WO2007060768A1

WO2007060768A1 - 電気音響変換器

Info

Publication number: WO2007060768A1
Application number: PCT/JP2006/315587
Authority: WO
Inventors: Hideaki Kuroda; Yoshihiro Sonoda
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2005-11-24
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2008-05-24
Also published as: JPWO2007060768A1; US20080218031A1; JP4766052B2; CN101313628B; US7586241B2; CN101313628A

Abstract

　部品点数の増大及び製造工程の煩雑化を招くことなく、安価に提供することができ、しかも、広い周波数範囲にわたり大きな音圧を得ることができ、薄型化を図ることが可能な電気音響変換器を提供する。　フレーム４の開口部４ａ内に配置されており、一方端部６ａ，７ａがフレーム４に固定されて第１，第２の圧電素子６，７が片持ち態様で支持されており、該圧電素子６，７とフレーム４との隙間を少なくとも覆うように、フレーム４及び圧電素子６，７に可撓性薄膜５が貼り付けられており、圧電素子６，７の一方端部６ａ，７ａとは反対側である先端６ｂ，７ｂが自由端とされており、先端６ｂ，７ｂがギャップＡを隔てて対向配置されている、電気音響変換器１。

Description

明細書

電気音響変換器

技術分野

[0001] 本発明は、例えばスピーカなどの発音体として用いられる電気音響変^^に関し、より詳細には、圧電素子を一端で支持してなる片持ち構造の支持構造を有する電気音響変換器に関する。背景技術

[0002] 従来、スピーカやブザーなどに圧電効果を利用した電気音響変換器が広く用いられている。例えば、下記の特許文献 1には、図 11に正面断面図で示す発音体 101が開示されている。発音体 101は、箱体 102を有する。箱体 102の内壁に、圧電振動素子 103の一端が連結されている。圧電振動素子 103は、圧電セラミック板の両面に電極 103a, 103bを形成した構造を有する。また、電極 103a, 103bから交番電界を印加することにより、振動し得るように圧電セラミック板が分極されている。

[0003] 発音体 101では、圧電振動素子 103が、一方端で支持されており、他方端が自由端とされている。すなわち、圧電振動素子 103は、片持ち支持されているため、自由端側において大きく変位することができる。よって、大きな音圧を得ることができるとされている。

[0004] 他方、下記の特許文献 2には、図 12に示す圧電セラミックスピーカが開示されている。圧電セラミックスピーカ 111では、枠材 112に、圧電振動素子 113の一端が連結されている。圧電振動素子 113は、その一端が自由端とされており、片持ち支持されている。そして、この自由端側において、圧電振動素子 113に、コーン状振動板 114 の中央部が固定されている。従って、圧電振動素子 113が屈曲振動した場合、圧電振動素子 113の先端に連結されたコーン状振動板 114が振動し、大きな音圧が得られるとされている。

特許文献 1 :実開昭 63— 191800号公報

特許文献 2：実用新案登録第 3068450号公報

発明の開示 [0005] 発音体 101では、圧電振動素子 103が箱体 102に連結されている部分以外の周縁部は、箱体 102内において露出している。そのため、圧電振動素子 103が振動した場合、圧電振動素子 103の一方面側に存在する空気の圧力と、他方面側に存在する空気の圧力とが打ち消し合うことになり、低周波数域における音が出なくなるという問題があった。すなわち、広い周波数範囲にわたり大きな音圧を得ることができなかった。

[0006] 他方、特許文献 2に記載の圧電セラミックスピーカ 111では、音波を発生させるのは、空気に直接作用するコーン状振動板 114である。そのため、圧電振動素子 113以外に大きなコーン状振動板 114を必要とし、大型にならざるを得ず、薄型化を図ることが困難であった。加えて、部品点数が増大し、製造工程が複数ィ匕するため、コストが高くついていた。

[0007] また、コーン状振動板 114の固有面内振動が生じ、それによつて周波数特性が悪化するという問題もあった。カロえて、圧電振動素子 113は片持ち支持されているが、自由端側がコーン振動板 114に連結されている。そのため、圧電振動素子 113の自由端側がほとんど変位しない振動モードが存在し、結果的に、周波数特性上において大きなディップが生じることがあった。

