JP2015083305A - リニア駆動装置、リニア駆動装置を用いた電子機器及び身体装着品 - Google Patents

Abstract

【課題】入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックを向上させることのできるリニア駆動装置を提供する。
【解決手段】軸方向に変位する駆動軸と、駆動軸の一端に連結されていて駆動軸に軸方向の変位を生じさせる微振動発生部材と、駆動軸が軸方向に変位自在となるように駆動軸を支持する筐体と、駆動軸の軸方向の変位によって駆動軸の軸方向に移動可能に駆動軸と結合する移動体と、を備え、微振動発生部材は、弾性薄板と弾性薄板の少なくとも一面に配置された伸縮薄板とを備えている薄板からなり、伸縮薄板に駆動電圧を印加することによりおわん型に変形するものであり、微振動発生部材は周縁部が点で周方向に等間隔に前記筐体に固定されたリニア駆動装置、当該リニア駆動装置を用いた電子機器及び身体装着品。
【選択図】図８

Description

本発明は、タッチパネル等の入力機器等に用いられるリニア駆動装置、当該リニア駆動装置を用いた電子機器及び身体装着品に関する。

従来、表示装置にタッチパネル機能を組み込んだものや操作キーを用いた入力装置が導入されている。これらの中には、リニア駆動方式の振動装置を予め内蔵しておき、操作者が指やペンで押圧して情報を入力したときに、振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与えるものがある。このようなリニア駆動方式の振動装置として、例えば、特許文献１では、一端部を台座に固定した圧電アクチュエータと、圧電アクチュエータの他端部にダンパを介した錘と、を有するようにしたものが提案されている。

特開２０１１−２４５４３７号公報

しかし、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックの向上に関しては改善を加える余地があった。

本発明は、上述した課題の解決を目的とし、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックを向上させることのできるリニア駆動装置、当該リニア駆動装置を用いた電子機器及び身体装着品を提供することを目的とする。

上記目的を達成するためにこの発明が提案するものは、
軸方向に変位する駆動軸と、
前記駆動軸の一端に連結されていて前記駆動軸に前記軸方向の変位を生じさせる微振動発生部材と、
前記駆動軸が前記軸方向に変位自在となるように前記駆動軸又は前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、
前記駆動軸の前記軸方向の変位によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する移動体と、を備え、
前記移動体は、前記一端とは反対側の他端側に向いた面に突起部を備えていて、前記移動体が前記駆動軸の前記一端側から前記他端側に向かって移動した際に、前記突起部の前記他端側の頂点が、前記移動体の前記移動を停止させる部材に対して衝突することを特徴とするリニア駆動装置
である。
また、
軸方向に変位する駆動軸と、
前記駆動軸の一端に連結されていて前記駆動軸に前記軸方向の変位を生じさせる微振動発生部材と、
前記駆動軸が前記軸方向に変位自在となるように前記駆動軸又は前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、
前記駆動軸の前記軸方向の変位によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する移動体と、を備え、
前記筐体は、前記筐体の外部側と、前記駆動軸及び前記移動体が配置されている前記筐体の内部側とを連通する空隙部を備えており、
前記移動体が前記駆動軸の前記一端側から前記他端側に向かって移動した際に、前記移動体の前記一端とは反対側の他端側に向いた面が、前記移動体の前記移動を停止させる部材に対して衝突することを特徴とするリニア駆動装置
である。

更に、この発明が提案するものは、上述したリニア駆動装置を備えた電子機器、あるいは身体装着品である。

これらの構成により、所期の目的が達成できる。

本発明によれば、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックを向上させることのできるリニア駆動装置、当該リニア駆動装置を用いた電子機器及び身体装着品を提供することができる。

本発明の実施の形態１のリニア駆動装置の構成を示す斜め上方向から見た縦断面図である。 図１図示のリニア駆動装置において移動体が駆動軸の上側方向に移動した状態を示す斜め上方向から見た縦断面図である。 図１の一部を拡大して表した斜め上方向から見た縦断面図である。 図２の一部を拡大して表した斜め上方向から見た縦断面図である。 本発明の実施の形態１のリニア駆動装置の斜視図である。 図５図示のリニア駆動装置の構成を示す斜め上方向から見た縦断面図である。 本発明の実施の形態１のリニア駆動装置の構成を示す分解斜視図である。 駆動軸に対する支持体の結合形態の一例を表す断面図である。 本発明の実施の形態２のリニア駆動装置の構成を示す分解斜視図である。 図９図示のリニア駆動装置の斜視図である。 （ａ）、（ｂ）は、図９図示のリニア駆動装置において移動体の上昇時、下降時における筐体内外の空気流動状態を説明する図である。 （ａ）〜（ｆ）は微振動発生部材と筐体との取り付け構造の実施形態を表す下方から見た図である。 移動体の位置の時間変化を説明する図である。

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態を説明するが、本発明はかかる実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々に変更可能である。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１におけるリニア駆動装置について、図面を参照しながら説明する。図面において、紙面の上方を上、下方を下として説明する。

図５に示すリニア駆動装置１は、表示装置にタッチパネル機能を組み込んだ電子機器や操作キーを用いた入力装置といった電子機器に用いられる。これらの電子機器本体の中には、リニア駆動方式の振動装置を予め内蔵しておき、操作者が指やペンで押圧して情報を入力したときに、振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与えるものがある。

