(57)【要約】  圧電素子（１１）及び台座（１２）からなる圧電振動子（１０）の振動に伴って振動する振動膜（１３）と、振動膜（１３）を支持する支持部材（１５）と、の間に粘弾性体（１４）が介在されている。この粘弾性体（１４）が、支持部材（１５）から振動膜（１３）に伝達する振動を減衰するとともに、振動膜（１３）の主面に対して平行な面方向の振動を、振動膜（１３）の、その面方向と略直交する方向の振動に変換する。振動膜（１３）は、中央に開口部（１３ａ）を有して環状に形成されるとともに、振動膜（１３）には、台座（１２）が開口部（１３ａ）に対して同軸になるように接合されている。
2011074579.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と該圧電素子により振動する台座とからなる圧電振動子と、
前記台座の主面における外周部に接合され、前記圧電振動子の振動に伴い振動する振動膜と、
前記振動膜を支持する支持部材と、
前記振動膜と前記支持部材との間に介在し、変形することにより、前記振動膜の主面に対して平行な面方向の振動を、前記振動膜の前記面方向と略直交する方向の振動に変換する振動方向変換体と、を備える、
ことを特徴とする圧電アクチュエータ。
【請求項２】
前記圧電素子は、平板状の圧電体と、該圧電体の両面に形成された一対の導電体とから構成され、該一対の導電体に交流信号が入力されることにより振動する、ことを特徴とする請求項１に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項３】
前記圧電素子及び前記台座は、それぞれ平面視円形状に形成され、かつ、前記圧電素子の面積は、前記台座の外周で区画される領域の面積よりも小さくなるように形成されるとともに、前記圧電素子と前記台座とは同軸に積層されている、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項４】
前記振動膜は、中央に開口部を有して環状に形成され、
前記台座の主面における外周部は、前記振動膜の前記開口部の周縁領域と同軸になるように接合されている、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項５】
前記振動膜と前記台座とは、インサート成型法を用いて一体成形されている、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項６】
前記振動膜の剛性は、前記振動方向変換体の剛性よりも大きく、かつ、前記台座の剛性よりも小さい、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項７】
前記振動膜は、剛性の異なる第１及び第２振動方向変換体により挟持される、ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項８】
前記第１及び第２振動方向変換体の一方が前記支持部材に固着されている、ことを特徴とする請求項７に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項９】
前記振動方向変換体は、剛性の異なる２つ以上の材料が複合化されてなる、ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１０】
前記振動方向変換体が粘弾性体からなる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１１】
前記振動方向変換体がシリコンゴムからなる、請求項１乃至９のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１２】
前記振動方向変換体は、断面形状がＯ字型である、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１３】
前記振動方向変換体が、前記振動膜の主面、又は、前記振動膜の外周面に接合されている、ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ。
【請求項１４】
駆動信号の入力により振動を発生する振動発生子と、
前記振動発生子に接合され、該振動発生子の振動に伴い振動する振動膜と、
前記振動膜を支持する支持部材と、
前記振動膜と前記支持部材との間に介在し、変形することにより、前記振動膜の主面に対して平行な面方向の振動を、前記振動膜の前記面方向と略直交する方向の振動に変換する振動方向変換体と、を備える、
ことを特徴とするアクチュエータ。
【請求項１５】
前記振動発生子が、永久磁石及びコイルを含んで構成される動電型変換器からなる、ことを特徴とする請求項１４に記載のアクチュエータ。
【請求項１６】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ、又は請求項１４若しくは１５に記載のアクチュエータを振動デバイスとして搭載した、ことを特徴とする電子機器。
【請求項１７】
請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の圧電アクチュエータ、又は請求項１４若しくは１５に記載のアクチュエータを音響デバイスとして搭載した、ことを特徴とする電子機器。
【請求項１８】
振動発生子の振動に伴って振動する振動膜と、前記振動膜を支持する支持部材との間に粘弾性体を介在させ、
前記振動膜の振動で前記粘弾性体を変形させることによって、前記支持部材から前記振動膜に伝達する振動を減衰させるとともに、前記振動膜の主面に対して平行な面方向の振動を、前記振動膜の前記面方向と略直交する方向の振動に変換させる、ことを特徴とする振動減衰及び振動方向変換方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アクチュエータ、圧電アクチュエータ、電子機器、並びに振動減衰及び振動方向変換方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話などの小型の通信機器の普及に伴い、小型かつ省電力のアクチュエータの需要が増大している。そのような事情を背景として、圧電素子を振動の駆動源とし、小型化及び省電力を実現可能な各種の圧電アクチュエータが開発されている。圧電素子は、圧電効果及び逆圧電効果を有する素子であり、振動や圧力などの外力が加わると電圧を発生し、逆に電圧が加えられると振動（変位）する素子である。【０００３】
圧電アクチュエータは、圧電振動子に含まれる圧電素子の振動により機械的振動を発生するものであり、例えば、携帯電話の電子部品として、バイブレータなどの振動デバイスや、スピーカなどの音響デバイスに適用される。【０００４】
このような圧電アクチュエータの圧電振動子には、１つの台座の両面に圧電素子が接合されているバイモルフ型の圧電振動子と、１つの台座の片面のみに圧電素子が接合されているユニモルフ型の圧電振動子がある。【０００５】
一般に、バイモルフ型の圧電振動子は、ユニモルフ型の圧電振動子と比べ、振動の駆動力が高く、大きな振動振幅が得られるという利点がある。【０００６】
図１３は、バイモルフ型の圧電振動子を有する圧電アクチュエータ１０１の分解斜視図である。同図に示すように、圧電アクチュエータ１０１は、圧電体として圧電セラミックス板を有する上下一対の圧電素子１１と、上下一対の圧電素子１１が接合される台座１２と、台座１２の下面の外周部に上面の内周部が接合される環状の振動膜１３と、振動膜１３を接続・支持する環状の支持部材（フレーム）１５とを有している。上下一対の圧電素子１１と、台座１２とによって圧電振動子（振動発生子）１０が構成されている。圧電素子１１の上面１１ａ、下面１１ｂには、導電体としての上下一対の電極層（図示せず）が形成されている。【０００７】
このような圧電アクチュエータ１０１では、携帯電話の電子部品として使用可能なように、直径（一辺の長さ）が２０ｍｍ程度とされていると、基本共振周波数ｆ０は２ｋＨｚ以上となる。【０００８】
図１４（Ａ）は、上記したバイモルフ型の圧電振動子を有する圧電アクチュエータ１０１の要部断面を示す断面図であり、図１４（Ｂ）は、圧電アクチュエータ１０１の振動状態を示す模式図である。【０００９】
図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示すように、圧電素子１１の上下一対の電極層に交流電圧を印加し、内部に交流電界を発生させると、圧電素子１１は径方向に伸縮運動を行う。圧電素子１１は、その伸縮運動が拘束されるように台座１２に接合されているため、図１４（Ｂ）に示すように、圧電素子１１の伸縮運動に伴って、台座１２が圧電素子１１との接合面に垂直な方向に撓む。つまり、台座１２は、この伸縮運動に応じて、図１４（Ｂ）中、実線で示す凸型のモードと、破線で示す凹型のモードとに変形を繰り返す。そして、こうした台座１２の変形に伴い、振動膜１３の内周部が上下（縦、垂直）方向に振動する。こうして、振動膜１３の内周部が振動することによって、台座１２及び振動膜１３は、支持部材１５との接続部を固定端、台座１２の中央部を最大振幅部として、台座１２の上下面（主面とも呼ぶ）に垂直な方向に屈曲運動（振動）する。【００１０】
圧電素子１１には、一般にセラミックス（圧電セラミックス板）などの剛性が高い材料が使用されることから、振動振幅が小さい傾向がある。このため、上記したような圧電アクチュエータ１０１では、永久磁石と通電されたコイルとの間に作用する電磁力を振動の駆動源とする動電アクチュエータと比べ、得られる振動振幅レベルや音圧レベルが低くなりやすい。ここに「剛性」とは、物体のヤング率Ｅ（Ｐａ）、及び、厚さや形状などの形状因子で決定される特性をいう。【００１１】
