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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024145517
(43)【公開日】2024-10-15
(54)【発明の名称】振動アクチュエータ、振動提示装置及び実装構造
(51)【国際特許分類】
B06B 1/04 20060101AFI20241004BHJP
G06F 3/041 20060101ALI20241004BHJP
【ＦＩ】
B06B1/04 Z
G06F3/041 480
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023057905
(22)【出願日】2023-03-31
(71)【出願人】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110002952
【氏名又は名称】弁理士法人鷲田国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】坂口 和隆
(72)【発明者】
【氏名】高橋 勇樹
(72)【発明者】
【氏名】石谷 智也
【テーマコード（参考）】
5D107
【Ｆターム（参考）】
5D107AA13
5D107BB08
5D107CC08
5D107CC10
5D107FF10
(57)【要約】
【課題】装置全体の省スペース化と弾性部のばね長確保とを両立する。
【解決手段】振動アクチュエータは、コイルと、前記コイルが巻回され、両端部が前記コイルから突出するコアと、を有し、前記コイルへの通電により前記両端部に磁力を生じさせる磁力発生部を有する固定部と、前記コイルの巻回軸方向に直交する対向方向で前記両端部に対向するヨークを有する可動部と、両固定端が前記固定部及び前記可動部に夫々固定され、中間のアームが弾性変形可能である弾性部と、を有し、前記両固定端はいずれも前記磁力発生部から間隔を空け且つ互いに間隔を詰めて配置され、前記アームは前記両固定端と前記磁力発生部との間の領域内で湾曲するよう延在し、前記磁力により、前記可動部を、前記固定部に向かう前記対向方向の一方向に吸引して、前記アームの弾性変形により生じる弾性力により、前記可動部を、前記対向方向の双方向に振動させる。
【選択図】図３
【解決手段】振動アクチュエータは、コイルと、前記コイルが巻回され、両端部が前記コイルから突出するコアと、を有し、前記コイルへの通電により前記両端部に磁力を生じさせる磁力発生部を有する固定部と、前記コイルの巻回軸方向に直交する対向方向で前記両端部に対向するヨークを有する可動部と、両固定端が前記固定部及び前記可動部に夫々固定され、中間のアームが弾性変形可能である弾性部と、を有し、前記両固定端はいずれも前記磁力発生部から間隔を空け且つ互いに間隔を詰めて配置され、前記アームは前記両固定端と前記磁力発生部との間の領域内で湾曲するよう延在し、前記磁力により、前記可動部を、前記固定部に向かう前記対向方向の一方向に吸引して、前記アームの弾性変形により生じる弾性力により、前記可動部を、前記対向方向の双方向に振動させる。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
コイルと、前記コイルが巻回され、両端部が前記コイルから突出するコアと、を有し、前記コイルへの通電により前記両端部に磁力を生じさせる磁力発生部を有する固定部と、
前記コイルの巻回軸方向に直交する対向方向で前記両端部に対向するヨークを有する可動部と、
両固定端が前記固定部及び前記可動部に夫々固定され、中間のアームが弾性変形可能である弾性部と、を有し、
前記両固定端はいずれも前記磁力発生部から間隔を空け且つ互いに間隔を詰めて配置され、前記アームは前記両固定端と前記磁力発生部との間の領域内で湾曲するよう延在し、
前記磁力により、前記可動部を、前記固定部に向かう前記対向方向の一方向に吸引して、前記アームの弾性変形により生じる弾性力により、前記可動部を、前記対向方向の双方向に振動させる、
振動アクチュエータ。
前記コイルの巻回軸方向に直交する対向方向で前記両端部に対向するヨークを有する可動部と、
両固定端が前記固定部及び前記可動部に夫々固定され、中間のアームが弾性変形可能である弾性部と、を有し、
前記両固定端はいずれも前記磁力発生部から間隔を空け且つ互いに間隔を詰めて配置され、前記アームは前記両固定端と前記磁力発生部との間の領域内で湾曲するよう延在し、
前記磁力により、前記可動部を、前記固定部に向かう前記対向方向の一方向に吸引して、前記アームの弾性変形により生じる弾性力により、前記可動部を、前記対向方向の双方向に振動させる、
振動アクチュエータ。
【請求項2】
前記アームは、複数本のアームを含み、前記複数本のアームの各々が、一つのＵ字形状を有する、
請求項１に記載の振動アクチュエータ。
請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項3】
前記両固定端は、前記固定部に固定される固定側固定端と、前記可動部に固定される可動側固定端と、を含み、
前記固定部、前記弾性部及び前記可動部は、前記固定部と前記固定側固定端との間及び前記可動部と前記可動側固定部との間に第一スペーサを夫々介在させた状態で、前記対向方向に沿う方向で積み重ねられる、
請求項１に記載の振動アクチュエータ。
前記固定部、前記弾性部及び前記可動部は、前記固定部と前記固定側固定端との間及び前記可動部と前記可動側固定部との間に第一スペーサを夫々介在させた状態で、前記対向方向に沿う方向で積み重ねられる、
請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項4】
前記固定部は、前記磁力発生部が固定されるベース部材をさらに有し、
前記ベース部材、前記弾性部、前記ヨーク及び前記第一スペーサはいずれも平板である、
請求項３に記載の振動アクチュエータ。
前記ベース部材、前記弾性部、前記ヨーク及び前記第一スペーサはいずれも平板である、
請求項３に記載の振動アクチュエータ。
【請求項5】
前記固定部は、ベース部材と、前記コアを保持する保持部材と、をさらに有し、
前記保持部材は、前記ベース部材に夫々固定される複数の突出部を有し、
前記一つのＵ字形状は、隣り合う一対の突出部間に配置されるよう傾斜した形状である、
請求項２に記載の振動アクチュエータ。
前記保持部材は、前記ベース部材に夫々固定される複数の突出部を有し、
前記一つのＵ字形状は、隣り合う一対の突出部間に配置されるよう傾斜した形状である、
請求項２に記載の振動アクチュエータ。
【請求項6】
前記可動部にかかる荷重を検出する荷重センサをさらに有し、
前記コイルは、検出された荷重に応じて通電される、
請求項１に記載の振動アクチュエータ。
前記コイルは、検出された荷重に応じて通電される、
請求項１に記載の振動アクチュエータ。
【請求項7】
請求項１に記載の振動アクチュエータを実装した振動提示装置。
【請求項8】
請求項１に記載の振動アクチュエータを、裏面に雌ねじ部を有する操作パネルに実装する実装構造であって、
前記振動アクチュエータと、前記操作パネルと、第二スペーサと、ねじと、を有し、
前記振動アクチュエータを前記操作パネルの裏面に対向させた状態で前記操作パネルと前記振動アクチュエータとの間に前記第二スペーサを介在させ、前記ねじを前記可動部に設けられた貫通孔及び前記第二スペーサに設けられた貫通孔に挿通して前記雌ねじ部に螺合する、
実装構造。
前記振動アクチュエータと、前記操作パネルと、第二スペーサと、ねじと、を有し、
前記振動アクチュエータを前記操作パネルの裏面に対向させた状態で前記操作パネルと前記振動アクチュエータとの間に前記第二スペーサを介在させ、前記ねじを前記可動部に設けられた貫通孔及び前記第二スペーサに設けられた貫通孔に挿通して前記雌ねじ部に螺合する、
実装構造。
【請求項9】
請求項１に記載の振動アクチュエータを、底部に雌ねじ部が設けられた凸部を裏面に有する操作パネルに実装する実装構造であって、
前記振動アクチュエータと、前記操作パネルと、ねじと、を有し、
前記振動アクチュエータを前記操作パネルの裏面に対向させた状態で前記操作パネルと前記振動アクチュエータとの間に前記凸部を配置させ、前記ねじを前記可動部に設けられた貫通孔に挿通して、前記ねじを前記雌ねじ部に螺合する、
実装構造。
前記振動アクチュエータと、前記操作パネルと、ねじと、を有し、
前記振動アクチュエータを前記操作パネルの裏面に対向させた状態で前記操作パネルと前記振動アクチュエータとの間に前記凸部を配置させ、前記ねじを前記可動部に設けられた貫通孔に挿通して、前記ねじを前記雌ねじ部に螺合する、