図１〜図７に示すように、本実施の形態１のリニア駆動装置１は、駆動軸９と、微振動発生部材８と、筐体３と、移動体１４とを備えている。

筐体３は駆動軸９が軸方向に変位自在となるように駆動軸９又は微振動発生部材８の少なくとも一方を支持するものである。図示の実施形態では、筐体３は、駆動軸９が軸方向に変位自在となるように駆動軸９を支持している。

なお、図１〜図７の形態１では、駆動軸９の一端である下端が微振動発生部材８に連結されている。微振動発生部材８は駆動軸９を介してのみ筐体３に支持されている構造になっている。

移動体１４は、駆動軸９の軸方向の変位によって駆動軸９の軸方向に移動可能に駆動軸９と結合しており、駆動軸９の軸方向に駆動軸９上を往復移動する。

図１〜図７の形態１では、筐体３は上端側が開口している筒状で、この上端側の端面が電子機器本体の下側面２ｂに当接される。また、上端側開口を塞ぐカバー４を備えている構造になっており、カバー４も筐体の一部とみなすことができる。カバー４は、図５図示のように、円周方向に所定の間隔を空けて複数個のカバー開口部を備えている。

筐体３の底面中央部及び、これに対応する位置のカバー４中央部にそれぞれ貫通孔が形成されている。各貫通孔にはブッシュ１０、５を介して駆動軸９が挿入される。

このため、図示の形態１では、筐体３の底面中央部及びカバー４中央部に形成されている貫通孔の中心を結ぶ線は筐体３の底面及びカバー４と垂直になるように設けられる。

移動体１４を移動させる駆動機構は、微振動発生部材８と駆動軸９とで構成される。

微振動発生部材８は、弾性薄板６と、弾性薄板６の少なくとも一面に配置した伸縮薄板７ａ、７ｂとを備えている薄板からなる。図示の実施形態では、弾性薄板６の上下両面にそれぞれ伸縮薄板７ａ、７ｂが固着されているバイモルフ型になっている。

伸縮薄板７ａ、７ｂに駆動電圧を印加することで伸縮薄板７ａ、７ｂが伸縮して伸縮薄板７ａ、７ｂが固着している弾性薄板６の中央部と周縁部とが弾性薄板６の法線方向に相対変位する。これによって微振動発生部材８がおわん型に変形する。

伸縮薄板７ａ、７ｂは両面に電極材料を付着させた圧電材料、電歪材料で構成される。電極材料としては、例えば、銅や銅合金等が用いられる。圧電材料、電歪材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、鉛ニオブ酸マグネシウム等がある。伸縮薄板７ａ、７ｂは円形状や多角形状に形成される。

弾性薄板６は、例えば、銅や銅合金等の弾性材料が用いられる。なお、図示していないが、伸縮薄板７ａあるいは、７ｂのみを弾性薄板６の片面に設けるユニモルフ型にしてもよい。また、弾性薄板６は、伸縮薄板７ａあるいは、７ｂに対応した外形を持つことが好ましいが、対応させなくても構わない。

伸縮薄板７ａ、７ｂは弾性薄板６に、例えば、導電性接着剤で固着され、微振動発生部材８の両面の各々に伸縮薄板７ａ、７ｂに電圧を印加するための配線が設けられる。図示していないが、この配線は駆動制御部に接続される。

駆動軸９は軽量で剛性が高い、例えば、炭素系の材料が用いられ、柱状に形成される。

駆動軸９は、その一端が微振動発生部材８に連結される。図示の実施形態では、駆動軸９の一端である軸先端部が微振動発生部材８の中心軸に固定されている。固定する形態としては、例えば、軸先端部の先端面を微振動発生部材８の表面に接着剤で固定することができる。図示の形態１で駆動軸９の微振動発生部材８との接着部分が太くなっているのは、この接着剤である。駆動軸９自身は先端面まで同じ太さ、または先端面の面積を駆動軸９本体部の断面積より小さくしている。駆動軸９の先端を細くすることで、実際の変形に寄与する微振動発生部材８の面積を大きくすることができる。

なお、駆動軸９の軸先端部を微振動発生部材８に固定する構造に替えて、微振動発生部材８に貫通孔を設け、軸先端部の側面部を固定する構成としても良い。

上述したように、駆動軸９はブッシュ５、１０を介して、軸方向に変位自在に、筐体３に支持される。

ブッシュ５、１０は、駆動軸９を支持するためのゴム等の弾性部材であり、駆動軸９を挿通するための中心孔を有している。

カバー４の中央部の貫通孔に配置されるブッシュ５は、微振動発生部材８に固定した一端側とは反対側である他端側の駆動軸９の先端部を中心孔の内面で接着固定する。

一方、筐体３の底面中央部の貫通孔に配置されるブッシュ１０は、中心孔の内面で駆動軸９を接着固定せずに、外側から加圧支持するのみである。

この構成により、駆動軸９は軸方向に変位するが、その変位によって駆動軸９自身が移動体１４のように長い距離を移動することはない。

移動体１４は、駆動軸９の軸方向の変位によって駆動軸９の軸方向に移動可能に駆動軸９と結合している。

この実施の形態１では、移動体１４は、駆動軸９に対して移動可能に結合されている環状の支持部１１と、支持部１１とは別体で構成された環状の錘部１４ａ、１４ｂと、支持部１１と錘部１４ａ、１４ｂとを連結する板状体１３とで構成されている。

