(57)【要約】【課題】電気的・機械的接点の無い構造でバイブレータを実現することにより、接点ノイズや接点寿命などに影響されず、駆動時間が長期にわたっても駆動状態が一定に保たれると共に、定常状態への立ち上がりも速く、少ない部品点数で構成可能なバイブレータを提供する。【解決手段】一方がハウジングに固定されたばね性部材の他方にヨーク及びマグネットを固定し、前記ヨークとの間で磁気作用が働くようにハウジングにポールピースを固定すると共にコイルを巻回し、前記ハウジングに設置した端子からコイルに電気信号を印加してポールピースに現れる極性を変更することによって、ヨークとポールピースとの間に磁気引力と磁気斥力を発生させ、マグネットとヨーク及びばね性部材とを振動させるバイブレータ。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方がハウジングに固定されるばね性部材と、前記ばね性部材の他方に固定されるヨーク及びマグネットと、前記ヨークとの間で磁気作用が働くように前記ハウジングに固定されるポールピースと、前記ポールピースに巻回されるコイルと、前記ハウジングに設置され且つ前記コイルと電気的に接続される端子と、少なくとも前記ばね性部材と前記ヨーク及び前記マグネットとを囲むように前記ハウジングに固定されるケースとを有し、前記端子から前記コイルに印加される電気信号で前記ポールピースに現れる極性を変更することによって、前記ヨークと前記ポールピースとの間に磁気引力と磁気斥力を発生させ、前記ばね性部材と前記ハウジングとの固定箇所を支点にして、前記マグネットと前記ヨーク及び前記ばね性部材とが振動することを特徴とするバイブレータ。
【請求項２】
前記ヨーク及び前記マグネットと、前記ポールピース及び前記コイルとは、水平方向で対向するように配置されることを特徴とする請求項１記載のバイブレータ。
【請求項３】
前記端子はその一端が、前記ハウジングの背面又は側面に沿って形成されることによって回路基板にリフロー実装可能になっていることを特徴とする請求項１又は２記載のバイブレータ。
【請求項４】
前記端子に印加される電気信号を、矩形波状の電気信号とすることを特徴とする請求項１乃至請求項３記載のバイブレータ。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４記載のバイブレータを搭載したことを特徴とする携帯端末機器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、携帯端末機器等に使用されるバイブレータ及びこのバイブレータを搭載する携帯端末機器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、普及が目覚ましい携帯端末機器、特に携帯電話器、ＰＨＳには、着信の報知手段としてブザ−音或いはスピ−カによるメロディに加え、静穏を要する状況に合わせて体感振動を報知手段として選択できるように形成されている。現在では、ほぼ全ての携帯電話器、ＰＨＳ電話器等に体感振動による着信報知手段が採用されていると云える。
【０００３】
上記のような体感振動による報知手段を実現するためには、小型の円筒型モ−タが多く用いられており、前記モ−タの一部の回転運動により携帯端末機器を振動させている。
【０００４】
このようなモ−タの概略図を図１２に示す（例えば、非特許文献１参照）。図１２に示すように、モ−タ100のシャフトに回転方向の対称性を崩した偏心分銅101を設置しこの偏心分銅101の回転によって発生する遠心力により、モ−タ100から振動を発生させ、その振動をモ−タ100が搭載されている携帯端末機器に伝達することによって携帯端末機器を振動させるようになっている。
【０００５】
【非特許文献１】
”振動モータ”、[online]、株式会社シコー技研、[平成１４年１２月１６日検索]、インターネット<URL : http://shicoh.com/j/products/vm/index.htm>
【０００６】
しかしながら、上記モータ100を搭載した携帯端末機器には、モータの他にブザー音発生用のアクチュエータ又はメロディ発生用のスピーカが必要となるため、搭載部品が増えて携帯端末機器の小型、軽量化を阻害していた。
【０００７】