[0008] 本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、比較的広い周波数範囲にわたり大きな音圧を確実に得ることを可能とし、し力も部品点数の増大及び製造工程の煩雑化を招かず、さらに小型化、特に薄型化を進めることが可能な電気音響変を提供することにある。

[0009] 本発明によれば、開口部を有するフレームと、前記フレームの開口部内に配置されており、かつ一方端部が前記フレームに連結されている複数枚の圧電素子と、前記フレームの開口部において、前記フレームと前記複数の圧電素子との間の隙間を少なくとも覆うように前記フレーム及び複数の圧電素子に貼り付けられた可撓性薄膜とを備え、前記複数の圧電素子の一方端部とは反対側の端部が自由端とされており、複数の圧電素子の自由端が前記フレームの開口部内においてギャップを隔てて対向配置されてヽることを特徴とする、電気音響変が提供される。

[0010] 本発明に係る電気音響変翻のある特定の局面では、前記可撓性薄膜が、前記フレームの開口部の全領域を覆うように配置されており、複数の圧電素子が、各圧電素子の一方主面の全領域にぉヽて可撓性薄膜に接着されてヽる。

[0011] 本発明に係る電気音響変換器の他の特定の局面では、前記複数の圧電素子が、上底と下底とを有する略台形の形状を有し、前記フレームに連結されてヽる一方端部が下底である。

[0012] 本発明に係る電気音響変翻のさらに他の特定の局面では、前記複数の圧電素子が前記フレームに連結されている前記一方端部側において、該圧電素子がフレームに連結されている部分の長さが、前記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、前記開口部の前記長さと同じ方向の前記開口部寸法よりも小さくされている

[0013] 本発明に係る電気音響変翻のさらに別の特定の局面では、前記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、前記可撓性薄膜に貼り合わされており、かつ可橈性薄膜よりも剛性が高い剛体板がさらに備えられている。

[0014] 本発明に係る電気音響変翻のさらに別の特定の局面によれば、前記複数枚の圧電素子において、少なくとも 1枚の圧電素子の基本モードの共振周波数が、他の圧電素子の基本モードの共振周波数と異なって!/ヽる。

[0015] 本発明に係る電気音響変翻のさらに他の特定の局面では、少なくとも 1枚の前記圧電素子の平面形状が、残りの圧電素子の平面形状と異なっている。

本発明に係る電気音響変翻のさらに他の特定の局面によれば、少なくとも 1枚の圧電素子の厚みが、残りの圧電素子の厚みと異なっている。

[0016] 本発明に係る電気音響変翻のさらに別の特定の局面では、前記フレーム及び複数枚の圧電素子が、 1枚の圧電セラミック板を用いて一体的に構成されている。

[0017] (発明の効果）

本発明に係る電気音響変換器では、複数の圧電素子が、各々の一方端部においてフレームに連結され、他方端が自由端とされている。従って、複数の圧電素子は、片持ち支持されているため、自由端が大きく変位し得る。そして、複数の圧電素子とフレームとの間の隙間を少なくとも埋めるように、フレーム及び複数の圧電素子に可橈性薄膜が貼り付けられている。よって、大きく変位する圧電素子に貼り付けられた可撓性薄膜も同様に大きく変位する。従って、非常に大きな音圧を得ることができる。

[0018] し力も、圧電素子及び可撓性薄膜をフレームに取り付けるだけでよいため、電気音響変の小型化、特に薄型化を容易に図ることができる。さらに、部品点数の増大も招かず、かつ組立ても容易であるため、コストも低減することが可能となる。

[0019] 上記可撓性薄膜がフレームの全領域を覆うように配置されており、複数の圧電素子力各圧電素子の一方主面の全領域において該可撓性薄膜に接着されている場合には、可撓性薄膜のフレームの開口部の全領域を覆うようにフレームに貼り付けることができ、かつ複数の圧電素子についても、可撓性薄膜に容易に接着することができる。従って、より一層容易に製造でき、より安価な電気音響変換器を提供することができる。

[0020] 複数の圧電素子が、上底と下底とを有する略台形の形状を有し、フレームに連結されている一方端部が下底である場合には、上底に相当する自由端側がより一層容易に変位する。従って、より大きな音圧を得ることができる。