駆動軸９に対して環状の支持部１１を軸方向に移動可能に結合する形態としては、摩擦結合を採用することができる。

摩擦結合の形態１としては、環状の支持部１１を、環状の締め付け手段１２によって外周側から絞めつけることにより、環状の支持部１１を駆動軸９に対して摩擦結合するものがある。

図８図示の実施形態はこの一例である。環状の支持部１１を二つの同じ形状の分割体１１ａ、１１ｂを組み合わせて構成している。各分割体１１ａ、１１ｂの駆動軸９に対応する位置には、駆動軸９を収容する開口１１ｃ、１１ｄが形成されている。駆動軸９を間に挟んで分割体１１ａ、１１ｂを組み合わせたときに、分割体１１ａの合わせ面１１ｅと、分割体１１ｂの合わせ面１１ｆとの間には隙間が空くように構成しておく。そして、環状の締め付け手段１２によって外周側から絞めつけることによって環状の支持部１１は駆動軸９に対して摩擦結合される。

支持部１１を構成する分割体１１ａ、１１ｂは、例えば、ステンレスなどの金属製にすることができる。これにより、支持部１１の耐久性を向上させることができる。

環状の支持部１１の外周に装着されて、支持部１１を、駆動軸９を中心とする半径方向で内側方向に向かって外周側から絞めつける環状の締め付け手段１２としては、例えば、コイルばねを用いることができる。

また、合わせ面１１ｅと合わせ面１１ｆとの間に熱収縮性樹脂を充填し、熱収縮性樹脂の熱収縮力で締め付けても良い。

また、駆動軸９と支持部１１との接触部分は図８のような断面で見ると点接触とすることが好ましい。安定した摩擦結合状態を保ちやすい。

摩擦結合の形態２としては、支持部１１を中央に駆動軸９が挿通する支持部貫通孔を有する形態とし、当該、支持部貫通孔に熱収縮した熱収縮性樹脂が充填されている形態を採用することができる。

支持部貫通孔に充填された熱収縮性樹脂の熱収縮力が、駆動軸９を外側から加圧する摩擦力となる。

支持部１１には板状体１３の内周側が固定されており、板状体１３の外周側に環状の錘部１４ａ、１４ｂが結合されている。

図示の形態では、板状体１３の外周側で上下面に、それぞれ、環状の錘部１４ａ、１４ｂが取り付けられている。

上側の錘部１４ａの上端面（駆動軸９の一端とは反対側の他端側に向いた面）には突起部１５が配備されている。図示の形態では、筐体３のカバー４が備えている３個のカバー開口部のそれぞれに対応する位置で合計３個の突起部１５が形成されている。

突起部１５は、上述のように上側の錘部１４ａの上端面自体が上方に盛り上がるように形成しても良い。また、上側の錘部１４ａの上端面に半球状体を接着して形成しても良いし、上側の錘部１４ａの上端面に凹部を設けて球状体をこの凹部に接着して形成しても良い。形成方法に囚われるものではない。

移動体１４を構成する上側の錘部１４ａの上端面に配備されている突起部１５を、図１〜図７図示のように、移動体１４が駆動軸９の上側に移動し電子機器本体の下側面２ｂに衝突する時に、移動体１４が面ではなく、点で衝突する形態にすることができる。これにより一点に衝撃を集中させることができ、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックを向上させることができる。

突起部１５の形態としては以下のものがある。

突起部１５の形態1では、突起部１５はその頂点が、移動体１４が駆動軸９の上側に移動した際に、少なくとも、筐体３の上側の端面と同一の高さレベルで筐体３から露出するようになっている。

図示の形態では、図２、図４図示のように、移動体１４が駆動軸９の上側に移動した際に、突起部１５の頂点の高さレベルが、カバー４の上側面（駆動軸９の一端とは反対側の他端側に向いた面）の高さレベルと同一になっている。

図２、図４では、カバー４の上側面の高さレベルは筐体３の上端側の端面（駆動軸９の一端とは反対側の他端側に向いた面）の高さレベルと同一である。そこで、突起部１５の頂点は、筐体３の上端側の端面（他端側の筐体３の端面）と同一の高さレベルで筐体３から露出することができる。

本実施の形態１のリニア駆動装置が配備されている電子機器本体の下側面２ｂが図２、図４図示のように筐体３の上端側の端面に当接している場合には、上述したように、突起部１５の頂点の高さレベルが、筐体３の上端側の端面の高さレベルと同一になっていることにより、突起部１５の頂点が点で、電子機器本体の下側面２ｂに衝突する。

このように、本実施形態のリニア駆動装置では、移動体１４が面ではなく、点で電子機器本体の下側面２ｂに衝突することにより、一点に衝撃を集中させることができる。これにより、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックを向上させることができる。

突起部１５の形態２では、移動体１４が駆動軸９の上側に移動した際に、少なくとも突起部１５の頂点が、筐体３の上端側の端面から突出する形態にすることもできる。

このような突起部１５の形態２によれば、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックをより一層向上させることができる。

