JPH10337533A - 圧電振動体及びこれを用いた着信装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】人体への感知感度を十分に高めた圧電振動体及
びこれを用いた着信装置を提供すること。 【解決手段】圧電振動体を直線状又はその中間部に屈曲
部を設けた細長形状でなる弾性板の一端に質量体を固定
し他端を支持固定する構成と前記弾性板の平面をなす部
所に非接触にして隣接する複数個の圧電素子を長手方向
に沿って貼着する構成で成らしめるものである。また着
信装置は前記圧電振動体を着信装置に内蔵せしめる構成
と前記圧電振動体において質量体を固定しない側の弾性
板を着信装置内に片持ち支持して固定する構成で成らし
めるものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は携帯電話，ポケット
ベル等の着信装置に内蔵され外部からの着信を人体に感
知させる圧電振動体及びこれを用いた着信装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来，携帯電話等の着信装置において外
部からの着信を人体に感知させる手段には発音によるも
の，機械的振動によるものがある。しかるに発音による
ものとは外部からの着信を受けて着信装置に内蔵される
発音体から可聴周波数域の発音を惹起して人体に感知さ
せるものをいい，機械的振動によるものとは外部からの
着信を受けて着信装置に内蔵される圧電振動体から機械
的振動を惹起せしめて人体に感知させるものをいう。こ
こで前記加振体にはコアレスモータによる質量体の偏心
回転によって振動を惹起させるもの，図５に示す如き交
番電圧印加によって圧電素子３１から惹起する屈曲撓み
振動を利用した圧電バイモルフがある。ここで２１は圧
電素子貼着の基板となる弾性板，４１は振動応力及び振
動振幅を増大させる質量体である。

【０００３】

【従来技術の問題点】前記従来技術のうち発音によるも
のは着信装置を所持しない可聴可能な周囲の者に不快感
を与えるばかりでなく迷惑でもあること，機械的振動に
よるもののうちコアレスモータを用いるものにあっては
コアレスモータの給電源である電池の消耗が激しく頻繁
に電池交換をする必要があり，加えて永久磁石，銅線コ
イルを必要とすることによる小型軽量化の困難性があ
り，また圧電バイモルフを用いたものにあっては人体へ
の感知感度が十分でなくそのため確実に人体に着信を感
知させることができないといった問題点があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記した人体
への着信感知手段のうち圧電バイモルフの具有する優位
性は保持させながらその欠点とする人体への感知感度を
十分に高めた圧電振動体及びこれを用いた着信装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決する手段】以下図１，図２，図３及び図４
を用いてその手段等を説明する。本発明に係る圧電振動
体１は直線状又はその中間部に屈曲部５を設けた細長形
状でなる弾性板２の一端に質量体４を固定し，他端を支
持固定する構成と前記弾性板２の平面をなす部所に非接
触にして隣接する複数個の圧電素子３を長手方向に沿っ
て貼着する構成から成らしめるものである。また本発明
に係る着信装置６は前記本発明に係る圧電振動体１を着
信装置６に内蔵せしめる構成と前記圧電振動体１におい
て質量体４を固定しない側の弾性板２を着信装置６内に
片持ち支持して固定させる構成で成らしめるものであ
る。

【０００６】

【発明の実施形態】本発明の圧電振動体１に用いられる
弾性板２は不銹鋼，ばね鋼，りん青銅，工具鋼等のいず
れかから成る高弾性を具有する細長形状のものが用いら
れ，当該弾性板２の平面をなす部所の片面又は両面には
圧電素子３が貼着される。ここで弾性板２への圧電素子
３の貼着は両面に限るものではなく圧電振動体１から惹
起される振動応力及び振動振幅が人体に感知させるに十
分なものであれば図１，図２及び図３に示すように片面
のみでもよい。

【０００７】弾性板２に貼着する圧電素子３はチタン酸
ジルコン酸鉛等の二成分系又は三成分系の複合ペロブス
カイト酸化物Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ_３，ニオブ酸リチウ
ム（ＬｉＮｂＯ_３）単結晶，タンタル酸リチウム（Ｌｉ
ＴａＯ_３）単結晶等の適宜のものが用いられる。しかし
て前記圧電素子３の弾性板２への貼着はエポキシ樹脂等
の熱硬化性接着剤，接着性を具有する高分子フィルムを
用い加温加圧処理を施すことによって行なわれる。