実装構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、振動アクチュエータ、振動提示装置及び実装構造に関する。
【背景技術】
【0002】
タッチパネル等の操作パネル（以下、単に「パネル」ともいう）に接触した操作者の指腹等に対し、触感或いは操作感（以下、これらを纏めて「触感」という）として、電磁的な機構により発生させた振動を付与する、様々な構成が、例えば特許文献１～３により知られている。
【0003】
特許文献１に記載の振動アクチュエータは、パネル面に対して垂直にガイドシャフトを配置し、シャフトの径方向で内側外側に可動マグネットと固定コイルとを配置して、ガイドシャフトに沿って可動マグネットを往復移動させる構成である。よって、この装置自体に一定以上の高さが必要となる。特許文献２に記載の振動アクチュエータ（振動呈示装置）は、パネル面に対して垂直にセンターヨークを配置し、シャフトの径方向で内側外側に可動コイルと固定マグネットとを配置し、その外周を立壁で囲んでパネルを支持する支持部を配置して、支持部の内側でセンターヨークに沿って可動コイルを往復移動させる構成である。よって、この装置自体も一定以上の高さが必要となる。そして、特許文献１、２に記載の振動アクチュエータでは、マグネット（永久磁石）を使用しており、製造コストや製造容易性の点で課題がある。
【0004】
特許文献３に記載の振動アクチュエータは、コイルが巻回されたコアの両端部に板状のヨークを対向配置し、コア組立体が固定された扁平状のベース部と板状のヨークとを板状の弾性部で支持する構成を採る。この振動アクチュエータでは、コイルへの通電によりコアの両端部に生じる磁力により、ヨークをコア組立体に向けて吸引し、ヨークの移動により弾性部に生じる弾性力により、ヨークを対向方向に振動させる。これにより、振動アクチュエータが薄型化され、さらに、マグネットを使用しない電磁的な機構による振動出力・触感付与を実現している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特開２０１５－０７０７２９号公報
【特許文献2】特開２０１６－１６３８５４号公報
【特許文献3】特開２０２０－０６９４４７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、上記従来の振動アクチュエータに対して、さらなる小型化が望まれている。
【0007】
例えば特許文献３に記載の、薄型化を実現した振動アクチュエータにおいて、さらなる省スペース化（面積の小型化）を図る場合には、装置全体の省スペース化と弾性部のばね長確保との両立が課題となる。
【0008】
本発明の目的は、装置全体の省スペース化と弾性部のばね長確保とを両立することができる振動アクチュエータ、振動提示装置及び実装構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
本発明に係る振動アクチュエータの一態様は、
コイルと、前記コイルが巻回され、両端部が前記コイルから突出するコアと、を有し、前記コイルへの通電により前記両端部に磁力を生じさせる磁力発生部を有する固定部と、
前記コイルの巻回軸方向に直交する対向方向で前記両端部に対向するヨークを有する可動部と、
両固定端が前記固定部及び前記可動部に夫々固定され、中間のアームが弾性変形可能である弾性部と、を有し、
前記両固定端はいずれも前記磁力発生部から間隔を空け且つ互いに間隔を詰めて配置され、前記アームは前記両固定端と前記磁力発生部との間の領域内で湾曲するよう延在し、
前記磁力により、前記可動部を、前記固定部に向かう前記対向方向の一方向に吸引して、前記アームの弾性変形により生じる弾性力により、前記可動部を、前記対向方向の双方向に振動させる。
コイルと、前記コイルが巻回され、両端部が前記コイルから突出するコアと、を有し、前記コイルへの通電により前記両端部に磁力を生じさせる磁力発生部を有する固定部と、
前記コイルの巻回軸方向に直交する対向方向で前記両端部に対向するヨークを有する可動部と、
両固定端が前記固定部及び前記可動部に夫々固定され、中間のアームが弾性変形可能である弾性部と、を有し、
前記両固定端はいずれも前記磁力発生部から間隔を空け且つ互いに間隔を詰めて配置され、前記アームは前記両固定端と前記磁力発生部との間の領域内で湾曲するよう延在し、
前記磁力により、前記可動部を、前記固定部に向かう前記対向方向の一方向に吸引して、前記アームの弾性変形により生じる弾性力により、前記可動部を、前記対向方向の双方向に振動させる。
【0010】
本発明に係る振動提示装置の一態様は、
上記の振動アクチュエータを実装した構成を採る。
上記の振動アクチュエータを実装した構成を採る。
【0011】
本発明に係る実装構造の一態様は、
上記の振動アクチュエータを、裏面に雌ねじ部を有する操作パネルに実装する実装構造であって、
前記振動アクチュエータと、前記操作パネルと、第二スペーサと、ねじと、を有し、
前記振動アクチュエータを前記操作パネルの裏面に対向させた状態で前記操作パネルと前記振動アクチュエータとの間に前記第二スペーサを介在させ、前記ねじを前記可動部に設けられた貫通孔及び前記第二スペーサに設けられた貫通孔に挿通して前記雌ねじ部に螺合する。
上記の振動アクチュエータを、裏面に雌ねじ部を有する操作パネルに実装する実装構造であって、
前記振動アクチュエータと、前記操作パネルと、第二スペーサと、ねじと、を有し、
前記振動アクチュエータを前記操作パネルの裏面に対向させた状態で前記操作パネルと前記振動アクチュエータとの間に前記第二スペーサを介在させ、前記ねじを前記可動部に設けられた貫通孔及び前記第二スペーサに設けられた貫通孔に挿通して前記雌ねじ部に螺合する。
【0012】
本発明に係る実装構造の他の態様は、
上記の振動アクチュエータを、底部に雌ねじ部が設けられた凸部を裏面に有する操作パネルに実装する実装構造であって、
前記振動アクチュエータと、前記操作パネルと、ねじと、を有し、
前記振動アクチュエータを前記操作パネルの裏面に対向させた状態で前記操作パネルと前記振動アクチュエータとの間に前記凸部を配置させ、前記ねじを前記可動部に設けられた貫通孔に挿通して、前記ねじを前記雌ねじ部に螺合する。
上記の振動アクチュエータを、底部に雌ねじ部が設けられた凸部を裏面に有する操作パネルに実装する実装構造であって、
前記振動アクチュエータと、前記操作パネルと、ねじと、を有し、
前記振動アクチュエータを前記操作パネルの裏面に対向させた状態で前記操作パネルと前記振動アクチュエータとの間に前記凸部を配置させ、前記ねじを前記可動部に設けられた貫通孔に挿通して、前記ねじを前記雌ねじ部に螺合する。
【発明の効果】
【0013】
本発明によれば、装置全体の省スペース化と弾性部のばね長確保とを両立することができる振動アクチュエータ、振動提示装置及び実装構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0014】
【図6】図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、実施の形態１に係る振動アクチュエータの磁気回路構成を説明するための図であり、図６Ａは、同振動アクチュエータにおいてコイル非通電状態を示す図であり、図６Ｂは、同振動アクチュエータにおいてコイル通電時の磁気吸引力を説明するための図であり、図６Ｃは、磁気吸引力の作用として生じる磁束の流れを説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【0015】
以下、本発明の実施の形態に係る装置について、図面を参照しながら説明する。
【0016】
以下説明する各実施の形態では、直交座標系（Ｘ，Ｙ，Ｚ）を使用する。Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向の夫々の長さは、振動アクチュエータ及び振動提示装置の幅（左右方向、長手方向）、奥行き（前後方向、短手方向）及び高さ（上下方向）に対応するものとして説明される。ただし、これらの対応関係は、振動アクチュエータ及び振動提示装置の使用態様に応じて異なることは、言うまでもない。Ｚ方向に関して言えば、Ｚ方向プラス側（上側）は、操作者に振動フィードバックを付与する方向であり、Ｚ方向マイナス側（下側）は、操作者が操作する際に押圧する方向である。
【0017】
なお、各実施の形態の説明で用いる形状に関する表現は、内容理解促進のための便宜的な表現であり、また、各実施の形態で採用される形状自体、一例であり、種々変更して実施可能である。
【0018】
（実施の形態１）