図１５及び図１６に、上記した参考例の圧電アクチュエータ１０１とは異なる別の参考例の圧電アクチュエータ１０２を示す。この圧電アクチュエータ１０２はバイモルフ型を有するものであり、振動膜１３を上下一対の支持部材１５ｍ、１５ｎで挟持させた構造である点以外は、上記した図１３、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示す圧電アクチュエータ１０１と同様な構造である。【００１２】
圧電アクチュエータや動電アクチュエータなどのアクチュエータを振動デバイスとして使用する場合では、特定の周波数帯域でのアクチュエータの振動振幅が大きいことが望まれる。その一方で、アクチュエータを音響デバイスとして使用する場合には、アクチュエータの振動振幅の周波数特性を考慮することが重要になる。つまり、音響デバイスでは、高い音圧レベル（振動振幅）が要求されるだけでなく、アクチュエータに供給される電気信号に含まれる音波信号から忠実に音を再生するため、音圧レベルの周波数特性、特に可聴域で聴感上重要である５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域での周波数特性が平坦（フラット）であること（例えば、８０ｄＢ±１０ｄＢ）が要求される。【００１３】
これに対し、特許文献１及び２には、バイモルフ型の圧電振動子を用いて圧電アクチュエータの振動振幅を増大させる技術が開示されている。
特許文献１には、圧電アクチュエータを振動デバイスに適用した例が開示されている。特許文献１の図２９には、両面に圧電素子が接合された台座が、振動膜を介して支持部材によって支持されている圧電アクチュエータが開示されている。圧電素子はその振動が台座により拘束され、屈曲運動に変換されている。台座の外周部には、複数の梁が設けられており、この梁に台座の振動が伝達され、さらに梁から振動膜に振動が伝達することで、大きな振動が得られる構造となっている。【００１４】
一方、特許文献２には、圧電アクチュエータを音響デバイスに適用した例が開示されている。この圧電アクチュエータは、ケースと、ケースの内面に外周部が固定され、内周部と外周部との間が湾曲した環状の支持部材と、支持部材の内周部に固定され、圧電素子と振動板とが接合されて構成される圧電振動子と、を備える。このように湾曲した支持部材を介して振動板とケースとを連結することで、振動板の板面に垂直な方向及び振動板の板面に平行な方向の両方向に圧電振動子が振動するように構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１５】
【特許文献１】国際公開第２００７／０８３４９７号
【特許文献２】特開２００１−３３９７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかしながら、これらの圧電アクチュエータによれば、その小型化に伴い、基本共振周波数ｆ０が２ｋＨｚ以上に増加してしまうため、振動デバイスに適用する場合では、２ｋＨｚ未満の周波数帯域での振動振幅を高めることが困難となっている。また、振動振幅は、基本共振周波数ｆ０近傍の特定の周波数帯域で増加するため、圧電アクチュエータを音響デバイスに適用する場合では、振動振幅の向上と振動振幅の周波数特性の平坦性との両立が困難となっている。つまり、小型化されても、振動振幅の向上と振動振幅の周波数特性の平坦性の両特性を確保した圧電アクチュエータが強く望まれている。換言すれば、圧電アクチュエータが小型化しても、基本共振周波数ｆ０を可能な限り低くするともに、振動振幅の周波数特性の平坦性を向上する技術が強く望まれている。このような課題は、圧電アクチュエータとは駆動方式の異なる動電アクチュエータにおいても同様に存在する。【００１７】
このように、振動特性の設計の自由度が高く、小型化が可能であり、その駆動方式（圧電、動電）によらず、振動デバイスとしても音響デバイスとしても活用できるアクチュエータ、及びその製造技術が強く求められている。【００１８】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、振動特性の設計の自由度が高く、小型化が可能なアクチュエータ、圧電アクチュエータ、該アクチュエータ又は圧電アクチュエータを搭載した電子機器、並びに振動減衰及び振動方向変換方法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】
【００１９】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る圧電アクチュエータは、
圧電素子と該圧電素子により振動する台座とからなる圧電振動子と、
前記台座の主面における外周部に接合され、前記圧電振動子の振動に伴い振動する振動膜と、
前記振動膜を支持する支持部材と、
前記振動膜と前記支持部材との間に介在し、変形することにより、前記振動膜の主面に対して平行な面方向の振動を、前記振動膜の前記面方向と略直交する方向の振動に変換する振動方向変換体と、を備える、
ことを特徴とする。【００２０】
本発明の第２の観点に係るアクチュエータは、
駆動信号の入力により振動を発生する振動発生子と、
前記振動発生子に接合され、該振動発生子の振動に伴い振動する振動膜と、
前記振動膜を支持する支持部材と、
前記振動膜と前記支持部材との間に介在し、変形することにより、前記振動膜の主面に対して平行な面方向の振動を、前記振動膜の前記面方向と略直交する方向の振動に変換する振動方向変換体と、を備える、
ことを特徴とする。【００２１】
本発明の第３の観点に係る電子機器は、上記圧電アクチュエータ又はアクチュエータを振動デバイスとして搭載した、ことを特徴とする。【００２２】
本発明の第４の観点に係る電子機器は、上記圧電アクチュエータ又はアクチュエータを音響デバイスとして搭載した、ことを特徴とする。【００２３】
本発明の第５の観点に係る振動減衰及び振動方向変換方法は、振動発生子の振動に伴って振動する振動膜と、前記振動膜を支持する支持部材との間に粘弾性体を介在させ、前記振動膜の振動で前記粘弾性体を変形させることによって、前記支持部材から前記振動膜に伝達する振動を減衰させるとともに、前記振動膜の主面に対して平行な面方向の振動を、前記振動膜の前記面方向と略直交する方向の振動に変換させる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、振動特性の設計の自由度が高く、小型化が可能なアクチュエータ、圧電アクチュエータ、該アクチュエータ又は圧電アクチュエータを搭載した電子機器、並びに振動減衰及び振動方向変換方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の実施形態１に係る圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図２】（Ａ）は、実施形態１に係る圧電アクチュエータの断面図であり、（Ｂ）は、圧電素子の拡大断面図であり、（Ｃ）は、（Ａ）に示す圧電アクチュエータの動作（振動状態）を示す模式図である。
【図３】（Ａ）は、材料の試験片を示す斜視図であり、（Ｂ）は、試験片の縦方向（Ｙ方向）及び横方向（Ｘ方向）の変位量から、材料変形のポアソン比を求める方法を示す模式図であり、（Ｃ）は、試験片に荷重ｑが加わったときの長辺に沿った屈曲変形を示す模式図である。
【図４】（Ａ）は、１自由度粘性減衰系の強制振動モデルを示す模式図であり、（Ｂ）は、強制振動の共振曲線を示すグラフであり、（Ｃ）は、粘弾性体モデルによる振動振幅の減衰作用を説明するためのグラフである。
【図５】（Ａ）は、本発明の実施形態１に係る圧電アクチュエータの動作を説明するための拡大模式図であり、（Ｂ）は、参考例に係る圧電アクチュエータの動作を説明するための拡大模式図である。
【図６】（Ａ）は、本発明の実施形態２に係る圧電アクチュエータを示す断面図であり、（Ｂ）は、その変形例に係る圧電アクチュエータを示す断面図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の実施形態３に係る動電アクチュエータを示す断面図であり、（Ｂ）は、参考例に係る動電アクチュエータを示す断面図である。
【図８】（Ａ）は、本発明の変形例に係る圧電アクチュエータを示す断面図であり、（Ｂ）は、本発明の別の変形例に係る圧電アクチュエータを示す断面図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｅ）は、本発明の変形例に係る圧電アクチュエータの粘弾性体を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）は、本発明の変形例に係る圧電アクチュエータの台座及び粘弾性体を示す斜視図であり、（Ｂ）は、同変形例に係る圧電アクチュエータを示す断面図である。
【図１１】本発明の変形例に係る圧電アクチュエータを示す分解斜視図である。
【図１２】本発明の実施形態１に係る圧電アクチュエータの一使用態様を示す断面図である。
【図１３】参考例に係る圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図１４】（Ａ）は、図１３に示す圧電アクチュエータの断面図であり、（Ｂ）は、図１３に示す圧電アクチュエータの動作（振動状態）を示す模式図である。