以下、本実施の形態１のリニア駆動装置１の動作の一例について説明する。

微振動発生部材８の伸縮薄板７ａに対して駆動電圧を印加すると、伸縮薄板７ａは厚さ方向が伸び、面内方向が縮むが、弾性薄板６はそのような伸縮はしない。そこで、微振動発生部材８は中央部が上方へ変位し周縁部が下方へ変位するように変形する。駆動電圧波形は数十ｋＨｚ程度の周波数の矩形波、鋸歯状波、立ち上がり時間と立ち下がり時間が異なる三角波等である。

微振動発生部材８の中央部に一端が固定されている駆動軸９も上方へ移動し、駆動軸９に結合している移動体１４も上方へ移動する。

微振動発生部材８が所定の変形をしたところで、駆動電圧を急激に立ち下げると、微振動発生部材８の変形は弾性薄板６の弾性力により急激に元に戻る。

それに伴い駆動軸９も元の位置に戻るが、移動体１４は、駆動軸９の下方への急激な移動には追随できず、その位置に留まる。

結果として、移動体１４はわずかに上方へ移動する。

駆動軸９のこの往復非対称な軸方向の移動によって、移動体１４は１往復当たり上方へ１〜数μｍ移動する。

前述のようにこの動作を数十ｋＨｚの周波数で繰り返す。

また、移動体１４を下方へ移動させるときは、駆動軸９の軸方向の移動が上下逆になるように微振動発生部材８の伸縮部材７ｂに対して同様の駆動電圧を印加する。このようにして、移動体１４は、駆動軸９の軸方向に駆動軸９上を往復移動する。

こうして一回あるいは、複数回、移動体１４が駆動軸９の軸方向上側へ移動すると、突起部１５の頂点が、筐体３の上端側の端面に当接している電子機器本体の下側面２ｂに衝突する。このとき、突起部１５の頂点は、移動体１４が駆動軸９の上側に移動した際にカバー４の上側の面あるいは筐体３の上端側の端面と同一の高さレベルで筐体３から露出している。あるいは、移動体１４が駆動軸９の上側に移動した際に少なくとも筐体３の上端側の端面から突出する形態になっている。

この実施の形態１においては、錘部１４ａは板状体１３を介して支持部１１に連結されている。板状体１３を介して支持部１１に連結されている錘部１４ａの上端面に配備されている突起部１５の頂点が電子機器本体の下側面２ｂに衝突するので、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックを向上させることができる。

なお、板状体１３は単なる板ではなく、支持部１１から半径方向外方に伸びる支持腕などで錘部１４ａとの間の連結を行う板ばねとしても構わない。その場合、突起部１５の頂点が電子機器本体の下側面２ｂに勢いをつけて衝突することができる。これによって、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックをより向上させることができる。

錘部１４ａ、１４ｂは、平面視で、円形状や多角形状の外形を持つ。

錘部１４ａ、１４ｂとしてタングステン合金のような密度が大きい材料を用いて同じ体積でも質量を大きくすることにより、突起部１５の頂点が電子機器本体の下側面２ｂに衝突した際の衝撃が大きくなるようにしている。そこで、板状体１３として、弾性を有し、支持部１１と錘部１４ａ、１４ｂとを弾性的に連結する部材を採用することもできる。例えば、上述のように板ばねを板状体１３として用いることができる。

図示の形態では、板状体１３の上下両面にそれぞれ錘部１４ａ、１４ｂが取り付けられているが、上側の錘部１４ａのみにすることもできる。図示の形態では、突起部１５の頂点が電子機器本体の下側面２ｂに衝突した際の衝撃が大きくなることを考慮して板状体１３の上下両面にそれぞれ錘部１４ａ、１４ｂを取り付けている。

本実施の形態１によれば、突起部１５の頂点が電子機器本体の下側面２ｂに点で衝突し、一点に衝撃を集中できる。そこで、本実施の形態では、錘部１４ａの上端面の３箇所に突起部１５を設けているが、突起部１５は錘部１４ａの上側面に一箇所設けるのみにすることもできる。

本実施の形態１では、移動体１４は支持部１１と錘部１４ａ、１４ｂとを別体とし、両者を板状体１３で連結する構成とした。しかし、移動体１４全体を支持部１１のように複数の分割体で形成し、環状の締め付け手段で締め付けることによって移動体全体を駆動軸９に対して摩擦結合させても良い。

本実施の形態１では、微振動発生部材８は、いわゆるバイモルフ型やユニモルフ型といった板状の部材としたが、いわゆる積層型といったタイプの部材としても構わない。その際、微振動発生部材８のみを筐体３に支持させるような構成としても構わない。

（実施の形態２）
本発明が採用可能な他の形態の例を図９〜図１１を用いて説明する。

図１〜図８を用いて説明した実施の形態１の構成部材と共通する構成部材には同一の符号をつけてその説明を省略する。

図９〜図１１の実施形態では、移動体１４を構成する上側の錘部１４ａの上端面に形成されている突起部は平板状になっている。そこで、錘部１４ａ、１４ｂを含む移動体１４が、駆動軸９の上側方向に移動して電子機器本体の下側面２ｂに衝突する際、移動体１４は平板状の突起部１６の面で衝突する。

図示の形態では、錘部１４ａの４つの角部にそれぞれ平板状の突起部１６が形成されている。一方、筐体３の上端側には、平面視で十字状のカバー４が配備されている。カバー４の上側に、例えば、両面テープ２０が装着され、両面テープ２０を介して、リニア駆動装置１が電子機器本体の下側面２ｂに装着される。平板状の突起部１６の上側平面が電子機器本体の下側面２ｂに衝突する際、カバー４が、４つの突起部１６の間に形成される溝部にはまり込む。