このため、体感振動、ブザー音、及びメロディの発生を全て１つの部品に集約することにより、搭載部品を２分の１にして携帯端末機器の小型・軽量化を図る多機能型アクチュエータが考案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】
特開平１０−２２９５９６号公報（第２−３頁、第１図）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記モータは、内部のコイルに電気信号を印加してから所望の回転数を有する定常状態に到達するまで0.2秒ほど要するため、瞬時の応答性が悪かった。更に、前記モータはその起動電流が大きいので、回転数を瞬時に変更しながら駆動しようとすると、消費される電力が大きくなると共に、モータ内部のブラシと整流子との電気的・機械的接点が摩耗してノイズが発生したり、接点寿命が短くなる等、幾つもの問題点が生じていた。
【００１０】
また、駆動時間が長期に渡ると、同一の電気信号を印加しても回転数が徐々に変化し、駆動状態が不安定になることもあった。
【００１１】
一方、前記多機能型アクチュエータでは、振動と音声を同時に連続発生した場合、特に重低音の低周波数領域で混変調歪みが発生し、所望以外の周波数値の音声が発生してしまうという問題点がある。
【００１２】
本発明は、上記各課題に鑑みてなされたものであり、その目的は従来のモータや多機能型アクチュエータの構造と全く異なる電気的・機械的接点の無い構造でバイブレータを実現することにより、接点ノイズや接点寿命などに影響されないバイブレータを提供することである。
【００１３】
又、駆動時間が長期にわたっても駆動状態が一定に保たれると共に、定常状態への立ち上がりも速いバイブレータを提供することである。
【００１４】
更に、上記バイブレータ構造を、従来のモータや多機能型アクチュエータよりも少ない部品点数で構成することによって、製造コストや製造工程の工数を削減することも目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１記載の発明は、一方がハウジングに固定されるばね性部材と、前記ばね性部材の他方に固定されるヨーク及びマグネットと、前記ヨークとの間で磁気作用が働くように前記ハウジングに固定されるポールピースと、前記ポールピースに巻回されるコイルと、前記ハウジングに設置され且つ前記コイルと電気的に接続される端子と、少なくとも前記ばね性部材と前記ヨーク及び前記マグネットとを囲むように前記ハウジングに固定されるケースとを有し、前記端子から前記コイルに印加される電気信号で前記ポールピースに現れる極性を変更することによって、前記ヨークと前記ポールピースとの間に磁気引力と磁気斥力を発生させ、前記ばね性部材と前記ハウジングとの固定箇所を支点にして、前記マグネットと前記ヨーク及び前記ばね性部材とが振動することを特徴とするバイブレータを提供するものである。
【００１６】
更に、本発明の請求項２記載の発明は、請求項１記載のバイブレータにおいて、前記ヨーク及び前記マグネットと、前記ポールピース及び前記コイルとは、水平方向で対向するように配置されることを特徴とするバイブレータを提供するものである。
【００１７】
更に、本発明の請求項３記載の発明は、請求項１又は請求項２記載のバイブレータにおいて、前記端子はその一端が、前記ハウジングの背面又は側面に沿って形成されることによって回路基板にリフロー実装可能になっていることを特徴とするバイブレータを提供するものである。
【００１８】
更に、本発明の請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３記載のバイブレータにおいて、前記端子に印加される電気信号を、矩形波状の電気信号も入力できるとすることを特徴とするバイブレータを提供するものである。
【００１９】
更に、本発明の請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４記載のバイブレータを搭載したことを特徴とする携帯端末機器を提供するものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
＜第１の実施形態＞