【図１５】別の参考例に係る圧電アクチュエータの分解斜視図である。
【図１６】図１５に示す圧電アクチュエータを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に本発明の実施形態を説明する。各種の携帯電話、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）、小型のＰＣ（Personal Computer）などの小型の通信機器に代表される電子機器に内蔵される振動デバイスや音響デバイスに本発明を適用することができる。換言すると、以下に記載する実施形態は説明のためのものであり、本願発明の範囲を制限するものではない。したがって、当業者であれば、これらの各要素又は全要素をこれと均等なものに置換した実施形態を採用することが可能であり、これらの実施形態も本発明の範囲に含まれる。
【００２７】
＜実施形態１＞
図１に示すように、本発明の実施形態１に係る圧電アクチュエータ１００は、円盤状の圧電振動子１０と、圧電振動子１０の外周縁部に接合する環状の振動膜１３と、振動膜１３に接合される環状（円形枠状）の振動方向変換体としての粘弾性体１４と、粘弾性体１４を介して振動膜１３を支持する環状に形成された支持部材（フレーム）１５とを備えている。
【００２８】
振動膜１３は、圧電振動子１０から振動を効率的に取り出すためのフィルム状の部材である。粘弾性体１４は、振動膜１３を支持する支持体としての機能と、後述するように、振動膜１３の横方向の振動を振動膜１３の縦方向の振動に変換する機能（以下、「振動方向変換機能」）と、支持部材１５から振動膜１３に伝達する振動を減衰させる機能（以下、「振動減衰機能」）とを発揮するものである。支持部材１５は、圧電アクチュエータ１００の全体の形状を安定させる機能を有し、圧電アクチュエータ１００を携帯電話などの各種通信機器（電子機器）の筐体などに接合（接着）する際に用いられるものである。図１に示すように、圧電アクチュエータ１００の構成部材である後述する圧電素子１１と台座１２とから構成される圧電振動子１０、振動膜１３、粘弾性体１４及び支持部材１５は上下（縦、垂直）方向に同軸に積層配置されている。
【００２９】
図２（Ａ）に示すように、圧電振動子１０は、円盤状の台座１２と、台座１２よりも小径とされ、台座１２の上下面（主面）に接合された一対の円盤状（平面視円形状）の圧電素子１１と、から構成されている。台座１２は、圧電素子１１の伸縮運動を拘束し、圧電素子１１の伸縮運動を、当該台座１２の上下方向の屈曲運動に変換する拘束部材としての機能を有する。
【００３０】
図１及び図２（Ａ）に示すように、台座１２の下面における外周部は、振動膜１３の中央の開口部１３ａの周縁領域に接合されている。つまり、台座１２は、振動膜１３の外周よりも小径、かつ、開口部１３ａよりも大径に形成されており、開口部１３ａの周縁領域に台座１２の外周縁が位置している。また、圧電素子１１は、開口部１３ａよりも小径に形成されている。下方の圧電素子１１は、図２（Ａ）の状態では、開口部１３ａの内側に配置されている。
【００３１】
粘弾性体１４の一方の面は、振動膜１３の主面（粘弾性体１４に対向する面であり、図２（Ａ）における下面）の外周部と接合され、他方の面は支持部材１５と接合されている。換言すれば、粘弾性体１４は、振動膜１３と支持部材１５との間に介在した状態で両部材１３、１５に固定されている。なお、図２（Ａ）示す圧電アクチュエータ１００では、粘弾性体１４の開口部１４ａ及び外周と支持部材１５の開口部１５ａ及び外周とは、それぞれ、直径が同寸の円形とされている。
【００３２】
図２（Ａ）において、台座１２と振動膜１３とが接合されている領域の面積は、台座１２の面積の半分以下であることが好ましい。この面積が台座１２の面積の半分を超えると、当該接合部位で台座１２及び振動膜１３の剛性が高くなり、それにより圧電振動子１０の振動が拘束され、振動膜１３の振動振幅が低下することがある。
【００３３】
なお、本実施形態では、図１及び図２（Ａ）に示すように、振動膜１３、粘弾性体１４及び支持部材１５それぞれの垂直断面の形状はいずれも矩形である。
【００３４】
図２（Ｂ）に示すように、圧電素子１１は、互いに平行に対向する２つの主面１１ａ、１１ｂを有し圧電体である圧電セラミックス板２１を主たる構成要素とする。また、圧電セラミックス板２１の分極方向は、図１、図２（Ａ）での上下方向（圧電素子１１の厚さ方向）で上向きとなっている。圧電素子１１の主面１１ａ、１１ｂには、それぞれ、上下一対の電極層（導電体）２１ａ、２１ｂが形成されている。
【００３５】
図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、台座１２の上面の中央部には、上下一対の圧電素子１１のうち、上方の圧電素子１１の下面１１ｂ（下部電極層２１ｂ）が接合され、台座１２の下面の中央部には、下方の圧電素子１１の上面１１ａ（上部電極層２１ａ）が接合されている。
【００３６】
図２（Ｃ）に示すように、圧電アクチュエータ１００は、上下一対の圧電素子１１の伸縮運動により上下方向に振動する。
【００３７】
詳しくは、各圧電素子１１の上下の電極層２１ａ、２１ｂに交流電圧が印加され（図２（Ｂ）参照）、圧電セラミックス板２１に交流電界が発生すると、各圧電素子１１は、上面１１ａ、下面１１ｂの両面が拡径又は縮径する径方向の伸縮運動を行う。つまり、各圧電素子１１は、上面１１ａ及び下面１１ｂが拡径する第１の変形モードと、上面１１ａ及び下面１１ｂが縮径する第２の変形モードとを交互に繰り返す伸縮運動を行う。
【００３８】
このように、圧電素子１１が伸縮すると、圧電素子１１（圧電セラミックス板２１）と台座１２との変形量の異なりから、台座１２が上下方向に撓む（屈曲する）。そして、台座１２は、圧電素子１１の伸縮運動に応じ、図２（Ｃ）中、実線で示す凸型のモードと、破線で示す凹型のモードとの変形を繰り返す。このようにして、圧電振動子１０は上下方向に振動する。即ち、台座１２及び振動膜１３は、粘弾性体１４を介した支持部材１５との接続部を固定端、台座１２の中央部を最大振幅部として、台座１２の上下面（主面）に垂直な方向に屈曲運動（振動）する。このように、各圧電素子１１の上下の電極層２１ａ、２１ｂに交流電圧が印加されることで、圧電振動子１０は、振動膜１３の上下面（主面）に直交する方向に振動する。なおここでは、上下の圧電素子１１の上下の電極層２１ａ、２１ｂに逆相の交流電圧が印加されることで、上下の圧電素子１１の伸縮方向が反対になるので、台座１２の屈曲運動の振幅がさらに大きくなる。つまり、下方の圧電素子１１が第１の変形モードであるときに、上方の圧電素子１１が第２の変形モードとなるようにし、下方の圧電素子１１が第２の変形モードであるときに、上方の圧電素子１１が第１の変形モードとなるようにすることで、台座１２の屈曲運動の振幅を大きくできる。また、振動膜１３は、弾性変形する粘弾性体１４の上面に下面外周部が接合され、台座１２の下面の外周部に上面の内周部が接合されている。このため、台座１２が振動している際、振動膜１３は、図１４（Ｂ）に示された振動膜１３の内周部のみ振動する従来のものと異なり、粘弾性体１４の弾性変形に応じて、内周部だけでなく外周部も振動する。圧電振動子１０は、このような構成を備えることで、振動振幅（音圧レベル）を大きくすることができる。
【００３９】
圧電素子１１は、良好な屈曲運動を得るため、厚さが２０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。上方の圧電素子１１の下面１１ｂ及び下方の圧電素子１１の上面１１ａの全体が台座１２と接合されるように、各圧電素子１１の上
面１１ａ及び下面１１ｂの面積は、台座１２における各圧電素子１１と対向する面の面積よりも小さくなっている。また、台座１２をこのように構成することで、圧電素子１１の伸縮運動を拘束し、圧電素子１１の伸縮運動を、当該台座１２の上下方向の屈曲運動に変換する拘束部材としての機能が効果的に得られる。
【００４０】
圧電セラミックス板２１には、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系セラミックスやチタン酸バリウム系セラミックスが好ましく使用できる。中でも、入力電力を振動エネルギーに変換するエネルギー変換効率が高いことから、ＰＺＴ系セラミックスを使用することが好ましい。
【００４１】
台座１２には、適度な伸縮性があるもので、かつ、平面視で、円形、矩形、多角形など多様な形状のものが使用できるが、圧電素子１１の振動エネルギーを効率よくその屈曲運動に変換する観点から、圧電素子１１と同様に円形状であることが好ましい。また、台座１２の厚さは、適度な剛性を確保する観点から、２０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。
【００４２】
台座１２の材料には、各種の金属材料、例えば、リン青銅、４２アロイ、アルミ合金、銅合金、鉄、鉄系合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金、チタン、チタン合金が使用できる。中でも、強度と弾性に優れるリン青銅、４２アロイを用いることが好ましい。その他、台座１２の材料には、各種の樹脂材料、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ウレタン樹脂も使用できる。
【００４３】