実施の形態１と同様に、本実施の形態２のリニア駆動装置１も移動体１４が駆動軸９の軸方向に駆動軸９上を往復移動する。移動体１４が駆動軸９の上側方向に移動して電子機器本体の下側面２ｂに衝突した後、駆動軸９の下側方向に向かって移動するときに、移動体１４の下側が、筐体３の底面に衝突することがある。この場合には不要な衝突音が発生する。

実施の形態２では、筐体３の底面に防音部材２１が配備されている。筐体３の、移動体１４における駆動軸９の下端側の面に対向する面である筐体３の底面に防音部材２１を配備することにより、不要な衝突音の発生を抑制できる。

防音部材２１は、駆動軸９の下側方向に向かって移動する移動体１４の下側が、筐体３の底面に衝突する際に発生する衝突音を抑制する目的で配備される。このため、防音部材２１は、移動体１４の下側面と筐体３の底面との間に挟まれるように配備される。

そこで、筐体３の底面に防音部材２１を配備する形態に替えて、あるいは、筐体３の底面に防音部材２１を配備すると共に、移動体１４の下側面、図９図示の実施形態では、下側の錘部１４ｂの下側面に、防音部材２１を配備する形態にすることもできる。

防音部材２１は上述した目的を達成できるものであれば十分である。例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの合成樹脂からなる厚さ０．１ｍｍ程度のシート状のものを採用できる。

また、本実施の形態２では、筐体３が、筐体３の内部側と外部側とを連通する空隙部を備えている。

筐体３の内部側と外部側とが連通されていない構造では、移動体１４が駆動軸９の軸方向に往復移動するときに、筐体３の内部から外部への空気の逃げ道がなくなる。このため移動体１４の往復移動に対して空気抵抗が生じる。この空気抵抗により、移動体１４の往復移動速度が減速し、移動体１４が、駆動軸９の上側に移動して電子機器本体の下側面２ｂに衝突する衝撃が弱められる。

実施の形態２では、筐体３が、筐体３の内部側と外部側とを連通する空隙部を備えている。これにより、図１１に示すように、移動体１４が上昇する際も、下降する際も、筐体３の内部側と外部側との間で空気が流動する。そこで、筐体３の内部側と外部側とが連通されていない構造に比較して、移動体１４の往復移動に対して生じる空気抵抗を小さくすることができる。このため、空気抵抗による移動体１４の移動速度の減速が小さい。そこで、移動体１４が電子機器本体の下側面２ｂに衝突する際の衝撃を大きくさせ、入力操作が行われた際に振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックを向上させることができる。

図示の実施形態では、筐体３の内部側と外部側とを連通する空隙部として、筐体３の底面に空気抜け用の貫通孔２３ａ、２３ｂを設け、筐体３の上端側に空気抜け用の切欠２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄを設けている。切欠２４ａ〜２４ｄについては、筐体３の上端側の面と電子機器本体の下側面２ｂとが組み合わされることにより、筐体３の内部側と外部側とを連通する空隙部として働く。

図１１（ａ）に示したように、移動体１４が上側方向に移動すると矢印で示したように、空気が、筐体３の内外を流動する。すなわち、移動体１４の上面と電子機器本体の下側面２ｂとの間の空間にある空気は切欠２４ａ〜２４ｄを通って筐体３の外側にスムーズに流出する。また、移動体１４の下面と筐体３の底面との間には貫通孔２３ａ、２３ｂを通って筐体３の外側から空気がスムーズに流入する。これによって、移動体１４は、空気抵抗による減速をあまり受けることなしに、電子機器本体の下側面２ｂに衝突することができる。

一方、図１１（ｂ）に示したように、移動体１４が下側方向に移動すると矢印で示したように、空気が、筐体３の内外を流動する。すなわち、移動体１４の下面と筐体３の底面との間の空間にある空気は切欠２４ａ〜２４ｄを通って筐体３の外側にスムーズに流出する。また、移動体１４の上面と電子機器本体の下側面２ｂとの間には貫通孔２３ａ、２３ｂを通って筐体３の外側から空気がスムーズに流入する。これによって、移動体１４は、空気抵抗による大きな減速を受けることなしに下降する。そこで、実施の形態１で説明した駆動電圧の切り替えにより、移動体１４は、空気抵抗による大きな減速を受けることなしに、上下往復運動を行うことができる。

このように、筐体３が、筐体３の内部側と外部側とを連通する空隙部を備えている場合、筐体３内で、移動体１４は大きな空気抵抗を受けることなしに上下往復動を行うことが可能になる。

このため、移動体１４が駆動軸９の下側方向に向かって移動し、筐体３の底面に衝突する場合にも大きな空気抵抗を受けることなしに衝突することになる。

そこで、筐体３が、筐体３の内部側と外部側とを連通する空隙部を備えている構造の場合には、上述したように、移動体１４の下側面と筐体３の底面との間に挟まれるように防音部材２１を配備しておくことが特に望ましい。この場合には、筐体３の底面に形成されている貫通孔２３ａ、２３ｂの位置、形状に対応させて、防音部材２１に空気抜け用の貫通孔２２ａ、２２ｂを形成しておくことが望ましい。これによって、防音部材２１が備えられている場合でも、図１１図示のように、移動体１４の上下動に応じて、空気が筐体３の内外を流動するようになる。