[0021] 複数の圧電素子がフレームに連結されて!、る一方端部側にお、て圧電素子がフレームに連結されている部分の長さ力複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、上記長さと同じ方向の開口部寸法よりも小さくされている場合には、複数の圧電素子が対向しているギャップ側において、圧電素子が容易に変位し得るため、より大きな音圧を得ることができる。

[0022] 上記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、上記可撓性薄膜に剛体板が貼り合わされて、る場合、ギャップにお、て剛体板が設けられて、る部分が変位することによって、より大きな音圧を得ることができる。

[0023] 複数の圧電素子において、少なくとも 1枚の圧電素子の基本モードの共振周波数が他の圧電素子の基本モードの共振周波数と異なっている場合には、より広い周波数範囲にわたり大きな音圧を得ることができる。少なくとも 1枚の圧電素子の平面形状力残りの圧電素子の平面形状と異なっている場合には、少なくとも 1枚の圧電素子の基本モードの共振周波数を、他の圧電素子の基本モードの共振周波数と容易に異ならせることができる。同様に、少なくとも 1枚の圧電素子の厚み力残りの圧電素子の厚みと異なっている場合にも、少なくとも 1枚の圧電素子の共振周波数を、他の圧電素子の基本モードの共振周波数と容易に異ならせることができる。

[0024] 上記フレーム及び複数の圧電素子が 1枚の圧電セラミック板を用いて一体的に構成されている場合には、部品点数の低減を図ることができるとともに、小型化の容易な電気音響変翻を提供することが可能となる。

図面の簡単な説明

[0025] [図 1]図 1 (a)及び (b)は、本実施形態の第 1の実施形態に係る電気音響変換器の正面断面図及び平面図である。

[図 2]図 2 (a)及び (b)は、本発明の第 1の実施形態の変形例及び他の変形例に係る各電気音響変換器を示す平面図である。

[図 3]図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための平面図である。

[図 4]図 4は、本発明の第 3の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための平面図である。

[図 5]図 5 (a)及び (b)は、本発明の第 4の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための正面断面図及び平面図である。

[図 6]図 6は、第 4の実施形態に係る電気音響変における周波数特性を模式的に示す図である。

[図 7]図 7は、第 1の実施形態に係る電気音響変翻における周波数特性を模式的に示す図である。

[図 8]図 8は、本発明の第 5の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための正面断面図である。

[図 9]図 9は、本発明の第 1の実施形態の電気音響変換器の製造方法の一例を説明するための模式的平面図である。

[図 10]図 10 (a)及び (b)は、第 1の実施形態のさらに他の変形例に係る電気音響変を説明するための平面図及び平面断面図である。

[図 11]図 11は、従来の電気音響変換器としての発音体を説明するための正面断面図である。

[図 12]図 12は、従来の電気音響変換器としての圧電スピーカを説明するための正面断面図である。

符号の説明

1…電気音響変換器

2…枠状部材

3…枠状部材

4···フレーム

4a…開口部

5…可撓性薄膜

6…第 1の圧電素子

6A, 7A…圧電素子

6a, 7a…端部

6b, 7b…先端

7…第 2の圧電素子

8, 9…電極膜

8a, 9a…切欠

10, 11···端子電極

12…電気音響変

13···電気音響変換器

21···電気音響変換器

22···剛体板

31…電気音響変換器

32〜35…第 1〜第 4の圧電素子

36···剛体板

41…電気音響変換器

42, 43···圧電素子

51···電気音響変換器

52， 53···第 1,第 2の圧電素子

71···圧電セラミック板 71a…切欠

71b, 71c…側面

72· · ·第 1の圧電素子

73· · ·第 2の圧電素子

74…電極膜

75· · ·内部電極

A…ギャップ

発明を実施するための最良の形態

[0027] 以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。

[0028] 図 1 (a)及び (b)は、本発明の第 1の実施形態に係る電気音響変換器を示す正面断面図及び平面図である。

電気音響変 1は、圧電スピーカとして好適に用いられる。電気音響変 1は、第 1,第 2の枠状部材 2, 3を貼り合わされてなるフレーム 4を有する。枠状部材 2, 3 は、金属あるいはセラミックスなどの適宜の剛性材料により構成され得る。本実施形態では、枠状部材 2, 3は、金属により構成されている。