振動膜１３には、外周形状が、円形、矩形、多角形など多様な形状のものが使用できるが、台座１２と同様に、圧電素子１１の振動エネルギーを効率よくその屈曲運動に変換する観点から、外周形状は円形であることが好ましい。また、振動膜１３の厚さは、大きな上下方向の振動振幅を得る観点から、５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１５μｍ以上１８０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００４４】
振動膜１３の材料には、各種の樹脂材料、例えば、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ウレタン樹脂が使用できる。なお、振動膜１３の材料には、各種の金属材料、例えば、アルミ合金、銅合金、鉄、鉄系合金、チタン、チタン合金、ニッケル、ニッケル合金も使用できる。
【００４５】
以下、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）を参照しながら、本実施形態で材料の特性として使用する剛性Ｄについて詳細に説明する。
【００４６】
図３（Ａ）に示す矩形状の試験片ＰＬの剛性Ｄは、材料定数（Ｅ、ν）と構造（寸法）で決定され、以下の（式１）で示される。
【００４７】
剛性Ｄ＝Ｅ×ｈ３／{１２×（１−ν２）}  ・・・（式１）
ここで、Ｅ：材料のヤング率、ｈ：材料の厚さ、ν：ポアソン比（材料である試験片ＰＬがＹ方向に縮んだ（伸びた）割合÷試験片ＰＬがＸ方向に縮んだ（伸びた）割合）である。
【００４８】
ポアソン比νは、図３（Ｂ）に示すように、試験片ＰＬにＸ方向の伸張力が加わったときの、（試験片ＰＬがＹ方向に縮んだ（伸びた）比率）÷（試験片ＰＬがＸ方向に縮んだ（伸びた）比率）を示す値であり、以下の（式２）で示される。
【００４９】
ポアソン比ν＝（ΔＬａ／Ｌａ）÷（ΔＬｂ／Ｌｂ）  ・・・（式２）
ここで、Ｌａ：短辺の長さ、Ｌｂ：長辺の長さである。
例えば、試験片ＰＬをＸ方向に１％伸張させたときに、試験片ＰＬがＹ方向に０．３％縮んだとすると、ポアソン比ν＝０．３％÷１％＝０．３となる。
【００５０】
なお、図３（Ｃ）を参照して、試験片ＰＬに短辺方向に沿って屈曲させるための荷重ｑが加わったときの最大変位量Ｗｍａｘと、剛性Ｄとの間には、以下の（式３）の関係がある。
最大変位量Ｗｍａｘ∝ｑ・Ｌａ４／Ｄ  ・・・（式３）
ここで、∝：比例、ｑ：荷重である。
【００５１】
粘弾性体１４には、内部摩擦による適度な損失を有し、剛性Ｄが低く、かつ、伸び弾性率の低い材料、つまり、ヤング率Ｅ（Ｎ／ｍ２）が低い材料が好ましく使用される。
即ち、粘弾性体１４のヤング率Ｅは、１×１０４（Ｎ／ｍ２）以上１×１０１１（Ｎ／ｍ２）以下であることが好ましく、１×１０６（Ｎ／ｍ２）以上１×１０８（Ｎ／ｍ２）以下であることがさらに好ましい。また、粘弾性体１４がエラストマー（ゴム材料）である場合には、硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）が２０以上８０以下であることが好ましく、硬度が３０以上７０以下であることがさらに好ましい。粘弾性体１４のヤング率Ｅ又は硬度をこのような範囲とすることにより、粘弾性体１４は、振動方向変換機能と、振動減衰機能とを両立させることができる。つまり、粘弾性体１４のヤング率Ｅが１×１０４（Ｎ／ｍ２）以下であると、その剛性Ｄが小さくなりすぎ、振動方向変換機能が不足することがあり、１×１０１１（Ｎ／ｍ２）以上であると、その剛性Ｄが大きくなりすぎ、振動減衰機能が不足することがある。
【００５２】
粘弾性体１４の材料には、各種のエラストマー（ゴム弾性体）、エラストマーと異種の材料との複合材料（アロイ、コンポジット）、各種の樹脂材料（ポリマー）、各種の金属材料、が使用できる。
【００５３】
粘弾性体１４の材料として、具体的には、天然ゴム、ブチルゴム、シリコンゴム、ニトリルゴムなどのゴム材料からなるエラストマー、ゴム材料にカーボン微粒子を分散させた複合材料を、圧電アクチュエータ１００の所望の振動特性にあわせて適宜選択して使用できる。中でも、加工が容易かつ耐熱性に優れるシリコンゴムを使用することが好ましい。なお、シリコンゴムは、物体（振動膜１３）の振動振幅が大きいほど、物体の材料特性や構造に由来する共振特性の急峻性を緩和する機能（以下、「共振特性緩和機能」）が高められる非線形特性を有する。よって、シリコンゴムは、後述するように、圧電振動子１０の基本共振周波数ｆ０近傍の領域での振動を選択的に減衰させ、過剰な振動の発生を抑制する機能を有するという利点も有する（図４（Ｃ）参照）。
【００５４】
支持部材１５には、各種の樹脂材料や金属材料が使用できるが、圧電アクチュエータ１００の全体形状を保持するため、剛性Ｄの高いものを使用することが好ましい。
【００５５】
ここで、支持部材１５に用いる樹脂材料としては、例えば、ＡＢＳ樹脂若しくはポリカーボネート樹脂、又はガラス繊維との複合樹脂材料が使用できる。また、支持部材１５に用いる金属材料としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、マグネシウム合金、銅合金、鉄、鉄系合金、チタン、チタン合金、ニッケル又はニッケル合金が使用できる。
【００５６】
振動膜１３の剛性Ｄは、粘弾性体１４の剛性Ｄよりも大きく、かつ、台座１２の剛性Ｄよりも小さいことが好ましい。つまり、粘弾性体１４の剛性Ｄは、振動膜１３及び支持部材１５の各剛性Ｄよりも小さいことが好ましい。ここでは、台座１２と、振動膜１３と、粘弾性体１４とを異種材料で形成することで、台座１２、振動膜１３及び粘弾性体１４の剛性Ｄを調整することもできる。或いは、台座１２、振動膜１３及び粘弾性体１４の厚さや形状を変更することにより、台座１２、振動膜１３及び粘弾性体１４の剛性Ｄを調整することもできる。
【００５７】
本実施形態において、台座１２と振動膜１３と粘弾性体１４との材料の最良の組み合せとしては、例えば、台座１２がリン青銅で形成され、振動膜１３がＰＥＴ（Poly Ethylene Terephthalate）樹脂から形成され、粘弾性体１４が硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）６０以下のシリコンゴムで形成されていることが挙げられる。
【００５８】
本実施形態では、圧電アクチュエータ１００を構成する各部材を接合するものとして、例えば、異種材料を接着するのに好適なエポキシ系接着剤を使用することができる。ここで、各構成部材間に薄く形成される接着剤層の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましい。２０μｍを超えると、接着剤層への振動エネルギーの吸収量が過大となり、圧電アクチュエータ１００（振動膜１３）の振動振幅が所望の値以下に低下することがある。
【００５９】
ここで、物体（本実施形態では、振動膜１３が相当する。）の共振振動領域での、振動の減衰について定量的に考察するため、以下、図４（Ａ）〜図４（Ｃ）を参照しながら、強制振動減衰モデルについて説明する。
【００６０】
図４（Ａ）に示すように、並列接続されたばね定数ｋのスプリング、粘性減衰係数ｃのダッシュポットで構成される粘弾性体モデル（本実施形態では、粘弾性体１４が相当する。）により固定部材に支持された物体（質量：ｍ）に対して、力Ｐｃｏｓ（２πｆ・ｔ）（ｆ：周波数）が働くと、物体は、粘性減衰を伴った強制振動を行う。
ここで、物体の共振時の振動振幅を示すパラメータ|Xdyn|／Xstは、粘弾性体モデルの減衰比ζ、物体の共振時の振幅倍率（振動の増幅率）Ｑ値を用いて、以下の（式４）で近似的に示される。
【００６１】
|Xdyn|／Xst＝１／２ζ＝Ｑ値（＝√km／ｃ）  ・・・（式４）
ここで、Xst：静的変位 (F=k・Xst)（Ｆ：ばねの伸張力、ｋ：ばね定数）、Xdyn：動的変位、減衰比ζ＜１、ｃ：粘性減衰係数である。
【００６２】
即ち、|Xdyn|／Xstは、Ｑ値に比例し、減衰比ζ及び粘性減衰係数ｃと反比例する関係にあるといえる。
【００６３】
Ｑ値は、このようにフックの法則(F=k・Xst)で決まる静的変位Xstと、共振周波数における動的変位Xdynとの比であり、共振の鋭さを表す量として用いられる。Ｑ値は、図４（Ｂ）に示す共振曲線の最大振幅から−３ｄＢの点の周波数帯域Δｆ（＝ｆ２−ｆ１）を求め、このΔｆと基本共振周波数ｆ０との比として、以下の（式５）によって求めることができる。
【００６４】
Ｑ値＝ｆ０／Δｆ＝ｆ０／（ｆ２−ｆ１）  ・・・（式５）
ここで、ｆ０＝１／（２π）×√（ｋ／ｍ）、ｆ２、ｆ１：共振曲線の最大振幅から−３ｄＢの点での周波数（ｆ２＞ｆ１）である。
【００６５】
上記した（式４）から、減衰比ζとＱ値とは反比例する関係にあることが判る。粘弾性体モデルの減衰比ζが大きくなると、つまり粘弾性体モデルによる物体の共振特性緩和機能が高められると、Ｑ値が低下する。また、粘弾性体モデルのばね定数ｋが小さくなると、基本共振周波数ｆ０が低下する（図４（Ｃ）に示された例においては、基本共振周波数がｆ０からｆ０’へとシフトする）。
【００６６】