図１Ａ及び図１Ｂは、実施の形態１に係る振動アクチュエータの構成を斜め上方及び斜め下方から見た斜視図である。図２は、実施の形態１に係る振動アクチュエータの分解斜視図である。図３は、実施の形態１に係る振動アクチュエータの固定部、弾性部及び可動部の位置関係を説明するための平面図である。図４は、実施の形態１に係る振動アクチュエータのコア積層構造を説明するための斜視図である。図５は、実施の形態１に係る振動アクチュエータの板ばね形状を説明するための平面図である。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、実施の形態１に係る振動アクチュエータの磁気回路構成を説明するための図である。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、実施の形態１に係る振動アクチュエータの動作を説明するための図である。
図１Ａ及び図１Ｂは、実施の形態１に係る振動アクチュエータの構成を斜め上方及び斜め下方から見た斜視図である。図２は、実施の形態１に係る振動アクチュエータの分解斜視図である。図３は、実施の形態１に係る振動アクチュエータの固定部、弾性部及び可動部の位置関係を説明するための平面図である。図４は、実施の形態１に係る振動アクチュエータのコア積層構造を説明するための斜視図である。図５は、実施の形態１に係る振動アクチュエータの板ばね形状を説明するための平面図である。図６Ａ、図６Ｂ及び図６Ｃは、実施の形態１に係る振動アクチュエータの磁気回路構成を説明するための図である。図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃは、実施の形態１に係る振動アクチュエータの動作を説明するための図である。
【0019】
本実施の形態に係る振動アクチュエータ１００は、固定部１１０、弾性部１２０及び可動部１３０を有する。
【0020】
＜固定部１１０の構成＞
固定部１１０は、ベース部材１１２及び磁力発生部１１４を有する。
固定部１１０は、ベース部材１１２及び磁力発生部１１４を有する。
【0021】
ベース部材１１２は、振動アクチュエータ１００全体を支持して、振動アクチュエータ１００を振動提示装置の筐体（図示略）に取り付けるための部材である。本実施の形態では、ベース部材１１２は、平板状の板金である。ベース部材１１２は、ＸＹ平面に沿って配置される平板であるため、振動アクチュエータ１００全体の薄型化に寄与する。
【0022】
また、本実施の形態では、図３に示すように、ベース部材１１２は、矩形形状、より具体的には長方形の形状であり、長手方向が左右方向（Ｘ方向）に、短手方向が前後方向（Ｙ方向）に、夫々対応している。中央部にはベース開口１１２ａが設けられている。ベース部材１１２に磁力発生部１１４が固定されるとき、磁力発生部１１４のコイル１１４２及びボビン１１４６の一部がベース開口１１２ａ内に配置される。これにより、磁力発生部１１４の高さの一部をベース部材１１２の板厚で吸収することができ、振動アクチュエータ１００全体の薄型化に寄与する。
【0023】
矩形形状であるベース部材１１２の四隅には、振動提示装置の筐体への取付のためベース取付孔１１２ｂが設けられている。
【0024】
磁力発生部１１４は、コイル１１４２、コア１１４４、ボビン１１４６及び接続端子１１４８を有する。磁力発生部１１４は、コイル１１４２がコア１１４４の周囲に巻回された構成であるため、コイル１１４２への通電により、コイル１１４２から突出して位置するコア１１４４の両端（コア端部１４４ｂ、１４４ｂ）がＮ極及びＳ極に磁化し、つまり磁力を生じさせる。要するに、磁力発生部１１４は、通電を受けると磁力を生じさせる電磁石である。
【0025】
本実施の形態では、磁力発生部１１４は、コイル１１４２はボビン１１４６を介してコア１１４４に巻回され、且つ、コア１１４４はボビン１１４６に保持された状態で、ベース部材１１２に固定される。よって、ボビン１１４６は、コア１１４４を保持する保持部材としての機能を有する。また、ボビン１１４６の底部には、接続端子１１４８が配置されており、接続端子１１４８を介して外部からコイル１１４２への通電を行うことができる。
【0026】
ボビン１１４６は、コイル巻回軸方向に貫通する貫通開口を有する筒状のコイル巻回部１４６ａを有する。コイル巻回部１４６ａのコイル巻回軸方向の両端には、コイル１１４２の巻回位置を位置決めするための一対のフランジ１４６ｂが設けられている。
【0027】
ボビン１１４６は、フランジ１４６ｂよりもコイル巻回軸方向で外側に張り出すように設けられた張出部１４６ｃを有する。張出部１４６ｃは、コイル巻回部１４６ａの貫通開口と連通してフランジ１４６ｂの外側で上方及び下方に開口するボビン開口１４６ｄを有する。コイル巻回部１４６ａ内の貫通開口及びボビン開口１４６ｄは、Ｚ方向プラス側から見た平面視においてコア１１４４を囲う形状の開口（以下「コア収容開口」という）となっており、コア１１４４は、コア収容開口に密着して収容される。
【0028】
これにより、Ｘ方向、Ｙ方向及びＺ方向のいずれにおいても、コア１１４４の位置ずれ及び脱落を抑制することができる。特に、コア１１４４の位置ずれは、微小な位置ずれであっても、薄型及び小型の振動アクチュエータにとっては振動特性に影響するので、好ましくない。この点につき、本実施の形態では、コア１１４４の位置ずれが発生し難いので、良好な振動特性の確保を容易にすることができる。
【0029】
また、本実施の形態では、ボビン１１４６は、コア１１４４と一体的に成形される樹脂成型体である。よって、コア収容開口へのコア１１４４の密着収容を確実に行うことができる。
【0030】
ボビン１１４６の張出部１４６ｃには、張出部１４６ｃの張出方向（本実施の形態ではコイル巻回軸方向及び前後方向と一致）に直交する方向（本実施の形態では左右方向と一致）に突出する突出部１４６ｅが、設けられている。本実施の形態では、二対の突出部１４６ｅが設けられている。コイル１１４２をベース開口１１２ａに配置するとき、突出部１４６ｅは、ベース開口１１２ａの左右両側でベース部材１１２に対して上下に重なる。この状態で突出部１４６ｅは、例えばリベットである止着部材１１１により止着され、これにより、磁力発生部１１４がベース部材１１２に固定される。
【0031】
また、上述の通り、本実施の形態では、コイル１１４２が巻回され、コア１１４４を保持する保持部材としても機能するボビン１１４６が、ベース部材１１２への固定に適した形状とされる。成形自由度の高い樹脂製部材であるボビン１１４６を介して磁力発生部１１４をベース部材１１２に固定することができるので、コア１１４４のような比較的成形自由度の低い部材を直接ベース部材１１２に固定するよりも、組立を容易に行うことができる。そして、コア１１４４の形状の複雑化を回避することができる。
【0032】
コア１１４４は、コイル１１４２に挿通されて配置される。コア１１４４は、コイル１１４２が通電されると、コイル１１４２から両側に突出するコア端部１４４ｂが励磁されて磁力を生じさせる。
【0033】
本実施の形態では、コア１１４４は、矩形（より具体的には長方形）の平板形状であり、全体としてＨ字形状であるボビン１１４６との対比で言えば、コア１１４４は、Ｉ字形状である。このような単純な形状であるため、コア１１４４の加工が容易である。
【0034】
コア端部１４４ｂが磁極として機能するコア１１４４は、軟磁性材料等（例えば、ケイ素鋼板、パーマロイ、フェライト等）からなる磁性体であり、より具体的には、磁性材料を積層した積層構造を有する部材（積層体）である。コア１１４４を積層部品とすることで、加工性を確保できると共に、鉄損を抑制することができる。
【0035】
コア１１４４の主面（コア主面）１４４ａは、ボビン１１４６に保持されるとコイル巻回軸方向と平行な面となる。そして、ボビン１１４６がベース部材１１２に固定され、さらに、可動部１３０（ヨーク１３２）が弾性部１２０（板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ）を介してベース部材１１２に接続されると、両方のコア端部１４４ｂに位置するコア主面１４４ａの部分が、コア主面に直交する方向（以下「面直方向」という。「対向方向」と称される場合もある。）でヨーク１３２の下面（ヨーク下面１３２ｂ）に対向する（図６Ａ、図６Ｂ、図６Ｃ、図７Ａ、図７Ｂ及び図７Ｃを参照）。なお、面直方向或いは対向方向とは、換言すれば、上下方向（Ｚ方向）である。
【0036】
このとき、コア主面１４４ａは、ＸＹ平面に沿って配置される。後述する通り、対向するヨーク１３２もＸＹ平面に沿って配置されるので、コア主面１４４ａは、対向するヨーク下面１３２ｂに平行となる。コア主面１４４ａとヨーク下面１３２ｂとが平行である場合、コア主面１４４ａからヨーク下面１３２ｂにかかる磁気吸引力がヨーク下面１３２ｂの対向部分に対して均等にかかることになるため、水平な姿勢を保ちながらヨーク１３２を上下動作させることができ、振動を安定化させることができる。