【０００８】本発明では弾性板２への圧電素子３の貼着
は従来とは大きく相違する。即ち図５において示すよう
に従来は一の弾性板２１にはその片面又はその両面に一
の圧電素子３１が貼着されていたのに対し本発明では図
１，図２及び図３において示すように複数個の圧電素子
３を弾性板２の長手方向に沿って貼着し，且つその貼着
は隣接する圧電素子３が非接触となるようにして行なう
ものである。本発明において弾性板２への圧電素子３の
貼着を何故にかかる構成にならしめたかについては作用
の欄において説明する。

【０００９】前記圧電振動体１の構成要素の一つである
弾性板２の一端には角片，棒片，台形片，円錐形片等適
宜の形状でなる質量体４が固定される。しかるに前記質
量体４の形状，重量及び固定部所は弾性板２の長さ，厚
さ及び幅の要因とも関連させて着信装置６の共振周波数
が５０〜２００Ｈｚの範囲内に入るように設定される。
ここで質量体４の固定はエポキシ樹脂等の熱硬化性接着
剤を用いての接着，ねじ止め，スポット溶接等適宜の手
段によって行われる。

【００１０】圧電振動体１を構成する弾性板２の質量体
４を固定しない側の他端は着信装置６内に片持ち支持し
て固定される。ここで前記片持ち支持しての固定には弾
性板２の長手方向に延伸する端部を固定するもの及び前
記端部から側方に突出する部所を固定するもののいずれ
でもよい。この固定によって圧電振動体１は着信装置６
に内蔵されることになる。また前記片持ち支持しての固
定はねじ止め，接着剤による接着，スポット溶接等適宜
の手段が選定される。

【００１１】前記圧電振動体１から屈曲撓み振動を惹起
させるには圧電素子３に給電しなければならない。しか
るに前記給電は圧電素子３の厚さ方向に電界が形成され
るよう圧電素子表面に形成された電極に外部から交番電
圧を印加することによって行われる。ここで前記交番電
圧印加のための給電線の接続は弾性板２の表裏両面に圧
電素子３が貼着される場合にあっては圧電素子３の外表
面に形成された双方の電極が同電位となるように行われ
る。

【００１２】

【作用】機械的振動により外部からの着信を人体に感知
させる振動周波数域は５０〜２００Ｈｚである。しかる
に前記振動周波数域内で共振するよう圧電振動体１を構
成し且つ外部から圧電素子３に交番電圧を印加すれば圧
電素子３は正の半サイクルで伸長し，負の半サイクルで
収縮する。これを受けて圧電素子貼着基板である弾性板
２は前記交番電圧の周波数に応じた周期の屈曲撓み振動
を惹起する。ここで前記弾性板２の屈曲撓み振動が周期
的外力となって圧電振動体１を構成する弾性板２の一端
に固定されている質量体４からもたらされる慣性力によ
って往復動の線状振動を惹起し着信装置６を介してこれ
と接触する人体に皮膚刺激としてその着信を感知させる
のである。

【００１３】次に本発明に係る圧電振動体１において弾
性板２に複数個の圧電素子３を貼着せしめた理由を作用
との関連で説明する。一般に圧電素子は圧縮強度はきわ
めて大きいが引張り強度はきわめて小さい。そのため弾
性板２に圧電素子３を貼着したユニモルフ構造体又はバ
イモルフ構造体においてこれをたわませたとき圧電素子
から生じさせる屈曲たわみに係る曲率半径には限界があ
り，その曲率半径がある限界以下に及んだときには圧電
素子３はその引張り強度に抗し切れず遂にはクラック又
は割れを発生させるに至るのである。

