…磁石、４…穴有り磁石、４ａ…穴有り磁石、４ｂ…穴有り磁石、５…コイル、６…駆動素子、６ａ…鍔状接触部、７…側面ヨーク、８…固定ネジ、８ａ…ナット、９…ガイド、１０…中心ヨーク、１０ｂ…長い中心ヨーク、１１…コイル導線、１１ａ…内側コイル導線、１１ｂ…外側コイル導線、１２…配線穴、１３…制御装置、１４…内ヨーク、１５…電極線、１６…接地電極線、２１…触覚刺激通信装置、２２…複数素子駆動装置、２３…刺激方法指示手段、２４…電源、２５…制御手段、２６…通信手段、２７…携帯電話、２８…接続ケーブル、２９…手のひら、３０…指、４１…第１の電極接点、４２…第２の電極接点、４３…第１の固定電極、４４…第２の固定電極、４５…ガイド溝、４６…ガイド爪、４７…上位置用固定電極、４８…中位置用固定電極、４９…下位置用固定電極、５０…第１のフレキシブル電極、５１…第２のフレキシブル電極、５２…第１の接続板、５３…第２の接続板、５４…変形電極接点、５５…接地電極接点、５６…鍔、５７…磁石、５７ａ…磁石、５７ｂ…磁石、５８…表面ヨーク、５９…スペーサ。
【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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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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