【0037】
ここで、一般に、互いに対向するコアとヨークとの間に形成されるギャップの寸法管理は、振動アクチュエータの設計上、非常に重要である。コアの製造公差が大きいと、ギャップの大きさに著しい個体差が生じる。例えば、コアが厚すぎてここのギャップが過度に小さくなれば、可動部のストローク確保が難しくなる。可動部のストロークが確保されるとしても、ギャップが著しく狭くなれば、コアとヨークとの間に作用する磁力が著しく強くなって比較的強い振動が出力されやすくなり、逆にギャップが著しく広くなれば、コアとヨークとの間に作用する磁力が著しく弱くなって比較的弱い振動が出力されやすくなる。すなわち、コアの製造公差が大きいと、振動のストローク及び特性の安定確保が難しくなる。この点は、振動アクチュエータのさらなる小型化及び薄型化が求められる状況における、課題のうちの一つである。
【0038】
このような課題に対し、本発明の発明者らは、コア積層体の積層方向に着目した。例えば、面直方向に磁性材料を積層する場合、個々の層の厚み寸法の公差が積層によって積み上がり（積み上げ公差）、完成時点でのコア主面の高さ位置が設計値から大幅にずれて、上記課題につながるおそれがある。
【0039】
この点につき、本実施の形態では、コア１１４４の積層構造を、面直方向と交差する方向、より具体的には、面直方向に直交する左右方向に、磁性材料を積層する構造とした。このような構成の場合、ヨーク１３２に対向するコア主面１４４ａが、積層体の加工面となる。
【0040】
積層方向を、面直方向と交差（直交）する方向とした場合、コア主面１４４ａの高さ位置に積み上げ公差が発生するおそれはなく、コア１１４４の製造公差を小さく抑制することができる。したがって、固定部１１０（コア１１４４）と可動部１３０（ヨーク１３２）との間に形成されるギャップＧの寸法管理が容易となり、振動アクチュエータ１００の装置全体の薄さと振動のストローク及び特性の安定確保とを両立させることができる。
【0041】
＜可動部１３０の構成＞
可動部１３０は、固定部１１０に対して上下方向に移動自在な部材である。可動部１３０は、ヨーク１３２を有する。
可動部１３０は、固定部１１０に対して上下方向に移動自在な部材である。可動部１３０は、ヨーク１３２を有する。
【0042】
ヨーク１３２は、固定部１１０（磁力発生部１１４）から磁力（磁気吸引力）を受け、また、弾性部１２０（板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ）から弾性力を受けて、振動運動を行う部材である。ヨーク１３２は、振動アクチュエータ１００が振動提示装置に適用される場合、振動提示部（典型的にはタッチパネルやタッチパッド等の操作パネル）に接触又は接続して配置され、自身の振動を振動提示部に出力する。これにより、振動提示部を操作した操作者に対して触感をフィードバックすることができる。
【0043】
ヨーク１３２は、磁性材料から構成される。磁性材料としては、例えば、電気亜鉛メッキ鋼板（ＳＥＣＣ）、電磁ステンレス、焼結材、ＭＩＭ（メタルインジェクションモールド）材、積層鋼板等が挙げられる。また、本実施の形態では、ヨーク１３２は、ＸＹ平面に沿って配置される平板状であり、振動アクチュエータ１００全体の薄型化に寄与する。
【0044】
また、本実施の形態では、ヨーク１３２は、ベース部材１１２と同様の矩形形状、より具体的には長方形の形状であり、長手方向が左右方向（Ｘ方向）に、短手方向が前後方向（Ｙ方向）に、夫々対応している。中央部にはヨーク開口１３２ａが設けられている。ヨーク１３２が弾性部１２０を介して固定部１１０に支持されるとき、磁力発生部１１４のコイル１１４２及びボビン１１４６の一部がヨーク開口１３２ａ内に配置される。これにより、コイル１１４２及びボビン１１４６と干渉しない高い位置でヨーク１３２を支持し振動させる必要がなく、ヨーク１３２を、磁極として機能するコア主面１４４ａに近接した位置に配置させることができ、振動アクチュエータ１００全体の薄型化に寄与する。
【0045】
また、ヨーク開口１３２ａを設けることで、コイル１１４２近傍のヨーク１３２の面積を減らすことができるので、コイル１１４２から漏れる漏えい磁束による変換効率の低下を抑制でき、高出力を得ることができる。
【0046】
矩形形状であるヨーク１３２の四隅には、振動提示部への振動出力のため振動提示部又は他の部材と接続するヨーク取付孔１３２ｃが設けられている。外部へのヨーク１３２の取付については後述する。
【0047】
＜弾性部１２０の構成＞
弾性部１２０は、固定部１１０と可動部１３０とに接続する、弾性変形可能な部材である。可動部１３０は、固定部１１０から磁力を受けて上下方向に移動するので、弾性部１２０は、固定部１１０に対して可動部１３０を上下方向に移動自在に弾性支持する。弾性部１２０は、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌを有する。板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは、平板状の板金である。板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは、ＸＹ平面に沿って配置される平板であるため、振動アクチュエータ１００全体の薄型化に寄与する。
弾性部１２０は、固定部１１０と可動部１３０とに接続する、弾性変形可能な部材である。可動部１３０は、固定部１１０から磁力を受けて上下方向に移動するので、弾性部１２０は、固定部１１０に対して可動部１３０を上下方向に移動自在に弾性支持する。弾性部１２０は、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌを有する。板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは、平板状の板金である。板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは、ＸＹ平面に沿って配置される平板であるため、振動アクチュエータ１００全体の薄型化に寄与する。
【0048】
板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは夫々、固定部１１０に固定される固定側固定端１２２１、可動部１３０に固定される可動側固定端１２２２、及び中間のアーム１２２３を有し、中間のアーム１２２３が弾性変形可能な弾性体である。
【0049】
本実施の形態では、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは、アーム１２２３を一対ずつ有する。また、本実施の形態では、個々の板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌの形状が、手前側（Ｙ方向マイナス側）と奥側（Ｙ方向プラス側）とで線対称である。さらに、本実施の形態では、一対の板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは、可動部１３０における左右方向の中心位置を通る中心線（本実施の形態では、固定部１１０における左右方向の中心位置を通る中心線と一致）に関して、線対称に配置されている。弾性部１２０が、全体として前後方向及び左右方向に対称であるため、可動部１３０を安定支持することができる。
【0050】
ここで、本実施の形態における各板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌの形状について、より詳細に説明する。板ばね１２２Ｒと板ばね１２２Ｌとは、単体としては同一形状であるため、ここでは、図５を参照し、板ばね１２２Ｌのみに着目して説明する。
【0051】
板ばね１２２Ｌにおいては、可動側固定端１２２２が、固定側固定端１２２１に比べて相対的に、磁力発生部１１４に近い位置に配置される。ただし、磁力発生部１１４と可動側固定端１２２２との間の領域の間隔Ｗ２は広く空けられている。固定側固定端１２２１から可動側固定端１２２２へ延在する一対のアーム１２２３は夫々、固定側固定端１２２１と可動側固定端１２２２との間の領域を通ることなく、可動側固定端１２２２の手前側及び奥側を迂回して、磁力発生部１１４と可動側固定端１２２２との間の領域に回り込み、その領域で湾曲して、可動側固定端１２２２に接続する。
【0052】