【００１４】一方，人体への感知感度を高めるべく圧電
振動体１，特に質量体４から惹起する振動応力及び振動
振幅を大ならしめ且つ圧電振動体１の小型軽量化を図る
ためには弾性板２の長さは極力短く，圧電素子３を貼着
した弾性板２の屈曲たわみに係る曲率半径は極力小さく
しなければならない。そこで本発明では弾性板２に貼着
する圧電素子３が単一のものであるときには前記曲率半
径に限界があることを受け，従前より長さの短い圧電素
子を複数個，弾性板２の長手方向に沿って貼着せしめて
弾性板２の屈曲たわみ量の増大を図らんとしたのであ
る。即ち本発明では弾性板２に圧電素子３を貼着したい
わゆるユニモルフ構造体又はバイモルフ構造体において
弾性板２に圧電素子３を貼着せしめた部所と貼着せしめ
ない部所との曲げ剛性が相違することに着目し，同一の
曲げ応力が付加された場合，曲げ剛性の大なる圧電素子
３を弾性板２に貼着した部所での屈曲たわみ量と曲げ剛
性の小なる圧電素子３を弾性板２に貼着していない部所
での屈曲たわみ量との対比において前者に比し後者の屈
曲たわみ量が大きく取れることを利用するものである。
その具体的利用形態は弾性板２の長手方向に沿って従前
より長さの短い複数個の圧電素子を隣接する圧電素子３
との間を非接触にして圧電素子３が貼着されない部所を
設けるものである。弾性板２への圧電素子３の貼着をか
かる構成とすることにより隣接する双方からの圧電素子
３の屈曲応力を受けた圧電素子３を貼着されない弾性板
２の部所での屈曲たわみ量は弾性板２に圧電素子３を貼
着した部所でのそれに比し，より大きい屈曲たわみを生
じさせることができるのである。しかも更に特徴的なこ
とは弾性板２の長手方向において質量体４の側に近づく
に従ってその曲率半径は次第に小さくなって屈曲たわみ
量が増大するため質量体４から惹起される振動応力及び
振動振幅はその着信を人体に感知させるに足る十分なも
のとなる。本発明ではこの具現化は弾性板に貼着する被
数個の圧電素子の長さ，幅及び厚さをそれぞれ同一とす
ることによっても図り得る。しかしより効果的にはそれ
ぞれを異ならしめる構成とした方がよい。また弾性板に
貼着する複数個の圧電素子への印加電圧とその周波数は
それぞれ同一とすることによっても図り得るがより効果
的にはそれぞれを異ならしめる構成とした方がよい。例
えば弾性板に貼着される圧電素子の長さは質量体に近づ
くに従って短くする，圧電素子への印加電圧は質量体に
近づくに従って高くするの如きである。

【００１５】

【実施例】本発明の実施例として長さ４０ｍｍ，幅５ｍ
ｍ，厚さ０．５ｍｍのステンレス鋼（ＳＵＳ３０４）で
なる弾性板の長手方向に長さ４ｍｍ，幅４ｍｍ，厚さ
０．１ｍｍのチタン酸ジルコン酸鉛でなる圧電素子３を
間隔１ｍｍをとって３個又は４個貼着する。前記弾性板
２の一端には５ｍｍ角の立方体でなる金属片を質量体４
として固定し，その他端は図４に示すように着信装置６
内のいずれかの部所に固定される。

【００１６】

【発明の効果】本発明の第一の効果は弾性板２から惹起
される屈曲たわみ量が同一仕様において従前の０．８ｍ
ｍから１．１〜１．２ｍｍに増大させることが可能とな
ったため質量体４からもたらされる振動応力及び振動振
幅が一段と高くなったことである。これを受けて着信の
人体への感知感度は十分に高いものとなり，人体に確実
に着信を感知させ得ることになったのである。

【００１７】本発明の第二の効果は従前と同一レベルの
感知感度で足る場合にあっては圧電素子３への印加電圧
を低下させ得たことである。即ち，従前と同一仕様にお
ける印加電圧の対比において少なくとも５Ｖはその印加
電圧を低下させ得たことである。近時の着信装置の低電
圧化要請の中にあって前記印加電圧の低下のもたらす効
果はきわめて大きいものがある。

【図面の簡単な説明】

【図１】は本発明に係る圧電振動体の側面図である。

【図２】は屈曲たわみを惹起している状態下での

【図１】の圧電振動体の側面図である。

【図３】は本発明に係る別異構成で成る圧電振動体の側
面図である。

【図４】は本発明に係る圧電振動体を内蔵せしめた着信
装置の内面図である。

【図５】は従来の圧電振動体の側面図である。

【符号の説明】

１．圧電振動体 ２．弾性体 ３．圧電素子 ４．質量体 ５．屈曲部 ６．着信装置 １１．圧電振動体 ２１．弾性板 ３１．圧電素子 ４１．質量体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直線状又はその中間部に屈曲部を設けた細
   長形状でなる弾性板の一端に質量体を固定し他端を支持
   固定する構成と前記弾性板の平面をなす部所に非接触に
   して隣接する複数個の圧電素子を長手方向に沿って貼着
   する構成で成らしめる圧電振動体。
2. 【請求項２】弾性板に貼着する複数個の圧電素子の長
   さ，幅及び厚さをそれぞれ同一又は異ならしめて構成す
   る請求項１の圧電振動体。
3. 【請求項３】弾性板に貼着する複数個の圧電素子への印
   加電圧及びその周波数をそれぞれ同一又は異ならしめて
   構成する請求項１の圧電振動体。
4. 【請求項４】前記圧電振動体を着信装置に内蔵せしめる
   構成と前記圧電振動体において質量体を固定しない側の
   弾性板を着信装置内に片持ち支持して固定させる構成で
   成らしめる着信装置。