[0029] フレーム 4は、開口部 4aを有する。開口部 4a内においては、可撓性薄膜 5が開口部 4aの全領域を覆うようにフレーム 4に貼り付けられている。より具体的には、枠状部材 2, 3間に、可撓性薄膜 5の周縁部が挟持され、可撓性薄膜 5が開口部 4aの全領域を覆うように固定されて、る。

[0030] 可撓性薄膜 5は、可撓性を有する薄膜により構成されており、このような可撓性薄膜を構成する材料は、特に限定されないが、内部損失が大きぐ弾性変形し易ぐ弾性復元性に優れており、耐環境特性に優れた材料が好ましい。このような材料としては、ゴム弾性を有する合成ゴム、天然ゴムあるいはエラストマ一などが用いられる。このような合成ゴムの例としては、エチレンブタジエンゴムやスチレンブタジエンゴムなどを挙げることができる。

[0031] 可撓性薄膜 5の厚みは、特に限定されないが、本実施形態では、 30〜： LOO /z m程度とされている。可撓性薄膜 5には、後述する圧電素子の屈曲振動による変位を妨げない程度の可撓性を有することが求められる。

[0032] 可撓性薄膜 5の上面には、第 1,第 2の圧電素子 6, 7が貼り合わされている。本実施形態では、圧電素子 6, 7は、一層の内部電極を全面に有し、内部電極の両側にチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス力もなる圧電セラミック層が積層されている積層型の圧電素子が用いられている。この積層型の圧電素子は、両主面にも電極膜を有する（図 1 (a)では省略)。このような積層型圧電素子は、内部電極セラミックス一体焼成技術により得ることができ、従来より、圧電スピーカゃ圧電ブザーなどにおいて広く用いられている。

[0033] 本実施形態では、上記内部電極は Ag Pt合金カゝらなり、両主面の電極膜は Ni— Cu合金をスパッタリングすることにより形成されており、圧電素子 6, 7の端面で電気的に接続されている。また、図 1 (b)に示されているように、圧電素子 6, 7の上面に形成されている電極膜 8, 9には、 1つのコーナ部近傍に切欠 8a, 9aが形成されている。この切欠 8a, 9a内に、端子電極 10, 11が設けられている。端子電極 10, 11は、圧電素子 6, 7の端面に連なっており、端面において、内部電極（図示せず）に電気的に接続されている。駆動に際しては端子電極 10, 11と、電極膜 8, 9との間に交流電圧を印加すればよい。なお、圧電素子 6, 7は、 2層力なりそれぞれ互いに厚み方向に同じ向きに分極されてヽる。

[0034] 上記積層型の圧電素子 6, 7は、一方端部 6a, 7a側でフレーム 4に固定され、支持されている。より具体的には、図 1 (a)で示されているように、圧電素子 6, 7の端部 6a , 7a近傍において、圧電素子 6, 7が、枠状部材 2, 3に挟持されて固定されている。従って、圧電素子 6, 7の端部 6a, 7aと反対側の端部である先端 6b, 7bは自由端とされており、言い換えれば、圧電素子 6, 7は、片持ち支持されている。従って、圧電素子 6, 7は、先端 6b, 7bが自由端であるため、先端 6b, 7bが大きく変位し得る。先端 6bと先端 7bとは、ギャップ Aを介して隔てられて、る。

[0035] なお、上記枠状部材 2, 3に挟持されている圧電素子 6, 7及び可撓性薄膜 5は、公知の接着剤を用いて接着'固定されている。このような接着剤としては、特に限定されないが、本実施形態では、熱硬化型シリコン接着剤が用いられている。もっとも、ェポキシ系接着剤などの他の接着剤を用いてもよぐまた熱硬化型以外の硬化型接着剤を用いてもよい。

[0036] 本実施形態の電気音響変換器 1では、圧電素子 6, 7は同相で屈曲振動させて使用する。従って、使用に際しては、端子電極 10, 11を一方の電位に、電極膜 8, 9及び下面の電極膜を他方の電位に接続し、両者の間に交番電圧を印加すればよい。このようにして、圧電素子 6, 7が同相で屈曲振動し、可撓性薄膜 5は、圧電素子 6, 7 の振動に追随して振動することとなる。従って、可撓性薄膜 5の上面と下面との空気の圧力差により発音することとなる。