即ち、図４（Ｃ）に示すように、粘弾性体モデルの共振特性緩和機能（減衰比ζ）が大きくなり（Ｑ値が低下し）、かつ、粘弾性体モデルのばね定数ｋが小さくなると、基本共振周波数ｆ０が低下するとともに、強制振動の共振曲線（音圧レベル（振動振幅）の周波数特性）が平坦化（ブロード化）される。詳しくは、基本共振周波数ｆ０近傍では過剰な振動が抑制されるとともに、基本共振周波数ｆ０近傍以外では、物体の振動振幅が増大するようになる。このような作用は、単にＱ値を低くするだけでは発現せず、剛性Ｄの低い粘弾性体１４を介して圧電振動子１０が接合された振動膜１３を支持部材１５に支持させることで、はじめて発現する。
【００６７】
このように粘弾性体モデルによる物体の共振特性緩和機能（減衰比ζ）を大きくするには、上述した粘弾性体モデルとしての粘弾性体１４が、剛性Ｄが低く、かつ、伸び弾性率の低い材料、つまり、ヤング率Ｅ（Ｎ／ｍ２）が低い材料であることが望ましい。即ち、粘弾性体１４のヤング率Ｅは、１×１０４（Ｎ／ｍ２）以上１×１０１１（Ｎ／ｍ２）以下であることが好ましく、１×１０６（Ｎ／ｍ２）以上１×１０８（Ｎ／ｍ２）以下であることがさらに好ましい。また、粘弾性体１４がエラストマー（ゴム材料）である場合には、硬度（ＪＩＳ Ｋ ６２５３）が２０以上８０以下であることが好ましく、硬度が３０以上７０以下であることがさらに好ましい。粘弾性体１４は、上述したシリコンゴムに代表される材料を使用し、そのヤング率Ｅ及び硬度をこのような範囲とすることにより、高い共振特性緩和機能を発揮するようになる。
なお、物体の振動振幅（機械歪み）が小さいと、粘弾性体１４による振動の抑制効果が小さい。また、物体の振動振幅が大きいと、粘弾性体１４による振動減衰機能が顕著に発現し、粘弾性体１４による振動減衰機能が向上し、物体の共振特性の急峻性が抑制される傾向があるとともに、粘弾性体１４による振動方向変換機能が低下する傾向がある。
【００６８】
以下、本実施形態の圧電アクチュエータ１００の動作について、図５（Ａ）及び図５（Ｂ）を参照しながら説明する。
【００６９】
図１３、図１４（Ａ）及び図１４（Ｂ）に示された参考例の圧電アクチュエータ１０１では、振動膜１３と支持部材１５とは直接接合されているため、図５（Ｂ）に示すように、振動膜１３の水平面（横）方向の振動は、その一部のみが振動膜１３の上下（縦、垂直）方向の振動に変換されることになる。なお、振動膜１３と、それより高剛性の支持部材１５との接合部位の近傍に水平（横）方向の応力が集中してしまう。
【００７０】
これに対して、本実施形態の圧電アクチュエータ１００では、図２（Ａ）に示すように、振動膜１３は、振動膜１３よりも剛性Ｄの低い粘弾性体１４を介して支持部材１５に連結されている。
【００７１】
図４（Ｃ）及び図５（Ａ）に示すように、変形可能な粘弾性体（シリコンゴム）１４によって振動膜１３が支持されることによって、次の（１），（２）の作用が生じる。
（１）圧電振動子１０から伝達された振動膜１３の膜面（主面）に対して平行な面方向（水平方向）の振動が、その方向と略直交する上下方向（垂直方向）の振動に高い効率で変換される。この振動によって、振動膜１３及び粘弾性体１４が屈曲運動することで、振動膜１３が上下方向に大きく振動するようになる。更に、粘弾性体１４が振動膜１３よりも低剛性であることで、振動膜１３の水平方向の振動は、垂直方向の振動に、より高い効率で変換される。なお、振動膜１３と支持部材１５との間に介在する粘弾性体１４によって、水平（横）方向の応力が局所的に集中することを防ぐことができる。
（２）強制振動の共振曲線（音圧レベル（振動振幅）の周波数特性）が平坦化（ブロード化）される。つまり、基本共振周波数ｆ０近傍では過剰な振動が抑制されるとともに、基本共振周波数ｆ０近傍以外では、物体の振動振幅が増大するようになる。
【００７２】
支持部材１５と振動膜１３とが直接接合された参考例の圧電アクチュエータ１０１では、振動膜１３の外周部は、剛性Ｄの高い支持部材１５に拘束され、圧電アクチュエータ１０１の振動に全く寄与していなかった。これに対し、本実施形態の圧電アクチュエータ１００では、振動膜１３は、剛性Ｄの低い材料からなる粘弾性体１４を介して支持部材１５に支持されている。このため、振動膜１３の外周部の振動振幅が大きくなる。この結果、圧電振動子１０の上下方向の振動振幅が見かけ上大きくなり、圧電アクチュエータ１００（振動膜１３）の振動振幅が向上するとともに、基本共振周波数ｆ０が２ｋＨｚから１ｋＨｚ近傍まで低下する。そして、圧電アクチュエータ１００の振動振幅の周波数特性が５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域で平坦化される（８０ｄＢ±１０ｄＢ）ようになる。
【００７３】
また、このように粘弾性体１４には、剛性Ｄが低く、かつ、特に振動膜１３の振動振幅が大きい領域での振動減衰機能が大きな材料が用いられるので、高い共振特性緩和機能を発揮する。このため、圧電アクチュエータ１００は、低周波数帯域における振動振幅の増大と、上述した振動振幅の周波数特性の平坦化とをより効果的に両立させることができる。さらに、低剛性の粘弾性体１４と、高剛性の支持部材（フレーム）１５との複合支持構造とすることで、支持部材１５から振動膜１３に伝達する振動を減衰させる粘弾性体１４の機能を利用することができる。また、この構造によって、支持部材１５が固定される電子機器の筐体の振動が、振動源である圧電振動子１０に伝達することが抑制されるようにもなる。
【００７４】
本実施形態の圧電アクチュエータ１００によれば、以下のとおりの効果が得られる。
【００７５】
圧電アクチュエータ１００の基本構造上、小型化及び薄型化が実現されるとともに、５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚという広い周波数帯域で十分な大きさの振動振幅が得られる。このため、使用電子部品の占有スペースが制限される携帯電話などの小型の電子機器において、振動デバイスや音響デバイスとして好適に搭載できるようになる。
【００７６】
圧電アクチュエータ１００の基本共振周波数ｆ０が１ｋＨｚ近傍に設定されるので、５００Ｈｚ〜１０ｋＨｚの可聴周波数帯域の音波を８０ｄＢ±１０ｄＢで再生することが可能となる。このため、圧電アクチュエータ１００は、音楽再生用の音響デバイスとして特に好適に利用できるようになる。
【００７７】
圧電アクチュエータ１００の機械的な振動特性を考慮すると、粘弾性体１４の剛性Ｄが低下することは、圧電アクチュエータ１００の見かけの剛性が低下し、その見かけの質量成分が振動特性に与える寄与率が増大することを意味する。つまり、圧電アクチュエータ１００の機械的な振動特性を決定する３つの構造的要素である、剛性Ｄ、質量ｍ、共振特性緩和機能を振動特性の設計に活用し、圧電アクチュエータ１００（振動膜１３）の振動振幅の増大、振動振幅の周波数特性の平坦化に寄与させることができる。
【００７８】
圧電アクチュエータ１００では、台座１２が、台座１２よりも剛性Ｄの低い振動膜１３及び粘弾性体１４を介して支持部材１５や電子機器の筐体に連結されている。このため、支持部材１５や電子機器の筐体に衝撃が付加されても、その衝撃が圧電素子１１に伝達する前に、粘弾性体１４及び振動膜１３によって衝撃が吸収される。したがって、圧電素子１１の圧電体として脆性材料であるセラミックス材料が用いられても、圧電素子１１が破損する可能性が低減する。よって、圧電アクチュエータ１００は、ユーザの取り扱いミスによる落下などによって強い衝撃を受けやすい携帯型の電子機器に好適に使用できるようになる。
【００７９】
支持部材１５が、台座１２及び振動膜１３よりも剛性Ｄの低い粘弾性体１４を介して振動膜１３を支持している構造を維持する限り、圧電アクチュエータ１００は、振動膜１３の振動振幅の増大、振動振幅の周波数特性の平坦化を実現できる。この特徴を備えることは、小型のアクチュエータにとって特に望ましい。また、圧電アクチュエータ１００の振動特性を自由に設計することができる。つまり、圧電アクチュエータ１００は、圧電素子１１、台座１２、振動膜１３並びに粘弾性体１４の材料及び形状を自由に変更して多様な振動特性を得ることができる。また、支持部材１５の大きさを変えることなく、圧電素子１１、台座１２、振動膜１３並びに粘弾性体１４の形状及び厚さを変更することができる。このため、圧電アクチュエータ１００は、支持部材１５を多様な大きさの電子機器に取り付けることが可能な汎用部品となる。さらにこのため、圧電アクチュエータ１００が振動デバイスや音響デバイスとして搭載される電子機器の設計変更にも柔軟に対応することができ、電子機器の製造コストの低減が可能となる。
【００８０】
＜実施形態２＞
実施形態１の圧電アクチュエータ１００では、振動膜１３の下面側のみに粘弾性体１４が接合される。これに対し、本実施形態２の圧電アクチュエータ２００ａでは、図６（Ａ）に示すように、振動膜１３の上下両面側に、それぞれ、異なる材料からなる第１及び第２粘弾性体２４、３４が接合される。
【００８１】
即ち、本実施形態２では、振動膜１３は、剛性Ｄの異なる第１及び第２粘弾性体２４、３４により挟持されている。そして、図６（Ａ）では、第１粘弾性体２４の下面が支持部材１５に固着され、第２粘弾性体３４の上面は、支持部材１５とは異なる支持部材２５に固着されている。ここで、支持部材２５は、電子機器の筐体との連結には使用されず、自由端となっている。それ以外の構成は、実施形態１の圧電アクチュエータ１００と同様であり、以下、共通する構成部材については、特に記載する場合を除き、同一又は対応する符号を付してその説明を省略する。
【００８２】
第１及び第２粘弾性体２４、３４は、いずれも振動膜１３よりも剛性Ｄが低い点で共通しており、形状はいずれも環状であって同一であるが、互いの使用材料が異なっている。
【００８３】