そのため、固定側固定端１２２１と可動側固定端１２２２との間の領域には、広い間隔を空ける必要がない。結果として、固定側固定端１２２１と可動側固定端１２２２との間の領域の間隔Ｗ１は、上記の間隔Ｗ２よりも、著しく狭小となる（Ｗ１＜Ｗ２）。このように、本実施の形態では、固定側固定端１２２１と可動側固定端１２２２とは、いずれも磁力発生部１１４から間隔を空け、且つ、互いに間隔を詰めて、配置されている。そして、アーム１２２３は、広い間隔の空いた磁力発生部１１４と可動側固定端１２２２との間の領域内で湾曲するように、延在している。
【0053】
板ばね１２２Ｌが上記のような形状を採ることにより、振動アクチュエータ１００の幅を左右方向に増大させることなく、アーム１２２３に、曲率半径の大きな円弧の湾曲形状を持たせることができる。もちろん、アーム１２２３に、より複雑な形状を持たせることもできる。要するに、ばね長を長くすることができる。よって、振動アクチュエータ１００全体の小型化（特に左右方向の小型化）と弾性部１２０のばね長確保とを両立することができる。アーム１２２３のばね長を従来よりも長く確保できるようにしたことで、ばね定数の設計自由度も従来よりも向上させることができ、さらに、アーム１２２３にかかる応力の分散を容易にすることもできる。
【0054】
また、各アーム１２２３の形状は、Ｕ字形状を１つ含む形状である。このような形状とすることで、従来に比べて曲率半径の大きな円弧の湾曲形状を採ることができる。
【0055】
なお、本実施の形態において、各アーム１２２３のＵ字形状は、ノーマルなＵ字形状ではなく、傾斜したＵ字形状であることが、好ましい。本実施の形態では、上述した通り、磁力発生部１１４のボビン１１４６が、ベース部材１１２に固定される突出部１４６ｅを複数備えており、これらの突出部１４６ｅが、上記の間隔Ｗ２を持つ磁力発生部１１４と可動側固定端１２２２との間の領域内に進入した形状となっている。これに対し、アーム１２２３のＵ字形状は、少なくとも一部分が、隣り合う突出部１４６ｅ間（本実施の形態では、手前側の突出部１４６ｅと奥側の突出部１４６ｅとの間）に配置されるように、傾斜したＵ字形状となっている。これにより、アーム１２２３とボビン１１４６とが干渉することがないので、振動アクチュエータ１００の特に前後方向のサイズを小型化することができる。
【0056】
ここで、固定部１１０、弾性部１２０及び可動部１３０の位置関係について説明する。
【0057】
上述した通り、弾性部１２０において、板ばね１２２Ｌは、固定部１１０の磁力発生部１１４から離間した位置に配置されている。板ばね１２２Ｌと板ばね１２２Ｒとの位置関係は線対称であるため、板ばね１２２Ｒも、固定部１１０の磁力発生部１１４から離間した位置に配置されている。そして、板ばね１２２Ｌ及び板ばね１２２Ｒの夫々の可動側固定端１２２２は、左右方向において可動部１３０の両端部を支持している。すなわち、板ばね１２２Ｌ及び板ばね１２２Ｒは、上下方向から見た平面視において、可動部１３０の中心線に関して線対称に、且つ、当該中心線に直交する方向に離間した位置で夫々、可動部に接続する。よって、弾性部１２０から可動部１３０に対して、アーム１２２３の弾性変形により生じる弾性力が作用する位置は、可動部１３０の左右方向で大きく離れた位置にある。
【0058】
これに対し、磁力発生部１１４は、左右方向の中心位置で、コイル巻回軸方向が前後方向と一致するように配置されている。コア１１４４の長さ方向はコイル巻回軸方向と一致するので、コア１１４４は、左右方向の中心位置を通る中心線に沿って配置されている。そのため、コア端部１４４ｂは、いずれも当該中心線上で、且つ、互いに離間した位置となる。よって、磁力発生部１１４のコア端部１４４ｂから可動部１３０に対して、磁力（磁気吸引力）が作用する位置は、可動部１３０の矩形領域の中で最も、弾性力が作用する位置から離れた位置となる。このように、可動部１３０において、磁力作用位置を弾性力作用位置から離間させることで、磁気吸引による可動部１３０の移動がばね反力によって抑制されることを回避することができるため、振動出力の低下を抑制しつつ、振動アクチュエータ１００全体の省スペース化を図ることができる。
【0059】
＜固定側スペーサ１２１及び可動側スペーサ１２３の構成＞
図２、図６Ａ及び図７Ａに示されるように、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは、固定側スペーサ１２１を介してベース部材１１２に接続され、可動側スペーサ１２３を介してヨーク１３２に接続されている。板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ、固定側スペーサ１２１及びベース部材１１２は、上下方向で積み重なっており、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ、可動側スペーサ１２３及びヨーク１３２も、上下方向で積み重なっている。
図２、図６Ａ及び図７Ａに示されるように、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは、固定側スペーサ１２１を介してベース部材１１２に接続され、可動側スペーサ１２３を介してヨーク１３２に接続されている。板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ、固定側スペーサ１２１及びベース部材１１２は、上下方向で積み重なっており、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ、可動側スペーサ１２３及びヨーク１３２も、上下方向で積み重なっている。
【0060】
可動側スペーサ１２３及び固定側スペーサ１２１は夫々、可動側固定端１２２２及び固定側固定端１２２１の細長形状に沿って延在する細長形状の、平板状の板金である。可動側スペーサ１２３及び固定側スペーサ１２１は、ＸＹ平面に沿って配置される平板であるため、振動アクチュエータ１００全体の薄型化に寄与することができる。
【0061】
振動アクチュエータ１００において、固定部１１０の主要構成であるベース部材１１２、可動部１３０の主要構成であるヨーク１３２、弾性部１２０の主要構成である板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ、並びにこれらの間に介在する固定側スペーサ１２１及び可動側スペーサ１２３は、いずれも、同一平面（ＸＹ平面）に沿って配置される平板である。よって、特に各部品の材料が金属である場合は、例えば曲げ加工なしで打ち抜き加工のみで済む等、夫々の部品の作製が容易となるため、各部品の加工コストが低減する。
【0062】
また、止着部材１２４（例えばリベット）による、ベース部材１１２、固定側スペーサ１２１及び板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌの止着も、止着部材１２５（例えばリベット）による、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ、可動側スペーサ１２３及びヨーク１３２も、同一方向（上下方向）での止着作業で済む。そのため、振動アクチュエータ１００の組立性が向上し、組立精度が向上する。
【0063】
また、すべて平板であるので、上下動タイプの振動アクチュエータとしては究極的な薄型である。なお、究極的な薄型であっても、ベース部材１１２と板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌとの間、及び、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌとヨーク１３２との間には、上下方向で固定側スペーサ１２１及び可動側スペーサ１２３が介在している。よって、弾性部１２０のアーム１２２３が、固定部１１０のベース部材１１２及び可動部１３０のヨーク１３２と共に積み重ねられた配置であっても、アーム１２２３の可動ストロークを上下方向に確保することができ、十分な振動出力を得ることができる。
【0064】
（振動アクチュエータ１００の磁気回路と可動部１３０の挙動）
図６Ａ及び図７Ａに示すように、コイル１１４２が通電されていない状態（コイル非通電状態）では、可動部１３０は中立位置にある。このとき、コア主面１４４ａとヨーク下面１３２ｂとの間にはギャップＧが空いている。なお、可動部１３０の中立位置は、可動部１３０の振動動作中の振動中心位置でもある。
図６Ａ及び図７Ａに示すように、コイル１１４２が通電されていない状態（コイル非通電状態）では、可動部１３０は中立位置にある。このとき、コア主面１４４ａとヨーク下面１３２ｂとの間にはギャップＧが空いている。なお、可動部１３０の中立位置は、可動部１３０の振動動作中の振動中心位置でもある。