以下、本発明の第１の実施形態に係るバイブレータを、図１〜４を参照しながら説明する。図１は第１の実施形態に係るバイブレータの外観を示す斜視図であり、図２は図１のバイブレータをＡ−Ａ一点鎖線で切断したときのバイブレータの内部構造を示す側断面図であり、図３は図２のバイブレータをＢ−Ｂ一点鎖線で切断したときのバイブレータの内部構造を示す部分平断面図であり、図４は図１のバイブレータの端子部を示す斜視図である。
【００２１】
図１及び２より、バイブレータ１は、ケース３とハウジング４からなる外ケース２の内部に、振動体５を収納して形成される。振動体５は、Ｕ字形状に湾曲されたばね性を有する平板状金属からなるばね性部材６を有し、その一方の端部6bはハウジング４に固定される。更に、他方の端部6aにはヨーク7a、マグネット８、及びヨーク7bが固定される。２つのヨーク7a、7bとマグネット８及びばね性部材６とによって振動体５が形成される。ヨーク7aの一平面71a上には、図２、図３に示す通り、板バネ端部6aと合致する窪み72aが形成され、この窪み72aに板バネ端部6aが収納、固定される。
【００２２】
ヨーク7aのもう一方の平面73a上には図２に示すとおり、板状のマグネット８が固定されると共に、マグネット８の図中下方の平面上には、更にヨーク7bが固定される。従って、マグネット８は２つのヨーク7aと7bとで挟まれる構造となる。マグネット８はヨーク7aと接する面にＮ極が、ヨーク7bと接する面にはＳ極が現れるように着磁される。なお、ヨーク7aと7bとは同一形状であり、ヨーク7aを180度反転させてマグネット８に固定した状態がヨーク7bとなる。ケース３は振動体５を囲むようにハウジング４に固定される。又、マグネット８の着磁はヨーク7aと接する面にＳ極が、ヨーク7bと接する面にはＮ極が現れるように行っても良い。
【００２３】
ハウジング４には、図２又は図３に示すように２段状の凹部4a、4bが形成されており、最深部の凹部4aには略凸状に形成されたポールピース９が固定される。更にコイル10が、相対的に浅い側の凹部4b内に収納されるように、ポールピース９の凸部に巻回される。図２に示すとおり、各ヨーク7a、7b及びマグネット８と、ポールピース９の頂部9a及びコイル10とは、ハウジング４とケース３とを一体化したときに図２の水平方向（Ｘ方向）で対向するように配置され、更に、ヨーク7a、7bとポールピース９との間隔は互いに磁気作用が働くほどに設定される。又、前記頂部9aとヨーク7a及び前記頂部9aとヨーク7bとの離間距離とが等しくなるように位置決めされる。
【００２４】
更に、図４に示すようにハウジング４の背面4cには端子11がインサート成形される。図４では分かり易いようにハウジング４と端子11を別々に図示している。端子11は３箇所が90度に折り曲げられた形状に形成され、前記背面4cには端子11の形状と合致するように端子11設置用の収納部4dが形成される。前記背面4cに設置された端子11の平面11aには、溝4eを通って前記コイル10から引き出された導線10aが固定され、これによって端子11とコイル10とが電気的に接続される。
【００２５】
次に、バイブレータ１の動作について、図５〜７を参照しながら説明を行う。図５〜７はバイブレータの動作を説明するために、図２の振動体５とポールピース９及びコイル10のみを取り出して図示した側断面図である。
【００２６】
前述の通りマグネット８が、ヨーク7aと接する面にＮ極、ヨーク7bと接する面にＳ極となるように着磁されているので、マグネット８のＮ極から放出された磁力線はヨーク7a内部を通ってヨーク7bに向かい、ヨーク7b内部を通ってマグネット８のＳ極に入る。従って図５に示すとおり、前記頂部9aと対向するヨーク7aの端面74aにはＮ極が現れ、一方のヨーク7bの端面74bにはＳ極が現れる。
【００２７】
前記端子11からコイル10に交流の電気信号を印加すると、ポールピース９の頂部9aには前記電気信号がつくる磁界のＮ極、Ｓ極が交互に現れる。まず頂部9aにＮ極が現れたときの状態を図６に示す。
【００２８】
頂部9aにＮ極が現れると、Ｓ極に励磁されているヨーク7bの端面74bが磁気引力により頂部9aに引き寄せられると共に、Ｎ極に励磁されているヨーク7aの端面74aは磁気斥力により頂部9aから離れようとする。従って、ヨーク7aとマグネット８及びヨーク7bは、ばね性部材６と図示しない前記ハウジングとの固定箇所6bを支点にして、図６に示すように全体的に図の上方へと振れる。
【００２９】