粘弾性体１４と同様、剛性Ｄ又はヤング率Ｅが低い材料は、その材料内部の機械的損失により共振特性の急峻性を緩和させる共振特性緩和機能が大きい傾向がある。また、この共振特性緩和機能は、材料ごとに異なり、個々の材料に固有の周波数帯域で強く発現し、それ以外の周波数帯域では低下する傾向がある。
【００８４】
圧電アクチュエータ２００ａによれば、図６（Ａ）に示すように、共振特性緩和機能が発現する周波数帯域が異なる第１及び第２粘弾性体２４、３４を振動膜１３に接合することで、圧電アクチュエータ１００よりもさらに広い周波数帯域に亘って圧電アクチュエータ１００の振動が減衰される。更に、圧電アクチュエータ２００ａ（振動膜１３）の振動振幅の周波数特性が平坦化されるようになる。この結果、実施形態１の圧電アクチュエータ１００と比べ、音響デバイスとしてさらに好適なものとなる。
【００８５】
図６（Ｂ）に、本実施形態２の変形例に係る圧電アクチュエータ２００ｂを示す。この変形例では、第１粘弾性体２４の一方の面（上面）と振動膜１３の下面の外周部とを接合し、第１粘弾性体２４の他方の面（下面）と第２粘弾性体３４の上面とを接合した構成である。換言すれば、この変形例では、剛性の異なる第１及び第２粘弾性体２４、３４が複合化されて一つの粘弾性体（振動方向変換体）を構成している。この変形例によれば、振動膜１３の上下両面側から第１及び第２粘弾性体２４、３４を接合した図６（Ａ）に示す態様と同様、振動膜１３の振動振幅の増大と、圧電アクチュエータ１００と比べた場合の、その振動振幅の周波数特性のさらなる平坦化と、が実現される。
【００８６】
＜実施形態３＞
本発明の技術的思想は、実施形態１、２の圧電アクチュエータ１００、２００ａ、２００ｂだけでなく、図７（Ａ）に示すような、永久磁石３１及びコイル３２からなる動電型変換器（振動発生子）３３を用いた動電アクチュエータ３００ａにも適用することができる。この動電アクチュエータ３００ａでは、永久磁石３１と通電されたコイル３２との間に作用する電磁力を振動の駆動源としている。
【００８７】
図７（Ａ）に示すように、動電アクチュエータ３００ａは、有底円筒形の支持部材としてのヨーク３５と、ヨーク３５の内底面中央部に配設された永久磁石３１と、コイル３２が外周に巻回され、永久磁石３１を囲むように配置される円筒部材３２ａと、円筒部材３２ａが下面中央部に接合された振動膜２３とを備えている。
【００８８】
振動膜２３の下面の外周部は、振動膜２３よりも剛性Ｄが低く、有害又は不要な振動の伝達を抑制する作用をもつ粘弾性体１４の上面と接合されている。粘弾性体１４は、粘弾性体１４の下面とヨーク３５の上面とが接合され、ヨーク３５によって支持されている。
【００８９】
図７（Ａ）に示す状態で、コイル３２に音声信号を含む交流電圧が印加されると、永久磁石３１と、通電されたコイル３２との間に電磁力が作用し、これにより振動膜２３が振動して音声信号に対応する音声が再生される。
【００９０】
振動膜２３は、振動膜２３よりも剛性Ｄの低い粘弾性体１４で支持されている。このため、動電アクチュエータ３００ａは、実施形態１及び２の圧電アクチュエータ１００、２００ａ、２００ｂと同様、振動膜２３の振動振幅を増大させ、また、振動膜２３の基本共振周波数ｆ０が低下することで、その振動振幅の周波数特性を平坦化させることができる。
【００９１】
なお、本発明は上述した実施形態１〜３に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。
【００９２】
例えば、上記実施形態１、２では、圧電体として圧電セラミックス板２１を使用した。しかしこのようなセラミックス材料に限られず、圧電体としては、内部に交流電界が発生すると、拡径又は縮径する伸縮運動を行う材料であれば、ポリフッ化ビニリデンのような高分子材料なども使用することができる。
【００９３】
上記実施形態１、２では、台座１２の両面に圧電素子１１が接合されているバイモルフ型の圧電振動子１０を使用した。しかしこれに限られず、圧電振動子１０は、台座１２の片面のみに圧電素子１１が接合されているユニモルフ型の圧電振動子でもよい。このようなユニモルフ型の圧電振動子では、バイモルフ型の圧電振動子１０と比べ、振動膜１３を駆動して振動を発生する効率が約半分に低下するが、イヤホンなど大きな音圧レベルを必要としない音響デバイス用途には、製造コストを節減する観点から好適となる。
【００９４】
上記実施形態１、２では、圧電振動子１０に含まれる上下一対の圧電素子１１は、同一の構造のものである。即ち、上下一対の圧電素子１１は、いずれも、圧電セラミックス板２１の上面１１ａ、下面１１ｂに上下一対の電極層２１ａ、２１ｂが形成された構造のものである。しかしこれに限られず、上下の圧電素子１１は、互いに異なる構成であっても良い。例えば、上下の圧電素子１１の一方は、圧電セラミックス板２１の上面１１ａ、下面１１ｂの一方のみに電極層が形成された構造のものであり、他方は、圧電セラミックス板２１の上面１１ａ、下面１１ｂの両方に上下一対の電極層が形成された構造のものであってもよい。
【００９５】
上記実施形態１、２では、圧電振動子１０は、台座１２が振動膜１３と接合された構造としたが、圧電振動子１０は、圧電素子１１が振動膜１３と接合されている構造でもよい。また、上記実施形態１、２では、振動膜１３に単数（１つ）の圧電振動子１０が接合されるようにしたが、振動膜１３には、複数の圧電振動子１０が接合されていてもよい。
【００９６】
上記実施形態１、２では、粘弾性体１４の開口部１４ａと支持部材１５の開口部１５ａとは、直径及び外周が同一の円形状である（図１及び図２（Ａ）参照）。しかしこれに限られず、図８（Ａ）に示すように、粘弾性体１４の開口部１４ａの直径の方が支持部材１５の開口部１５ａの直径よりも大きくてもよいし、図８（Ｂ）に示すように、粘弾性体１４の開口部１４ａの直径の方が支持部材１５の開口部１５ａの直径よりも大きくてもよい。図８（Ａ）の圧電アクチュエータ１００のように、粘弾性体１４の断面の幅が小さいと、剛性Ｄが低くなり、振動膜１３の振動振幅を増大させることができるが、製造がやや困難になることがある。一方、図８（Ｂ）の圧電アクチュエータ１００のように、粘弾性体１４の断面の幅が大きいと、図８（Ａ）の圧電アクチュエータ１００よりも剛性Ｄが高まり、振動膜１３の振動振幅を減少させてしまうが、共振特性緩和機能と、その振動振幅の周波数特性の平坦性とが向上するとともに、製造が容易になる。
【００９７】
上記実施形態１〜３では、粘弾性体１４、２４、３４は、全体形状が環状、かつ、断面形状が矩形状のものを使用し、シリコンゴムなどのエラストマーを使用することでその剛性Ｄを低く設定した。しかし、粘弾性体１４、２４、３４は、断面形状を矩形状とは異なる形状に変更することで、その剛性Ｄを調節することができる。
【００９８】
具体的には、図９（Ａ）〜（Ｅ）に、断面形状を矩形状とは異なる形状に種種変更した粘弾性体１４１〜１４５の例を示す。図９（Ａ）に示すように、断面形状がＨ字型の粘弾性体１４１の場合、圧電振動子１０の振動に伴う粘弾性体１４１の上下方向の伸縮変形が、粘弾性体１４１の内部でのせん断変形に効率的に変換される。この粘弾性体１４１のせん断変形は、高い共振特性緩和機能を発揮し、アクチュエータ１００、２００ａ、２００ｂ、３００ａ、３００ｂ及び後述するアクチュエータ４００、それぞれの振動膜１３、２３、及び後述する振動膜１３０、１３６の振動振幅の周波数特性の平坦化に効果的である。さらに、粘弾性体は、図９（Ｂ）に示すように、断面形状がＩ字型の粘弾性体１４２でもよいし、図９（Ｃ）に示すように、断面形状が逆Ｕ字型の粘弾性体１４３でもよいし、図９（Ｄ）に示すように、断面形状がＣ字型の粘弾性体１４４でもよい。さらには、粘弾性体は、図９（Ｅ）に示すように、チューブのような、断面形状がＯ字型の粘弾性体１４５であってもよい。このように断面形状がＯ字型の粘弾性体１４５の場合では、その内壁の弾性と、内部の空洞に含まれる空気の弾性とを調整することで、粘弾性体の剛性Ｄやヤング率Ｅ（減衰比ζ）の調整の自由度が向上するとともに、粘弾性体１４５の内壁と内部の空気との摩擦による共振特性緩和機能も向上する。さらにまた、図９（Ｅ）に示す粘弾性体１４５の内部の空洞に、グリセリン水溶液などの高粘性の液体を封入することで、共振特性緩和機能を調節することもできる。
【００９９】
上記実施形態１、２は、振動膜１３と粘弾性体１４、２４、３４とを上下方向に積層配置した構成である。しかしこれに限られず、図１０（Ａ）に示すように、環状の振動膜１３０の外周面に、振動膜１３０よりも剛性Ｄが低い環状の粘弾性体１４０の内周面を一体的に接合させた構成であってもよい。この場合、図１０（Ｂ）に示すように、粘弾性体１４０の下面の外周部は、支持部材１５の上面に接合されている。このような粘弾性体１４０と一体化された構造の振動膜１３０は、所謂インサート成型法（異材質成型法）を用いて振動膜１３０と粘弾性体１４０とを一体成形することで得られる。
【０１００】
上記実施形態１、２では、圧電素子１１及び台座１２は、いずれも円盤状のものであり、振動膜１３、粘弾性体１４及び支持部材１５はいずれも環状（円形枠状）のものである。しかしこれに限られず、例えば、図１１に示す圧電アクチュエータ４００のように、振動膜１３６の外周形状を矩形状とし、粘弾性体１４６及び支持部材１５６を矩形枠状とすることもできる。
【０１０１】