上述したように、筐体３の内部側と外部側とを連通する空隙部は、錘部１４ａ、１４ｂを含んで構成される移動体１４が、筐体３内で、駆動軸９の軸上を上下往復動する際の空気抵抗を減じる目的で配備される。そこで、この目的を達成できるものであれば、空隙部は、上述した貫通孔２３ａ、２３ｂ、切欠２４ａ〜２４ｄに限られず、種々の形態、構造のものを採用できる。

また、移動体１４そのものに、空気抵抗を減少させるための構造を具備させることもできる。例えば、平板状の突起部１６の平坦部分に移動体１４を構成する錘部１４ａ及び／または１４ｂの上面から下面まで貫通する孔を形成して、移動体１４が上下方向に貫通されている空気抜け孔を備えている構造にすることができる。また、錘部１４ａ及び／または１４ｂで形成される移動体１４の外周面に上下方向に上面から下面まで伸びる空気抜け溝を形成し、この溝を介して、上下方向に空気が抜けていく構造にすることもできる。

これらの空気抜け孔や空気抜け溝は、移動体１４の上面と電子機器本体の下側面２ｂとの間の空間と、移動体１４の下面と筐体３の底面との間の空間と、の間で空気がスムーズに行き来することができるようにしたものである。それによって移動体１４が大きな空気抵抗を受けることなく上下往復動が可能となる。

（実施の形態３）
図１〜図１１に示した実施の形態１、２では、駆動軸９の下端が微振動発生部材８に連結され、微振動発生部材８は駆動軸９を介してのみ筐体３に支持されている構造になっている。

図１２図示の本実施の形態３は、微振動発生部材８が、その周縁部が点で周方向に等間隔に筐体３に固定される実施形態である。微振動発生部材８は、実施の形態１で説明したように、弾性薄板６と弾性薄板６の少なくとも一面に配置された伸縮薄板７ａ、７ｂとを備えている薄板からなり、伸縮薄板７ａ、７ｂに駆動電圧を印加することによりおわん型に変形するものである。

図１２（ａ）図示の形態では、筐体３は平面視で角筒状、微振動発生部材８は平面視で円形状である。

筐体３の筒部の下端部３ａは外周側の縁よりも内周側の縁の方を一段上方に設け、微振動発生部材８の固定部３ｂとしている。

微振動発生部材８は周縁部８ａを筐体３の固定部３ｂに点（小面積）で固定した。

図１２（ａ）の実施形態では、筐体３が下方向から見て四角形とし、微振動発生部材８は筐体３の固定部３ｂに周縁部８ａの四箇所がわずかに載るような円形状とした。

弾性薄板６の方を伸縮薄板７ａ、７ｂよりも外周側に張り出させて形成することによって筐体３の固定部３ｂに点で固定する周縁部８ａを形成することができる。伸縮薄板７ａ、７ｂ、弾性薄板６のうち、筐体３の固定部３ｂに固定する方を外側に張り出させて周縁部８ａとすることにより、電気配線を容易にすることができる。

微振動発生部材８が直接筐体３に固定されるので、微振動発生部材８による安定した駆動が得られる。また、周縁部８ａの全体ではなく点で固定されているので、微振動発生部材８の発生する微振動が筐体３に吸収されたり、変形が阻害されたりする量は大きくなく、微振動発生部材８による駆動能力は大きい。また、実施の形態１よりも重い錘部１４ａ、１４ｂを移動させることができる。

なお、下端部３ａは外周側の縁よりも内周側の縁の方を一段上方に設けた固定部３ｂにしている。そこで、固定部３ｂの段差を微振動発生部材８の厚さよりも深くすることにより、微振動発生部材８は筐体３の下端部３ａからはみ出さずに筐体３に囲まれる。これにより、リニア駆動装置１の組立中、組立後に微振動発生部材８は外部からの力によって破壊されにくい。

なお、本実施の形態の筐体３と微振動発生部材８の形状の組合せは上述以外にもある。

例えば、図１２（ｂ）は図１２（ａ）とは逆に筐体３が円形状、微振動発生部材８が四角形である。

図１２（ｃ）は筐体３も微振動発生部材８も四角形である。この場合、微振動発生部材８の四角形の角部の周縁部８ａが筐体３の四角形の辺部の固定部３ｂに載置される。

図１２（ｄ）は筐体３が八角形で微振動部材８が四角形である。

この形状は図１２（ｃ）の四角形の筐体３の角部が面取りされた形状と考えても良い。したがって、筐体３は八角形でなくて角丸四角形としても良い。

図１２（ｅ）は図１２（ｄ）の微振動発生部材８の形状が円形状としたものである。

図１２（ｆ）は微振動発生部材８が円形状や四角形ではなく、六角形状としたものである。このような形状でも構わない。

このように筐体３と微振動発生部材８の形状は多様な形状を組合せることができる。

なお、本実施の形態３に示した、微振動発生部材８が、その周縁部が点で周方向に等間隔に筐体３に固定されるという実施形態は、移動体１４の上端面（駆動軸９の一端とは反対側の他端側に向いた面）に突起部１５が配備されている構成にのみ適用されるものではない。

例えば、移動体１４の上端面には突起部１５が配備されないような構成に対しても何ら問題無く適用できる。そのような構成の移動体１４としては例えば、レンズを搭載することのできるレンズ支持体等があり、その場合、リニア駆動装置はレンズ駆動装置として機能する。