次に、コイル10に流れる電気信号の向きが変わって、頂部9aに現れる磁極がＳ極に変更された場合の状態を図７に示す。頂部9aにＳ極が現れると、今度はＮ極に励磁されているヨーク7aの端面74aが頂部9aに引き付けられると共に、Ｓ極に励磁されているヨーク7bの端面74bは磁気斥力により頂部9aから離れようとする。従って、ヨーク7aとマグネット８及びヨーク7bは前記固定箇所6bを支点にして、図７に示すように全体的に図の下方へと振れる。
【００３０】
コイル10に印加される電気信号は交流なので、コイル10に流れる向きも規則的に交互に切り替わる。よって、頂部9aに現れる極性もその向きに応じて交互にＮ極とＳ極とに切り替わるので、結果的に振動体５は図６と図７の状態を交互に繰り返すこととなる。故に、ヨーク7a、7bとマグネット８及びばね性部材６上下に振幅運動を行い、この振幅運動によって生じた振動が図示しない外ケース２を介して外部へと伝達されていく。従って着信時に、前記バイブレータ１を搭載した携帯端末機器から、報知用の体感振動を発生させることが可能となる。
【００３１】
図３に示すヨーク7aの張出部75a（ヨーク7bでは張出部75b）は、コイル10に電気信号が印加されない静止状態においてバイブレータ１に外部から衝撃が加わって、振動体５が振動して振幅運動を起こしたときに、ケース２内側面と接触する箇所である。衝撃などにより振動体５が電気信号印加時の振幅運動を越えて振動した場合、張出部75a又は75bがケース２内側面と接触するので、ばね性部材６とケース２内側面との接触を防止することができる。よって接触によるばね性部材６の変形や歪みが防げるので、外部衝撃に対するバイブレータ１の耐衝撃性と信頼性を向上させることが可能となる。
【００３２】
又、ヨーク7a、7bとマグネット８は前述の通り振幅運動を行わせるための磁気駆動部であると共に、その重量は発生振動量を増大させることにも寄与するものである。従って、振動体５に何らかの重量付加物を設ける必要が無くなり、部品点数を抑えることが可能となる。しかし、バイブレータ１の設計思想に応じて何らかの重量付加物を振動体５に付加しても良い。
【００３３】
ポースピース９とコイル10は、ヨーク7a、7b及びマグネット８と前記板バネ端部6aに対し、水平方向で対向するように配置されるため、ヨーク7a、7b及びマグネット８と前記板バネ端部6aが上下方向に振動する際の接触を防止することが可能である。従って前記外ケース２内部で、他の部品に阻害されること無く振動体５を所望の上下方向振り幅で振幅運動させることが可能となり、前記バイブレータ１から大きな振動量を得ることができる。
【００３４】
コイル10に印加する電気信号は矩形波状の交流であることがより好ましい。矩形波は周期が一定であるため、振動体５の振動数が変動することが無く、常に一定で安定した駆動を行わせることが可能となるためである。
【００３５】
更に、前記電気信号の周波数を振動体５の共振周波数に一致させることで、振動体５から最大限の振動量を取り出すことが可能となり、より高い効率で大きな振動量を確保することが可能となる。
【００３６】
また、電気信号の電圧値を変更することにより、振動体５の振動に強弱を付けることが容易に可能となる。従って、着信報知用の振動に多くのバリエーションを持たせることが可能となる。
【００３７】
以上のように、本発明のバイブレータは電気的・機械的接点の無い構造で形成されるため、接点ノイズや接点寿命などに影響されないバイブレータを実現することが可能となる。
【００３８】
又、駆動時間が長期に渡っても振動が一定に保たれ、定常状態への立ち上がりも速いバイブレータを構成することが可能となる。
【００３９】
更に、バイブレータの構造は、従来のモータや多機能型アクチュエータよりも少ない部品点数で構成されるため、製造コストや製造工程の工数を削減することが可能となる。
【００４０】
また、振動体が外ケースで覆われる構造であるため、従来の振動モータのように振動体（回転分銅）が剥き出しとはならない。よって、携帯端末機器に搭載したときに近くの部品と振動体との接触を防止でき、部品やバイブレータの破損を防止することが可能となる。
【００４１】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態について、図８と図９を参照しながら説明を行う。なお第２の実施形態の説明は、第１の実施形態と異なる部分についてのみ行うものとし、第１の実施形態と同一部分は説明が重複するため省略、又は、同一符号を付して簡略化して説明する。