上記実施形態１、２のアクチュエータ１００、２００ａ、２００ｂ、３００ａ、３００ｂ、４００は、環状の支持部材１５を備えていた。しかしこれに限られず、粘弾性体１４が、電子機器の筐体５５に直接接合されたもの、換言すれば、図１２に示すように、支持部材１５と電子機器の筐体５５とが一体化したものであってもよい。これにより圧電アクチュエータ１００の全体の厚さを薄くすることが可能となり、電子部品を実装するスペースに制約がある小型の電子機器などに好ましい態様となる。なお、電子機器の筐体５５の材料には、各種の金属材料や樹脂材料を用いることができ、例えば、ＡＢＳ樹脂、ポリカーボネート樹脂、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）を使用できる。
【０１０２】
このように、圧電アクチュエータ１００は、振動膜１３よりも低剛性で、共振特性緩和機能を有する粘弾性体１４を介して電子機器の筐体５５に支持される。このような構成により、圧電アクチュエータ１００の駆動に伴う異常な振動が電子機器の筐体５５を介して電子機器の内部の電子部品に伝播するのを防ぎ、誤作動や異音が生じる等の不具合が解消される。
【０１０３】
さらに、このような構成により、電子機器の筐体５５から伝達する有害な振動を減衰させることができ、そのような外部の振動や衝撃から圧電アクチュエータ１００を保護することもできる。
【０１０４】
＜実施例＞
実施例として、圧電及び動電アクチュエータ（以下、両者を「アクチュエータ」と総称する。）、及び、参考例のアクチュエータを音響デバイスに適用し、両アクチュエータを比較した結果を表１に示す。各アクチュエータの評価項目は、次に示すとおりである。
【０１０５】
「評価項目１：規格化共振周波数Δｆｓ」
アクチュエータに定格入力の交流電圧１（Ｖ）を印加し、基本共振周波数ｆ０を測定した。基本共振周波数ｆ０は、図４（Ｂ）に示すように、音圧レベル（台座１２及び振動膜１３の振動振幅）の周波数依存性において、音圧レベルがピーク値を示すときの周波数として測定される。表１では、参考例２の圧電アクチュエータ１０１（図１３、図１４参照）における基本共振周波数を基準値ｆ０Ｓとし、規格化共振周波数Δｆｓ（％）（＝（１−ｆ０／ｆ０Ｓ）×１００（％）、ｆ０：測定された基本共振周波数、ｆ０Ｓ：基準値とした基本共振周波数）で示した。なお、各アクチュエータにおいて、圧電振動子１０の上下の圧電素子１１に印加する交流電圧の周波数及び振幅（電圧）は同一である。
【０１０６】
「評価項目２：規格化音圧レベル」
アクチュエータに定格入力の交流電圧１（Ｖ）を印加し、交流電圧の周波数が５００Ｈｚにおける音圧レベルを測定した。表１では、参考例２の圧電アクチュエータ１０１から放出される音圧ｐを基準値ｐＳとして規格化された音圧レベルＬｐ（ｄＢ）（＝２０×log１０（ｐ／ｐＳ）、ｐ ：測定された音圧、ｐＳ：音圧の基準値）（以下、「規格化音圧レベルＬｐ」）を示す。なお、各アクチュエータから放出される音圧ｐは、アクチュエータの設置位置から１０ｃｍ離して設置したマイクロフォンを用いて測定した。
【０１０７】
「評価項目３：音圧レベルの周波数特性の平坦性」
アクチュエータに定格入力の交流電圧１（Ｖ）を印加し、交流電圧の周波数をスイープしたときの、前記した音圧レベルＬｐ（ｄＢ）の周波数依存性を測定した。そして、各アクチュエータにおいて、基本共振周波数ｆ０における音圧レベルＬｐ０を基準値とし、音圧レベルＬｐの変動幅（Ｌｐ−Ｌｐ０）を算出し、当該変動幅（Ｌｐ−Ｌｐ０）に基づいて、各アクチュエータの周波数特性の平坦性を評価した。表１では、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数帯域において、音圧レベルの変動幅（Ｌｐ−Ｌｐ０）が１０ｄＢ以下であれば「Ａ」、１０ｄＢを超え、１５ｄＢ以下であれば「Ｂ」、１５ｄＢを超えれば「Ｃ」とした。ここでは、音圧レベルの変動幅（Ｌｐ−Ｌｐ０）が小さいほど、音圧レベルの周波数特性の平坦性が優れていることになる。
【０１０８】
「評価項目４：落下衝撃耐性」
各アクチュエータを携帯電話に搭載し、各携帯電話を５０ｃｍの高さから、５回自然落下させ、落下衝撃に対する耐性試験を行った。具体的には、衝撃付与前の圧電アクチュエータの、基本共振周波数ｆ０における音圧レベルＬｐ０ｂと、衝撃付与後の圧電アクチュエータの、基本共振周波数ｆ０における音圧レベルＬｐ０ａと、を測定し、それらの音圧レベルの差｜Ｌｐ０ｂ−Ｌｐ０ａ｜（ｄＢ）（以下、「音圧レベル差」）を算出した。よって、その音圧レベル差｜Ｌｐ０ｂ−Ｌｐ０ａ｜が小さい程、携帯電話が衝撃に対する耐性が高いことになる。表１では、音圧レベル差｜Ｌｐ０ｂ−Ｌｐ０ａ｜が３ｄＢ以内であれば「Ａ」、音圧レベル差｜Ｌｐ０ｂ−Ｌｐ０ａ｜が３ｄＢを超えれば「Ｂ」とそれぞれ評価した。
【０１０９】
【表１】
2011074579.tif 000003
【０１１０】
（参考例１）
本参考例１として、図１５及び図１６に示す圧電アクチュエータ１０２を用いて振動特性の評価試験を行った。
【０１１１】
圧電振動子１０における上下一対の圧電素子１１は、共に円盤状の第１圧電素子１１ｐと第２圧電素子１１ｑとから構成される。第１圧電素子１１ｐは直径１８ｍｍであり、第２圧電素子１１ｑは直径１７ｍｍであり、第１圧電素子１１ｐ及び第２圧電素子１１１の厚さは、共に４０μｍである。各圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）の上面、下面１１ｂには、それぞれ、厚さ８μｍの電極層２１ａ、２１ｂが形成されている（図２（Ｂ）参照）。台座１２は、リン青銅で形成され、直径２０ｍｍ、厚さ５０μｍの円盤状のものである。支持部材１５は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で形成された環状（円形枠状）のものである。支持部材１５の外径、内径（開口部１５ａの半径）、厚さは、それぞれ２１ｍｍ、２０ｍｍ、０．５ｍｍである。
【０１１２】
圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）の圧電体は、ＰＺＴ系セラミックスからなる圧電セラミックス板２１である（図２（Ｂ）参照）。圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）の上下の電極層２１ａ、２１ｂは、銀／パラジウム合金（重量比７：３）である。
【０１１３】
圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）は、所謂グリーンシート法によって、大気中で気温１１００℃で２時間焼成し、その後、圧電セラミックス板２１に分極処理を施して製造した。圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）と台座１２との接合、及び支持部材１５と台座１２との接合には、いずれもエポキシ系接着剤が用いられている。
【０１１４】
（参考例２）
本参考例２として、図１３及び図１４（Ａ）に示す圧電アクチュエータ１０１を用いて振動特性の評価試験を行った。
ここで、圧電素子１１、台座１２及び支持部材１５は、図１５及び図１６に示す参考例１の圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）、台座１２及び支持部材１５ｍ、１５ｎと同種の材料で形成した。
【０１１５】
圧電振動子１０における上下一対の圧電素子１１は、共に円盤状の第１圧電素子１１ｐと第２圧電素子１１ｑとから構成される。第１圧電素子１１ｐは直径１８ｍｍであり、第２圧電素子１１ｑは直径１７ｍｍであり、第１圧電素子１１ｐ及び第２圧電素子１１１の厚さは、共に４０μｍである。各圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）の上面１１ａ、下面１１ｂには、それぞれ、厚さ８μｍの電極層２１ａ、２１ｂが形成されている（図２（Ｂ）参照）。台座１２は、リン青銅で形成され、直径２０ｍｍ、厚さ５０μｍの円盤状のものである。振動膜１３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂で形成され、開口部１３ａを有する環状（円形枠状）に形成されている。振動膜１３の外径、内径、厚さはそれぞれ２１ｍｍ、１８ｍｍ、２５μｍである。支持部材１５は、ステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）により、開口部１５ａを有する環状に形成されたものである。支持部材１５の外径、内径、厚さは、それぞれ２１ｍｍ、２０ｍｍ、０．５ｍｍである。
【０１１６】
ここで、振動膜１３の内周部と台座１２の外周部との接合領域は、幅が０．５ｍｍの環状である。また、台座１２の主面（図２（Ａ）参照）の内、直径１７ｍｍの第２圧電素子１１ｑが接合されている主面（下面）に振動膜１３の上面が接合されている。
【０１１７】
圧電素子１１を構成する圧電体及び電極層の材料、圧電素子１１の製造プロセスは、参考例１の圧電アクチュエータ１０２と同様である。各構成部材同士の接合にも参考例１と同様、エポキシ系接着剤が用いられている。表１に示すように、上述のように、参考例２の規格化共振周波数Δｆｓは、参考例２の基本共振周波数を基準としていることから当然であるように、０％である。つまり、参考例２の圧電アクチュエータ１０１の規格化共振周波数Δｆｓは、参考例１の圧電アクチュエータ１０２の規格化共振周波数Δｆｓが３８％であるのと比べ、０％と低い。つまり、参考例２の基本共振周波数ｆ０が参考例１のそれと比べて大幅に低く、表１に示すように、規格化音圧レベルＬｐが高い値となり、音圧レベルの周波数特性の平坦性、落下衝撃耐性がいずれも向上した。