[0037] 上記のようにして、製造される電気音響変換器 1では、可撓性薄膜 5の上面側と下面側の空気が遮断されているため、両者の圧力差が打ち消されることがない。従って、低周波域から高周波域にわたり、大きな音圧を得ることができる。

し力も、圧電素子 6, 7は片持ち支持されており、先端 6b, 7bの変位が容易であるため、可撓性薄膜 5はその中心すなわちギャップ Aが設けられて、る部分近傍で大きく変位する。よって、大きな音圧を得ることができる。

[0038] 力！]えて、可撓性薄膜 5及び圧電素子 6, 7からなる要部が可撓性薄膜 5に圧電素子 6, 7を貼り合わせて得られるだけであるため、これらの構造がほぼ同一面内に存在するため、薄型化を進めることができる。さらに、圧電素子 6, 7にコーン状振動板などを連結する必要がないため、部品点数の低減及び製造工程の簡略ィ匕を図ることができ、電気音響変のコストを効果的に低減することが可能となる。

[0039] また、圧電素子 6, 7自体が振動板として作用するため、圧電素子 6, 7以外の固有振動を考慮する必要がほとんどない。カロえて、片持ち支持されている圧電素子 6, 7 の先端 6b, 7bだけでなぐ圧電素子 6, 7の全面の変位が利用されることになるため、周波数特性上において大きなディップが生じ難い。よって、広い周波数範囲にわたり、より平坦な高音圧特性を得ることが可能となる。

[0040] なお、本実施形態では、可撓性薄膜 5は、開口部 4aの全領域を覆うように設けられていたが、可撓性薄膜 5は、フレーム 4の圧電素子 6, 7との間の隙間を少なくとも覆うように設けられればよい。すなわち、圧電素子 6, 7の周縁部が可撓性薄膜 5に連結されていてもよぐ圧電素子 6, 7の一方主面の全領域を上記実施形態のように可撓性薄膜 5に貼り合わせる必要は必ずしもない。また、圧電素子 6, 7は 2層に限らず、 3層、 4層など多数の圧電層から構成されてもよい。

[0041] 図 2 (a)は、本実施形態の電気音響変換器 1の変形例を説明するための平面図である。この変形例の電気音響変換器 12では、圧電素子 6A, 7Aが、上底と上底より辺が長、下底とを有する台形の圧電セラミック板を用いて構成されて、る。すなわち、下底側において、フレーム 4に圧電素子 6A, 7Aが支持されており、上底側が先端部となる圧電素子 6Aの上底と、圧電素子 7Aの上底とがギャップ Aを隔てて対向されている。その他の点は、電気音響変換器 12は、電気音響変換器 1と同様に構成されている。

[0042] 上記のように、圧電素子 6A, 7Aの先端側力下底より幅方向寸法が小さい上底とされている。従って、圧電素子 6A, 7Aは、先端側である上底側がフレーム 4とのギヤップが広くなり自由にかつ大きく変位し得る。従って、電気音響変換器 12は、電気音響変翻 1よりも大きな音圧を容易に得ることができる。

[0043] 図 2 (b)は、電気音響変のさらに他の変形例を示す平面図である。この変形例の電気音響変 3では、フレーム 4に設けられている開口部 4bの形状力図 1 (b)に示した開口部 4aと異なっていることを除いては、電気音響変翻 1と同様に構成されている。開口部 4bは、図 2 (b)に示されているように、圧電素子 6, 7の先端 6b , 7b側に至るにつれて、その幅方向寸法が大きくされている。ここで開口部 4bの幅方向寸法とは、圧電素子 6, 7のフレーム 4に支持されている部分の長さ方向寸法、すなわち図 2 (b)の矢印 Xで示す方向の寸法をいうものとする。ギャップ Aが設けられている部分において、上記開口部 4bの上記幅方向寸法が最も大きくされており、言い換えれば圧電素子 6, 7のフレーム 4に支持されている側の端部から、先端 6b, 7b 側にいくにつれて、開口部 4bの幅方向寸法が大きくされている。よって、圧電素子 6 , 7のフレーム 4に連結されている部分の長さ、すなわち上記 X方向に沿う幅方向寸法力ギャップ Aにおける開口部 4bの上記幅方向寸法よりも小さくされている。従つて、圧電素子 6, 7の先端 6b, 7bが、上記電気音響変換器 1の場合に比べて、より一層速やかに変位し得る。そのため、電気音響変換器 12と同様に、電気音響変換器 1 3におヽても、図 1に示した電気音響変 1よりも大きな音圧を容易に得ることができる。