（実施の形態４）
上述した実施の形態では突起部１５が電子機器本体の下側面２ｂに衝突する形態のみを説明している。以下の本実施の形態３では、微振動発生部材８に印加する駆動電圧を制御することにより、第一のモードである突起部１５が電子機器本体の下側面２ｂに衝突する形態と、第二のモードである突起部１５が電子機器本体の下側面２ｂに衝突することなしに駆動軸９を軸方向に上下移動する形態とを切り替え可能にしている。

図１３はこの二つのモードにおける移動体１４の位置の時間変化の一例を説明するものである。

第一のモードでは、駆動電圧を印加することで移動体１４が基準位置から駆動軸９に沿って上方へ移動し（Ａ）、突起部１５の頂点が電子機器本体の下側面２ｂに衝突する（Ｂ）。確実に衝突させるために、衝突後も駆動電圧はそのまま印加されるので移動体１４はさらに上昇しようとする（Ｃ）が、移動体１４は電子機器本体の下側面２ｂに衝突したままなので、そのままの位置を保つ（Ｄ）。

突起部１５の頂点が電子機器本体の下側面２ｂに衝突した後、駆動軸９の軸方向の移動が上下逆になるように駆動電圧波形を変えて駆動電圧を印加することにより、移動体１４は駆動軸９の軸方向で下側に向かって移動し（Ｅ）、基準位置に戻る。確実に基準位置に戻らせるために、移動体１４が基準位置に戻った後も駆動電圧はそのまま印加されるので移動体１４はさらに下降しようとする（Ｆ）が、移動体１４は基準位置から動かない。移動体１４は比較的長距離を移動するので一回の動作に要する時間（Ｔ１）は比較的長い。

一方、第二のモードでは、突起部１５が電子機器本体の下側面２ｂに衝突することなしに駆動軸９を軸方向に上下移動する形態にすることができる。

この形態では、移動体１４が基準位置から駆動軸９の上側に移動した際に（Ｇ）、突起部１５の頂点が電子機器本体の下側面２ｂに衝突する前（Ｈ）に駆動電圧波形を移動体１４が下方へ移動するように切り替える（Ｉ）。さらに移動体１４が上方へ移動するように駆動電圧波形を切り替える（Ｊ）。（Ｉ）と（Ｊ）とを繰り返した後、移動体１４を基準位置へ戻す（Ｋ）。

移動体１４は、突起部１５の頂点が筐体３の上端側の端面と同一の高さレベルに達しない領域で、電子機器本体の下側面２ｂに衝突すること無く、短い周期（Ｔ２）で駆動軸９の軸方向に往復移動して振動を発生させることになる。この振動は、筐体３から電子機器本体に伝わる。

移動体１４が電子機器本体の下側面２ｂ及び基準位置で筐体３に衝突せずに振動を続けられるように、（Ｇ）に要する時間及び（Ｋ）に要する時間を（Ｉ）に要する時間及び（Ｊ）に要する時間より長くしても良い。

第一のモードは、例えば、リニア駆動装置１を電子機器に搭載し、操作者が指やペンで押圧して情報を入力したときに、振動を指やペンに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与えるために用いられる。

第二のモードは、例えば、電子機器の着信情報を所持者に振動で伝えるために用いられる。

このように、本実施の形態４のリニア駆動装置１は、微振動発生部材８に印加する駆動電圧を制御することのみにより、第一のモードである突起部１５が電子機器本体の下側面２ｂに衝突する形態と、第二のモードである突起部１５が電子機器本体の下側面２ｂに衝突することなしに駆動軸９を軸方向に上下移動する形態とを切り替えることができる。すなわち、移動体１４を駆動軸９の軸方向の上下に移動させる切替えの周期を長周期（Ｔ１）とすると第一のモードが実現でき、短周期（Ｔ２）とすると第二のモードが実現できる。

上述した実施の形態で説明してきたリニア駆動装置を備える電子機器は、表示装置にタッチパネル機能を組み込んだ電子機器や操作キーを用いた入力装置といった電子機器に限るものではない。例えば、タッチパネルに入力するためのタッチペンに内蔵しても構わないし、腕時計に内蔵しても良い。

また、電子機器だけでなく、指輪やブローチ、バンダナといった身体装着品に組み込んでも構わない。

上述した電子機器や身体装着品のいずれに組み込んでも、移動体１４に備えられている突起部が、電子機器本体や、身体装着品本体に衝突する。これにより、入力操作が行われた際に振動を指やペンなどに返して確実に操作を行ったという感触を操作者に与える触感フィードバックを向上させることができる。また、突起部１５の頂点が電子機器本体や、身体装着品本体に衝突する形態にすると、移動体１４が電子機器本体や、身体装着品本体に衝突した際の衝撃を一点に集中させることができる。これにより触感フィードバックを一層向上させることができる。

１ リニア駆動装置
２ 電子機器本体の上側面
２ａ 電子機器本体の断面
２ｂ 電子機器本体の下側面
３ 筐体
４ カバー
５、１０ ブッシュ
６ 弾性薄板
７ａ、７ｂ 伸縮薄板
８ 微振動発生部材
９ 駆動軸
１１ 支持部
１４ 移動体
１４ａ、１４ｂ 錘部
１２ 締め付け手段
１３ 板状体
１５、１６ 突起部
２１ 防音部材
２２ａ、２２ｂ 貫通孔
２３ａ、２３ｂ 貫通孔
２４ａ、２４ｂ、２４ｃ、２４ｄ 切欠