【０１１８】
（実施例１）
本実施例１として、図１及び図２（Ａ）に示す圧電アクチュエータ１００を用いて振動特性の評価試験を行った。圧電アクチュエータ１００の各部の具体的な構成は以下の通りである。ここで、圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）、台座１２、振動膜１３、及び支持部材１５の形状や材料は、参考例２と同様である。
【０１１９】
また、粘弾性体１４は、硬度６０のシリコンゴムで形成され、開口部１４ａを有する環状のものである。粘弾性体１４の外径、内径、厚さは、それぞれ２１ｍｍ、１８ｍｍ、２５０μｍである。各構成部材同士の接合には、粘弾性体１４と他の部材との接合以外は、参考例１と同様にエポキシ系接着剤が用いられ、粘弾性体１４と他の部材との接合には、シリコン系接着剤が用いられている。
【０１２０】
表１に示すように、本実施例１の圧電アクチュエータ１００によれば、規格化共振周波数Δｆｓが−３５％となり、参考例２の圧電アクチュエータ１０１のその値（０％）よりもさらに低い結果が得られた。また、参考例２と比べ、規格化音圧レベルＬｐが高い値となり、音圧レベルの周波数特性の平坦性、落下衝撃耐性がいずれも向上した。
【０１２１】
この結果から、実施例１の圧電アクチュエータ１００によれば、参考例２の圧電アクチュエータ１０１で得られる振動特性が、それよりも小さいサイズ（占有スペース）の圧電アクチュエータ１００で実現できることが確認できた。
【０１２２】
（実施例２）
本実施例２では、粘弾性体１４の断面形状が、Ｃ字型（図９（Ｄ）参照）である以外は実施例１と同じ構成の圧電アクチュエータ１００が用いられている。この実施例２の圧電アクチュエータ１００を用いて振動特性の評価試験を行った。
【０１２３】
表１に示すように、実施例２の圧電アクチュエータ１００によれば、実施例１の圧電アクチュエータ１００と比べ、規格化共振周波数Δｆｓが−３５％から−３８％にさらに低下した。この結果、圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）に印加する交流電圧の周波数５００Ｈｚでの規格化音圧レベルＬｐがさらに高い値となった。そして、音圧レベルの周波数特性の平坦性、落下衝撃耐性は、実施例１と同様、優れた結果が得られた。
【０１２４】
（実施例３）
本実施例３に係る圧電アクチュエータ２００ａは、振動膜１３の下面側のみに粘弾性体１４を接合することに代えて、図６（Ａ）に示すように、振動膜１３の上下両面側から、それぞれ、異なる材料からなる第１及び第２粘弾性体２４、３４を接合したものである。この構成以外は、実施例１の圧電アクチュエータ１００と同様な構成である。この圧電アクチュエータ２００ａを用いて振動特性の評価試験を行った。以下、共通する構成については、特に記載する場合を除き、同一又は対応する符号を付してその説明を省略する。
【０１２５】
第１及び第２の粘弾性体２４、３４の形状は、いずれも実施例１の粘弾性体１４と同様に環状である。第１粘弾性体２４の材料には、実施例１と同様、硬度６０のシリコンゴムが用いられ、第２粘弾性体３４の材料には、硬度３０のシリコンゴムが用いられている。
【０１２６】
表１に示すように、本実施例３の圧電アクチュエータ２００ａによれば、実施例１の圧電アクチュエータ１００と比べ、音圧レベルの周波数依存の平坦性が向上した。また、本実施例３では、実施例１と同様、参考例２よりも規格化共振周波数Δｆｓが低下した。この結果、圧電素子１１（１１ｐ、１１ｑ）に印加する交流電圧の周波数５００Ｈｚでの圧電アクチュエータ１００の規格化音圧レベルＬｐがさらに高い値となった。そして、音圧レベルの周波数特性の平坦性、落下衝撃耐性は、実施例１と同様、優れた結果が得られた。
【０１２７】
（実施例４）
本実施例４として、図１１に示す圧電アクチュエータ４００を用いて振動特性の評価試験を行った。この圧電アクチュエータ４００は、振動膜１３６の外周形状を矩形状とし、粘弾性体１４６及び支持部材１５６をそれぞれ矩形枠状としたものである。この構成以外は、実施例１の圧電アクチュエータ１００と同様な構成である。以下、共通する構成については、特に記載する場合を除き、同一又は対応する符号を付してその説明を省略する。
【０１２８】
振動膜１３６は、外周形状を一辺の長さが２１ｍｍの正方形状とし、中央部の開口部１３６ａを直径１８ｍｍの円形状としたものである。粘弾性体１４６及び支持部材１５６は、それぞれ開口部１４６ａ、１５６ａを有する正方形枠状とし、それらの外周形状及び内周形状を、それぞれ一辺の長さが２１ｍｍ、２０ｍｍの正方形状としたものである。
【０１２９】
実施例４は、実施例１と比べ、圧電アクチュエータ４００のサイズ（振動膜１３６の面積）が増大したことにより、圧電アクチュエータ４００全体の剛性の低下に伴って規格化共振周波数Δｆｓが低下した。また、規格化音圧レベルＬｐが高い値となった。また、音圧レベルの周波数特性の平坦性、落下衝撃耐性は、実施例１と同様、優れた結果が得られた。
【０１３０】
（実施例５）
本実施例５に係る携帯電話は、図１２に示すように、実施例１の圧電アクチュエータ１００が電子機器である携帯電話機に搭載されたものである。この携帯電話機の筐体５５は、ＡＢＳ樹脂で形成され、厚さ１ｍｍである。筐体５５には、圧電アクチュエータ１００の振動で発生する音波を外部に放出するため、直径１ｍｍの透孔５５ａが９個設けられている。図１２に示すように、本実施例５に係る携帯電話機は、支持部材１５と携帯電話機の筐体５５とが接合した構造である。この携帯電話機の音響デバイスとしての振動特性を評価した。本実施例５では、実施例１と同様、規格化音圧レベルＬｐ、音圧レベルの周波数特性の平坦性、落下衝撃耐性に優れた結果が得られた。また、圧電アクチュエータ１００の駆動に伴い、携帯電話機の内部に有害な振動は伝達されず、粘弾性体１４による良好な共振特性緩和機能が確認できた。
【０１３１】
（参考例３）
本参考例３として、図７（Ｂ）に示す動電アクチュエータ３００ｂを用いて振動特性の評価試験を行った。動電アクチュエータ３００ｂは、有底円筒形の支持部材としてのヨーク３５と、ヨーク３５の内底面中央部に配設された永久磁石３１と、コイル３２が外周に巻回され、永久磁石３１を囲むように配置される円筒部材３２ａと、円筒部材３２ａが下面中央部に接合された振動膜２３とを備えている。
【０１３２】
振動膜２３の下面の外周部は、振動膜２３よりも剛性Ｄが高いステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）製のスペーサ５４を介して、ヨーク３５に連結されている。
【０１３３】
ここで、振動膜２３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂で形成され、直径１６ｍｍ、厚さ２５μｍの環状のものである。動電アクチュエータ３００ａの粘弾性体１４に対応するスペーサ５４は、外径１６ｍｍ、内径１５ｍｍ、厚さ２５０μｍの環状のものである。
【０１３４】
図７（Ｂ）に示す状態で、コイル３２に音声信号を含む交流電圧を印加し、永久磁石３１と通電されたコイル３２との間に電磁力を作用させ、これにより振動膜２３を振動させることによって、音声信号に対応する音声を再生した。また、評価結果は、後記の実施例６と対比させて後記する。
【０１３５】
（実施例６）
本実施例６として、図７（Ａ）に示す動電アクチュエータ３００ａを用いて振動特性の評価試験を行った。
ここで、本実施例６は、粘弾性体１４に硬度３０のシリコンゴムが用いられている以外は参考例３と同様な構成である。このように、本実施例６では、粘弾性体１４の剛性Ｄを振動膜２３よりも低くして共振特性緩和機能を持たせることで、表１に示すように、参考例３と比べ、規格化共振周波数Δｆｓが低下するとともに、規格化音圧レベルＬｐが高い値となった。なお、音圧レベルの周波数特性の平坦性については、参考例３と比べ、優れた結果が得られた。また、落下衝撃耐性については、参考例３と同等の良好な結果であった。
【０１３６】
なお、本発明は、本発明の広義の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な実施形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。
【０１３７】
本出願は、２００９年１２月１５日に出願された日本国特許出願２００９−２８３８９４号に基づく。本明細書中に、その明細書、特許請求の範囲、図面全体を参照して取り込むものとする。
【符号の説明】
【０１３８】
１０  圧電振動子
１１、１１ｐ、１１ｑ  圧電素子
１２  台座
１３  振動膜
１４  粘弾性体（振動方向変換体）
１５、２５  支持部材（フレーム）
２１  圧電セラミックス板（圧電体）
２３  振動膜
５５  電子機器（携帯電話）の筐体
１００、１０１、１０２、２００ａ、２００ｂ、４００  圧電アクチュエータ
３００、３００ａ、３００ｂ  動電アクチュエータ
【図１】
2011074579.tif 000004
【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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【国際調査報告】
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