【0065】
ここで、コイル１１４２に通電すると、図６Ｂ及び図６Ｃに示すように、コア１１４４が励磁されて磁界が発生して、コア端部１４４ｂが磁極となり、コア１１４２とヨーク１３２との間には、磁束が流れる磁気回路が形成される。これにより、電磁ソレノイドの原理により、コア端部１４４ｂは、ヨーク１３２を吸引する磁気吸引力を発生する。すると、ヨーク１３２は、上下方向の一方向つまり下方向へ移動する（図７Ｂ参照）。このとき、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌは下方向に撓む。下方向への撓み量が大きくなるほど、上方向に復帰しようとする反力が増大する。
【0066】
なお、ヨーク１３２の下方移動（下降）は、コア主面１４４ａによって規制される。すなわち、コア主面１４４ａは、ヨーク１３２の下方移動を規制するハードストップとして機能する。ただし、振動時に、ヨーク１３２がコア主面１４４ａに当接すると衝突音が発生するので、動作中のヨーク下面１３２ｂの下限位置（振動下限位置）は、コア主面１４４ａよりも僅かに上方であることが好ましい。
【0067】
続いて、コイル１１４２への通電を解除すると、磁界は消滅し、コア端部１４４ｂによるヨーク１３２に対する磁気吸引力もなくなる。すると、ヨーク１３２は、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌの弾性変形により生じている弾性力により付勢されて、上方向に移動する。図７Ｃには、ヨーク１３２が最高位置まで移動してヨーク下面１３２ｂが振動上限位置にある状態が示されている。
【0068】
このようなコイル１１４２に対する通電と通電解除との繰り返し（断続的な通電）により、ヨーク１３２は、上下方向の双方向に繰り返し移動する振動運動を出力することができる。なお、コイル１１４２への通電タイミングを調整することで、振動出力の強度や持続時間を調整することができ、振動提示装置においては様々な種類の触感をフィードバックすることが可能となる。また、一度だけでもコイル１１４２への通電を行なえば、ヨーク１３２は、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌの弾性変形による弾性力により、減衰を伴いながらも振動運動を行うことができるので、断続的な通電は必ずしも必須ではない。
【0069】
なお、本実施の形態では、ヨーク１３２の上方移動（上昇）に関しては、ヨーク１３２の下方移動と異なり、ヨーク１３２の移動を規制可能な部材は設けられていない。これは、電磁的にヨーク１３２を移動させる方向は下方向だけであり、ばね反力のみによる上方向への移動量は、減衰によって若干抑制されるからである。過度な上方移動を規制することが望まれる場合は、固定部１１０と可動部１３０との間に、或いは振動アクチュエータ１００の外部に、ヨーク１３２の上方移動を規制するハードストップを設けてもよい。
【0070】
また、電流パルスを用いて振動アクチュエータに共振現象を発生させて可動部を駆動することについては、例えば特許文献３において、その駆動原理が、運動方程式及び回路方程式を交えて説明されている。この駆動原理は、本実施の形態に適用可能である。
【0071】
＜振動アクチュエータ１００の駆動回路＞
図８は、実施の形態１に係る振動アクチュエータの制御部の回路構成を示す図である。
図８は、実施の形態１に係る振動アクチュエータの制御部の回路構成を示す図である。
【0072】
図８に示す駆動回路は、振動アクチュエータ１００の制御部に含まれる。駆動回路は、ＭＯＳＦＥＴ（metal-oxide-semiconductor field-effect transistor）により構成される電流パルス供給部としてのスイッチング素子１５２、電圧パルス印加部としての信号発生部（Signal generation）１５４、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ＳＢＤ（Schottky Barrier Diodes：ショットキーバリアダイオード）を有する。この駆動回路は、後述するアクチュエータドライバ１７４の具体的構成の一例である。
【0073】
電源電圧Ｖｃｃに接続された信号発生部１５４は、スイッチング素子１５２のゲートに接続されている。スイッチング素子１５２は、放電切換スイッチである。スイッチング素子１５２は、振動アクチュエータ１００（図１６では[Actuator]で示す）、特に振動アクチュエータ１００の磁力発生部１１４に接続されている。振動アクチュエータ１００には、電源部Ｖａｃｔから電圧が印加されている。よって、信号発生部１５４によるゲート電圧制御によりスイッチング素子１５２がオンオフされ、スイッチング素子１５２がオンされたときに電流が流れて、振動アクチュエータ１００において、振動発生部１１４のコイル１１４２が通電される。
【0074】
なお、制御部は、振動アクチュエータ１００が実装される振動提示装置の装置全体の制御を司るＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成される演算処理装置と、演算処理装置の作業領域として動作する例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成される主記憶装置と、演算処理装置の動作プログラムを記憶する例えばフラッシュメモリ又はハードディスク等の不揮発性メモリから構成される補助記憶装置と、を有してよい。演算処理装置、主記憶装置及び補助記憶装置を含む構成は、後述するマイコン１７３の具体的構成の一例である。演算処理装置は、各種制御プログラム及び当該プログラムに付随する各種データ等（以下、各種制御プログラム及び各種データ等を纏めて「プログラム等」という）を、補助記憶装置から読み出して主記憶装置に記憶させ、データ等を使用しつつ制御プログラムを実行して、振動提示装置の各種機能を実現させる。例えば、データは、複数の異なる振動減衰期間や複数の異なる振動強度等を表現する様々なパターンのパルス波形データを含んでよい。各種制御プログラムは、操作者の接触操作を示す情報が入力された際に、その入力情報に対応する振動を発生するアクチュエータ駆動信号を生成するためのパルス波形データを読み出し、読み出したパルス波形データに従ってアクチュエータ駆動信号を生成するプログラムをふくんでよい。
【0075】
なお、補助記憶装置は、振動提示装置に着脱可能な記憶媒体であってもよい。また、制御部を外部と通信可能に構成して、プログラム等が通信ネットワークを介して外部から制御部（の主記憶装置又は補助記憶装置）にダウンロードされるようにしてもよい。
【0076】
上述した主記憶装置及び補助記憶装置は、非一時的なコンピュータ可読記憶媒体の一例である。
【0077】
＜振動アクチュエータ１００の変形例の構成＞
図９に示すように、一変形例として、振動アクチュエータ１００には、弾性変形するアーム１２２３の各々に荷重検出部１６０が設けられてもよい。荷重検出部１６０は、例えば歪みゲージ等であってよい。荷重検出部１６０は、可動部１３０にかかる荷重を検出する荷重センサの一例である。
図９に示すように、一変形例として、振動アクチュエータ１００には、弾性変形するアーム１２２３の各々に荷重検出部１６０が設けられてもよい。荷重検出部１６０は、例えば歪みゲージ等であってよい。荷重検出部１６０は、可動部１３０にかかる荷重を検出する荷重センサの一例である。
【0078】
【0079】
図１０に示す振動提示装置１０Ａは、操作パネル１１、荷重検出部１６０、増幅部（アンプ）１７１、ＡＤ変換部（ＡＤＣ）１７２、マイコン１７３、アクチュエータドライバ１７４、及びアクチュエータ本体１０１を有する。なお、アクチュエータ本体１０１とは、振動アクチュエータ１００のうち、荷重検出部１６０を除く部分であるが、振動アクチュエータ１００において、機能的に制御系に組み込まれるのは、磁力生成部１１４のコイル１１４２である。
【0080】
操作パネル１１は、操作パネル１１上における操作者による接触操作を受け付けて、その接触位置を示す信号（操作位置検出信号）を出力する接触位置検出部（図示省略）を有してよい。この場合、操作パネル１１は、操作位置検出信号をマイコン１７３に出力してよい。荷重検出部１６０は、操作パネル１１の押圧による板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌの歪みを検出し、その検出結果を示す信号（操作荷重検出信号）を、増幅部１７１及びＡＤＣ１７２を介して、マイコン１７３に入力する。
【0081】