上記目的を達成するためにこの発明が提案するものは、
軸方向に変位する駆動軸と、
前記駆動軸の一端に連結されていて前記駆動軸に前記軸方向の変位を生じさせる微振動発生部材と、
前記駆動軸が前記軸方向に変位自在となるように前記駆動軸を支持する筐体と、
前記駆動軸の前記軸方向の変位によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する移動体と、を備え、
前記微振動発生部材は、弾性薄板と前記弾性薄板の少なくとも一面に配置された伸縮薄板とを備えている薄板からなり、前記伸縮薄板に駆動電圧を印加することによりおわん型に変形するものであり、
前記微振動発生部材は周縁部が点で周方向に等間隔に前記筐体に固定されたことを特徴とするリニア駆動装置
である。

Claims (15)

1. 軸方向に変位する駆動軸と、
   前記駆動軸の一端に連結されていて前記駆動軸に前記軸方向の変位を生じさせる微振動発生部材と、
   前記駆動軸が前記軸方向に変位自在となるように前記駆動軸又は前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、
   前記駆動軸の前記軸方向の変位によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する移動体と、を備え、
   前記移動体は、前記一端とは反対側の他端側に向いた面に突起部を備えていて、前記移動体が前記駆動軸の前記一端側から前記他端側に向かって移動した際に、前記突起部の前記他端側の頂点が、前記移動体の前記移動を停止させる部材に対して衝突することを特徴とするリニア駆動装置。
2. 前記移動体が前記駆動軸の前記他端側に移動した際に、少なくとも前記突起部の頂点が、前記他端側の前記筐体の端面と同一の高さレベルで前記筐体から露出することを特徴とする請求項１記載のリニア駆動装置。
3. 前記移動体が前記駆動軸の前記他端側に移動した際に、少なくとも前記突起部の頂点が、前記他端側の前記筐体の端面から突出することを特徴とする請求項１記載のリニア駆動装置。
4. 前記筐体の外部側と、前記駆動軸及び前記移動体が配置されている前記筐体の内部側とを連通する空隙部を前記筐体が備えていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項記載のリニア駆動装置。
5. 軸方向に変位する駆動軸と、
   前記駆動軸の一端に連結されていて前記駆動軸に前記軸方向の変位を生じさせる微振動発生部材と、
   前記駆動軸が前記軸方向に変位自在となるように前記駆動軸又は前記微振動発生部材の少なくとも一方を支持する筐体と、
   前記駆動軸の前記軸方向の変位によって前記駆動軸の軸方向に移動可能に前記駆動軸と結合する移動体と、を備え、
   前記筐体は、前記筐体の外部側と、前記駆動軸及び前記移動体が配置されている前記筐体の内部側とを連通する空隙部を備えており、
   前記移動体が前記駆動軸の前記一端側から前記他端側に向かって移動した際に、前記移動体の前記一端とは反対側の他端側に向いた面が、前記移動体の前記移動を停止させる部材に対して衝突することを特徴とするリニア駆動装置。
6. 前記移動体の前記移動を停止させる部材に対する前記移動体の衝突は、前記移動体の平坦な面が衝突するものであることを特徴とする請求項５記載のリニア駆動装置。
7. 前記移動体は、前記駆動軸と結合する支持部と、前記支持部とは別体で構成された錘部と、前記支持部と前記錘部とを連結する板状体とを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のリニア駆動装置。
8. 前記微振動発生部材は、弾性薄板と前記弾性薄板の少なくとも一面に配置された伸縮薄板とを備えている薄板からなり、前記伸縮薄板に駆動電圧を印加することによりおわん型に変形するものであり、
   前記微振動発生部材は周縁部が点で周方向に等間隔に前記筐体に固定されたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項記載のリニア駆動装置。
9. 前記微振動発生部材に印加する駆動電圧を制御することにより、前記移動体が前記駆動軸の前記他端側に移動した際に、前記突起部頂点が、前記他端側の前記筐体の端面と同一の高さレベルに達しない領域で前記駆動軸の軸方向に往復移動することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項記載のリニア駆動装置。
10. 前記微振動発生部材に印加する駆動電圧を制御することにより、前記移動体が前記駆動軸の前記他端側に移動した際に、前記移動体の前記一端とは反対側の他端側に向いた面が、前記他端側の前記筐体の端面と同一の高さレベルに達しない領域で前記駆動軸の軸方向に往復移動することを特徴とする請求項５又は６記載のリニア駆動装置。
11. 前記移動体の前記一端の側の面又は前記移動体の前記一端の側の面に対向する前記筐体の面に防音部材が配備されていることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項記載のリニア駆動装置。
12. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項記載のリニア駆動装置を備えたことを特徴とする電子機器。
13. 前記移動体の前記移動を停止させる前記部材は、電子機器本体であることを特徴とする請求項１２記載の電子機器。
14. 請求項１乃至請求項１１のいずれか一項記載のリニア駆動装置を備えたことを特徴とする身体装着品。
15. 前記移動体の前記移動を停止させる前記部材は、身体装着品本体であることを特徴とする請求項１４記載の身体装着品。

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