【００４２】
第２の実施形態が第１の実施形態と異なる点は、端子部が回路基板にリフロー実装可能であることである。具体的には、図８に示すように端子12の平板部12aが図中縦方向に延長され、一端の接点部12bがハウジング４の下側側面4gと同一面上に来るように設定され、且つ前記側面4gに沿って形成されていることである。なお、この変更に伴い、収納部41fも延長され、その下端が前記側面4gまで達するようにしてある。
【００４３】
図８の端子部を有するバイブレータ１をリフロー半田用の回路基板13上に実装した状態を図９に示す。接点部12bの基板接地面121bが前記側面4gと同一面上に来るように形成されるため、リフロー半田付けに対応することが可能となる。
【００４４】
なお、本実施形態は上記に限定されるものでは無く、その技術的思想の中で種々変更可能であることは云うまでも無い。例えば、図８の接点部12bを平板部12aと同一面上に形成して図１０に示すような平板部12aを伸長したように端子12を形成してハウジング４に設置し、バイブレータ１を図１１に示すように縦にリフロー半田実装しても良い。図１０は一端の平板部12aがハウジング４の背面4cに沿って設定される型式の端子部である。
【００４５】
【発明の効果】
以上、本発明のバイブレータに依れば、電気的・機械的接点の無い構造で形成可能であるため、接点ノイズや接点寿命などに影響されないバイブレータを実現することが可能となる。
【００４６】
又、駆動時間が長期に渡っても振動が一定に保たれ、定常状態への立ち上がりも速いバイブレータを構成することが可能となる。
【００４７】
更に、従来のモータや多機能型アクチュエータよりも少ない部品点数で構成されるため、製造コストや製造工程の工数を削減することが可能となる。
【００４８】
また、振動体が外ケースで覆われる構造であるため、従来の振動モータのように振動体（回転分銅）が剥き出しとはならず、携帯端末機器に搭載したときに近くの部品と振動体との接触を防止でき、部品やバイブレータの破損を防止することが可能となる。
【００４９】
更に、バイブレータのコイルに印加する電気信号を周期一定の矩形波とすることにより、振動体の振動数の変動を防止して、常に一定で安定した駆動を行わせることが可能となる。
【００５０】
又、バイブレータの端子の一端をハウジングの背面又は側面に沿って形成することによって回路基板にリフロー実装可能とすることにより、低コストで素早い基板実装が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るバイブレータの外観を示す斜視図
【図２】図１のバイブレータをＡ−Ａ一点鎖線で切断したときのバイブレータの内部構造を示す側断面図
【図３】図２のバイブレータをＢ−Ｂ一点鎖線で切断したときのバイブレータの内部構造を示す部分平断面図
【図４】図１のバイブレータの端子部を示す斜視図
【図５】図２の振動体とポールピース及びコイルのみを取り出して図示した側断面図
【図６】図５のコイルに電気信号が印加された時の状態を示す側断面図
【図７】図６と逆方向の電気信号がコイルに印加された時の状態を示す側断面図
【図８】本発明の第２の実施形態に係るバイブレータの端子部を示す斜視図
【図９】図８の端子部を有するバイブレータをリフロー半田用の回路基板上に実装した状態を示す部分側断面図
【図１０】本発明の第２の実施形態に係るバイブレータの端子部の別形態を示す斜視図
【図１１】図１０の端子部を有するバイブレータをリフロー半田用の回路基板上に実装した状態を示す部分側断面図
【図１２】従来の電磁モータを示す斜視図
【符号の説明】
１          バイブレータ
２          外ケース
３          ケース
４          ハウジング
５          振動体
６          ばね性部材
7a、7b      ヨーク
８          マグネット
９          ポールピース
10          コイル
11、12       端子
【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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