マイコン１７３は、操作荷重検出信号に基づき、或いは操作荷重検出信号及び操作位置検出信号に基づき、接触操作に対応する振動が発生するように、アクチュエータドライバ１７４を制御する。マイコン１７３の制御の下、アクチュエータドライバ１７４は、アクチュエータ本体１０１に、アクチュエータ駆動信号として駆動電流を供給する。
【0082】
アクチュエータドライバ１７４からの駆動電流を受けたアクチュエータ本体１０１は、操作パネル１１に振動を伝達して振動させることにより、操作パネル１１を操作した操作者に触感を付与する。このように、制御系に荷重検出部１６０を組み込んで、荷重検出部１６０により検出された荷重に応じてコイル１１４２への通電を行って可動部１３０を振動させることにより、スイッチの感触のようなリアルな触感表現を実現することができる。
【0083】
＜振動アクチュエータ１００の実装構造＞
図１１は、実施の形態１に係る振動アクチュエータを操作パネルに実装する実装構造を示す分解斜視図である。
図１１は、実施の形態１に係る振動アクチュエータを操作パネルに実装する実装構造を示す分解斜視図である。
【0084】
この実装構造は、操作パネル１１の裏面に複数の雌ねじ部１１ａが設けられていることを前提とする。雌ねじ部１１ａの位置は、振動アクチュエータ１００におけるヨーク取付孔１３２ｃの位置に対応する。振動アクチュエータ１００は、可動部１３０のヨーク１３２を操作パネル１１の裏面に対向させた状態で配置される。また、振動アクチュエータ１００と操作パネル１１との間には、複数の筒状スペーサ１２が、ヨーク取付孔１３２ｃの位置に対応して配置される。そして、雄ねじ部１３ａを夫々有する複数のねじ１３を用意し、これらのねじ１３を、振動アクチュエータ１００の固定部１１０（ベース部材１１２）の下面側から、貫通孔であるヨーク取付孔１３２ｃ及び筒状スペーサ１２の貫通孔１２ａに挿通して操作パネル１１の雌ねじ部１１ａに螺合する。筒状スペーサ１２は、ねじ１３と共に振動アクチュエータ１００を上下から挟持して振動アクチュエータ１００の高さを確実に位置決めすると共に、振動アクチュエータ１００からの振動出力を吸収せずに操作パネル１１に伝達可能な、硬さを有することが好ましい。
【0085】
この実装構造では、筒状スペーサ１２の寸法により操作パネル１１と振動アクチュエータ１００との間の間隔を精度良く維持することができる。
【0086】
図１２は、実施の形態１に係る振動アクチュエータを操作パネルの実装する実装構造の変形例を示す分解斜視図である。
【0087】
この実装構造は、操作パネル１４の裏面に、底部に雌ねじ部１４ｂが設けられた凸部１４ａが設けられていることを前提とする。雌ねじ部１４ｂ付き凸部１４ａの位置は、振動アクチュエータ１００におけるヨーク取付孔１３２ｃの位置に対応する。振動アクチュエータ１００は、可動部１３０のヨーク１３２を操作パネル１１の裏面に対向させた状態で配置される。また、振動アクチュエータ１００と操作パネル１１との間には、複数の凸部１４ａが、ヨーク取付孔１３２ｃの位置に対応して配置される。そして、雄ねじ部１５ａを夫々有する複数のねじ１５を用意し、これらのねじ１５を、振動アクチュエータ１００の固定部１１０（ベース部材１１２）の下面側から、ヨーク取付孔１３２ｃに挿通して操作パネル１１の凸部１４ａの雌ねじ部１４ｂに螺合する。凸部１４ａは、ねじ１５と共に振動アクチュエータ１００を上下から挟持して振動アクチュエータ１００の高さを確実に位置決めすると共に、振動アクチュエータ１００からの振動出力を吸収せずに操作パネル１１に伝達可能な、硬さを有することが好ましい。
【0088】
この実装構造では、操作パネル１１自体が振動アクチュエータ１００との間の間隔を規定できるため、実装構造の部品点数を削減することができる。
【0089】
【0090】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１と基本的に同様である。よって、本実施の形態において実施の形態１と共通する構成要素については、実施の形態１と同じ参照符号を付与し、その詳細な説明を省略する。本実施の形態は、荷重検出部２６０が設けられている点で、実施の形態１と相違する。また、本実施の形態は、荷重検出部２６０の具体的構成において、実施の形態１の変形例１と相違する。よって、本実施の形態の説明では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
以下、本発明の実施の形態２について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１と基本的に同様である。よって、本実施の形態において実施の形態１と共通する構成要素については、実施の形態１と同じ参照符号を付与し、その詳細な説明を省略する。本実施の形態は、荷重検出部２６０が設けられている点で、実施の形態１と相違する。また、本実施の形態は、荷重検出部２６０の具体的構成において、実施の形態１の変形例１と相違する。よって、本実施の形態の説明では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【0091】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、実施の形態２に係る振動アクチュエータの構成を斜め上方及び斜め下方から見た斜視図である。図１４は、実施の形態２に係る振動アクチュエータの分解斜視図である。図１５は、実施の形態２に係る振動アクチュエータにおける荷重検出部の配置位置を示す図である。図１６Ａ及び図１６Ｂは、実施の形態２に係る振動アクチュエータを操作パネルと共にケースに実装する実装構造を説明するための図であり、図１６Ａは、実装状態を示す斜視図であり、図１６Ｂは、実装構造を示す分解斜視図である。
【0092】
図示されているように、本実施の形態に係る振動アクチュエータ２００は、実施の形態１で説明した振動アクチュエータ１００の構成に、荷重検出部２６０の構成を加えたものである。
【0093】
荷重検出部２６０は、起歪体２６２、フレキシブルプリント基板（Flexible Printed Circuit：ＦＰＣ）２６４及び歪みゲージ２６６を有する。
【0094】
起歪体２６２は、操作パネル１１の押圧操作により外力が加わることで歪みを発生する。起歪体２６２は、ヨーク１３２の上面に重ねて配置される。本実施の形態では、起歪体２６２は、ヨーク１３２やベース部材１１２、板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌ等と同様、ＸＹ平面に沿って配置される平板である。例えば、起歪体２６２は、平板状の板金である。よって、振動アクチュエータ２００の薄型化に寄与することができる。
【0095】
起歪体２６２の中央部には、ヨーク開口１３２ａと同様、起歪体開口２６２ａが設けられている。よって、起歪体２６２もヨーク１３２と同様、コイル１１４２等と干渉することなく低い位置に配置可能であり、低い位置にて上下動可能である。
【0096】
起歪体２６２の左右方向両端部には、夫々一対の突出片２６２ｂが延在しており、各突出片２６２ｂの先端には、起歪体接続孔２６２ｃが設けられている。
【0097】
また、各突出片２６２ｂの基端には、上面側に、歪みゲージ２６６が配置される。歪みゲージ２６６は、ＦＰＣ２６４に設けられた端子に結線される。なお、ＦＰＣ２６４は、ＦＰＣ開口２６４ａの囲うようにＣ字状に形成され、起歪体２６２の上面を覆うように設けられている。
【0098】
歪みゲージ２６６によって押圧荷重が検出されると、検出された荷重を示す操作荷重検出信号が、ＦＰＣ２６４に設けられた配線を経由し、さらにアンプ１７１及びＡＤＣ１７２を介して、マイコン１７３に入力される（図１０参照）。操作荷重検出信号がマイコン１７３に入力された後の制御系の動作については、図１０を参照して説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。
【0099】
起歪体２６２の、突出片２６２ｂの部分を除く矩形形状領域の四隅には、起歪体取付孔２６２ｄが設けられている。
【0100】
本実施の形態では、振動アクチュエータ２００は、操作パネル１１と共に振動提示装置のケース１６に実装される。
【0101】
本実施の形態では、ケース１６は、内部に収容部１６ａを有する箱体である。収容部１６ａは、外周に設けられた段差部１６ｂにより二段の収容部、すなわち、パネル収容部１６ａ１（上段側）及びアクチュエータ収容部１６ａ２（下段側）に区別される。振動アクチュエータ２００は、アクチュエータ収容部１６ａ２に収容される。このとき、振動アクチュエータ２００の下面に配置された接続端子１１４８が、ケース１６のケース開口１６ｃから外側（下方）に臨み、外部から接続端子１１４８を介するコイル１１４２への接続が可能となる。振動アクチュエータ２００は、アクチュエータ収容部１６ａ２において四隅に設けられた雌ねじ部１６ｈの周囲に配置される台座１６ｄ上に載置され、雄ねじ部１６ｆをベース取付孔１１２ｂに挿通して雌ねじ部１６ｈに螺合することで台座１６ｄに拘束されて、ケース１６に固定される。さらに、雄ねじ部１６ｅを振動アクチュエータ２００の起歪体接続孔２６２ｃに挿通して、操作パネル１１の雌ねじ部（図示せず）に螺合することで、起歪体２６２が操作パネル１１に固定される。次いで、操作パネル１１がパネル収容部１６ａ１に収容されると、操作パネル１１は段差部１６ｂ上よりＺ方向プラス側に突設される複数の減衰材１６ｇを介して載置される。このようにして、振動アクチュエータ２００は、操作パネル１１と共にケース１６に収容される。操作パネル１１が操作を受けて下方に押されると、先端が雄ねじ部１６ｅにて固定されている起歪体２６２の突出片２６２ｂに歪みが生じるため、歪みゲージ２６６がこの歪みを検出することで、操作パネル１１にかかった荷重を検出することができる。
【0102】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１と基本的に同様である。よって、本実施の形態において実施の形態１と共通する構成要素については、実施の形態１と同じ参照符号を付与し、その詳細な説明を省略する。本実施の形態は、荷重検出部３６０が設けられている点で、実施の形態１と相違する。また、本実施の形態は、荷重検出部３６０の具体的構成において、実施の形態１の変形例１と相違する。よって、本実施の形態の説明では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
以下、本発明の実施の形態３について説明する。なお、本実施の形態は、実施の形態１と基本的に同様である。よって、本実施の形態において実施の形態１と共通する構成要素については、実施の形態１と同じ参照符号を付与し、その詳細な説明を省略する。本実施の形態は、荷重検出部３６０が設けられている点で、実施の形態１と相違する。また、本実施の形態は、荷重検出部３６０の具体的構成において、実施の形態１の変形例１と相違する。よって、本実施の形態の説明では、実施の形態１との相違点を中心に説明する。
【0103】
図１７は、実施の形態３に係る振動アクチュエータの分解斜視図である。図１８は、実施の形態３に係る振動アクチュエータにおける荷重検出部の配置位置を示す図である。図１９は、実施の形態３に係る振動アクチュエータを備える振動提示装置の制御系を模式的に示す図である。
【0104】
図示されているように、本実施の形態に係る振動アクチュエータ３００は、実施の形態１で説明した振動アクチュエータ１００の構成に、荷重検出部３６０の構成を加えたものである。
【0105】
荷重検出部３６０は、静電容量センサを夫々構成する二対の電極３６２、３６４を有する。電極３６２は、ベース部材１１２の上面側に、電極３６４は、ヨーク１３２の下面側に、互いに対向するように配置される。押圧操作によりヨーク１３２に荷重がかかり可動部１３０（ヨーク１３２、電極３６４）の移動により電極３６２、３６４間の距離が変化することで電極３６２、３６４間に蓄積される静電容量に変化が生じるため、静電容量センサである荷重検出部３６０がこの静電容量変化を検出することで、操作パネル１１にかかった荷重を検出することができる。
【0106】
図１９に示す振動提示装置１０Ｂは、操作パネル１１、荷重検出部３６０、マイコン１７３、アクチュエータドライバ１７４、及びアクチュエータ本体１０１を有する。すなわち、実施の形態１で説明した振動アクチュエータ１００から荷重検出部１６０が荷重検出部３６０に入れ替わると共に、アンプ１７１及びＡＤＣ１７２が無くなっている。
【0107】
操作パネル１１は、操作パネル１１上における操作者による接触操作を受け付けて、その接触位置を示す信号（操作位置検出信号）を出力する接触位置検出部（図示省略）を有してよい。この場合、操作パネル１１は、操作位置検出信号をマイコン１７３に出力してよい。荷重検出部３６０は、操作パネル１１の押圧による板ばね１２２Ｒ、１２２Ｌの歪みを検出し、その検出結果を示す信号（操作荷重検出信号）を、マイコン１７３に入力する。操作荷重検出信号がマイコン１７３に入力された後の制御系の動作については、図１０を参照して説明した通りであるので、ここではその説明を省略する。
【0108】
以上、本発明の実施の形態を具体的に説明したが、本発明は上述した特定の実施の形態に限定されるものではない。特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、上記実施の形態に記載された具体例に対する種々の変形及び変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【0109】
本発明に係る振動アクチュエータ、振動提示装置及び実装構造は、操作パネルが搭載される操作機器類において好適に利用することができる。
【符号の説明】
【0110】
１０Ａ、１０Ｂ 振動提示装置
１１、１４ 操作パネル
１１ａ 雌ねじ部
１２ 筒状スペーサ（第二スペーサ）
１２ａ 貫通孔
１３、１５ ねじ
１３ａ、１５ａ 雄ねじ部
１４ａ 凸部
１４ｂ 雌ねじ部
１６ ケース
１６ａ 収容部
１６ａ１ パネル収容部
１６ａ２ アクチュエータ収容部
１６ｂ 段差部
１６ｃ ケース開口
１６ｄ 台座
１６ｅ、１６ｆ 雄ねじ部
１６ｇ 減衰材
１６ｈ 雌ねじ部
１００、２００ 振動アクチュエータ
１０１ アクチュエータ本体
１１０ 固定部
１１１、１２４、１２５、２６８ 止着部材
１１２ ベース部材
１１２ａ ベース開口
１１２ｂ ベース取付孔
１１４ 磁力発生部
１１４２ コイル
１１４４ コア
１１４６ ボビン（保持部材）
１１４８ 接続端子
１２０ 弾性部
１２１ 固定側スペーサ（第一スペーサ）
１２２、１２２Ｒ、１２２Ｌ 板ばね
１２２１ 固定側固定端
１２２２ 可動側固定端
１２２３ アーム
１２３ 可動側スペーサ（第一スペーサ）
１３０ 可動部
１３２ ヨーク
１３２ａ ヨーク開口
１３２ｂ ヨーク下面
１３２ｃ ヨーク取付孔
１４２ａ コイル開口
１４４ａ コア主面
１４４ｂ コア端部
１４６ａ コイル巻回部
１４６ｂ フランジ
１４６ｃ 張出部
１４６ｄ ボビン開口
１４６ｅ 突出部
１５２ スイッチング素子
１５４ 信号発生部
１６０、２６０、３６０ 荷重検出部
１７１ 増幅部
１７２ ＡＣ変換部
１７３ マイコン
１７４ アクチュエータドライバ
２６２ 起歪体
２６２ａ 起歪体開口
２６２ｂ 突出片
２６２ｃ 起歪体接続孔
２６２ｄ 起歪体取付孔
２６４ ＦＰＣ
２６４ａ ＦＰＣ開口
２６６ 歪みゲージ
３６２、３６４ 電極
Ｇ ギャップ
Ｗ１、Ｗ２ 間隔
１１、１４ 操作パネル
１１ａ 雌ねじ部
１２ 筒状スペーサ（第二スペーサ）
１２ａ 貫通孔
１３、１５ ねじ
１３ａ、１５ａ 雄ねじ部
１４ａ 凸部
１４ｂ 雌ねじ部
１６ ケース
１６ａ 収容部
１６ａ１ パネル収容部
１６ａ２ アクチュエータ収容部
１６ｂ 段差部
１６ｃ ケース開口
１６ｄ 台座
１６ｅ、１６ｆ 雄ねじ部
１６ｇ 減衰材
１６ｈ 雌ねじ部
１００、２００ 振動アクチュエータ
１０１ アクチュエータ本体
１１０ 固定部
１１１、１２４、１２５、２６８ 止着部材
１１２ ベース部材
１１２ａ ベース開口
１１２ｂ ベース取付孔
１１４ 磁力発生部
１１４２ コイル
１１４４ コア
１１４６ ボビン（保持部材）
１１４８ 接続端子
１２０ 弾性部
１２１ 固定側スペーサ（第一スペーサ）
１２２、１２２Ｒ、１２２Ｌ 板ばね
１２２１ 固定側固定端
１２２２ 可動側固定端
１２２３ アーム
１２３ 可動側スペーサ（第一スペーサ）
１３０ 可動部
１３２ ヨーク
１３２ａ ヨーク開口
１３２ｂ ヨーク下面
１３２ｃ ヨーク取付孔
１４２ａ コイル開口
１４４ａ コア主面
１４４ｂ コア端部
１４６ａ コイル巻回部
１４６ｂ フランジ
１４６ｃ 張出部
１４６ｄ ボビン開口
１４６ｅ 突出部
１５２ スイッチング素子
１５４ 信号発生部
１６０、２６０、３６０ 荷重検出部
１７１ 増幅部
１７２ ＡＣ変換部
１７３ マイコン
１７４ アクチュエータドライバ
２６２ 起歪体
２６２ａ 起歪体開口
２６２ｂ 突出片
２６２ｃ 起歪体接続孔
２６２ｄ 起歪体取付孔
２６４ ＦＰＣ
２６４ａ ＦＰＣ開口
２６６ 歪みゲージ
３６２、３６４ 電極
Ｇ ギャップ
Ｗ１、Ｗ２ 間隔
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16A】
【図16B】
【図17】
【図18】
【図19】