[0044] 大きな音圧を得ることができるという点において、電気音響変翻12, 13は、第 1 の実施形態の電気音響変翻 1よりも好ましい。しかしながら、製造工程の簡略化及びフレーム 4の機械的強度等を考慮すると、電気音響変換器 12, 13に比べて、電気音響変翻 1が望ましい。

[0045] 図 3は、本発明の第 2の実施形態に係る電気音響変換器を示す平面図である。電気音響変換器 21では、フレーム 4の開口部 4aにおいて、圧電素子 6, 7がギャップ A を隔てて対向されている。そして、このギャップ Aにおいて、可撓性薄膜 5よりも剛性が高い剛体板 22が可撓性薄膜 5に貼り合わされている。剛体板 22を構成する材料については、可撓性薄膜 5よりも剛性が高い適宜の材料を用いることができる。本実施形態では、上記剛体板 22は、圧電素子 6, 7と同等の厚みの繊維強化プラスチックにより構成されている。なお、剛体板 22の厚みは、圧電素子 6, 7と同等の厚みとする必要は必ずしもない。もっとも、剛体板 22はできるだけ軽ぐかつ剛性が高い材料で形成されてヽることが望まヽ。

[0046] 剛体板 22も可撓性薄膜 5に貼り合わされているので、圧電素子 6, 7が変位した際に、剛体板 22は可撓性薄膜 5のギャップ Aに位置されて、る部分にぉ、て大きく移動されることになる。可撓性薄膜 5のみがギャップ Aにおいて変位する場合に比べて、可撓性薄膜 5上に剛体板 22が貼り合わされているので、大きな音圧を得ることができる。これは、最大変位で振動する部分の面積が増加されることによる。

[0047] 図 4は、本発明の第 3の実施形態に係る電気音響変換器を示す平面図である。電気音響変翻 31では、フレーム 4の開口部 4a内に、第 1〜第 4の圧電素子 32〜35 が配置されている。開口部 4a内には、 3個以上の圧電素子を配置してもよい。

[0048] 上記圧電素子 32〜35は、電気音響変換器 12で用いられていた圧電素子 6A, 7A と同様に略台形の形状を有している。そして、上底側が先端側とされており、下底側においてフレーム 4に固定されている。本実施形態においても、開口部 4aの全領域を覆うように可撓性薄膜 5がフレーム 4に固定されている。また、略台形形状の圧電素子 32〜35の先端に設けられたギャップ領域 Aにおいて、矩形の剛体板 30が可撓性薄膜 5に貼り合わされている。従って、本実施形態においても、剛体板 30の存在により最大変位で振動する面積を増加させることができ、音圧を高めることができる。

[0049] カロえて、本実施形態では、圧電素子 32〜35が設けられており、圧電素子の数が増カロされているので、大きぐあるいはより重い剛体板を配置することがでる。従って、それによって、より一層音圧を高めることが可能となる。

[0050] 図 4では、略台形の圧電素子 32〜35を配置した力 3以上の圧電素子を配置するにあたり、その平面形状は台形に限らず、矩形、三角形等の様々な形状とすることができる。

[0051] 図 5 (a)及び (b)は、本発明に係る第 4の実施形態に係る電気音響変翻を説明するための正面断面図及び平面図である。

本実施形態の電気音響変換器 41では、平面形状が矩形の第 1,第 2の圧電素子 4

2, 43力用!ヽられて!ヽる。圧電素子 42, 43ίま、一方端咅 42a, 43aにお!/ヽて、フレーム 4に固定されており、先端 42b, 43bがギャップ Aを介して対向配置されている。すなわち、圧電素子 42, 43も、片持ち支持されている。

[0052] 第 1,第 2の圧電素子 42, 43は、平面積が異なっており、圧電素子 42の面積が、圧電素子 43の面積よりも大きくされている。その他の点については、電気音響変換器 41は、電気音響変翻 1と同様に構成されている。

[0053] 圧電素子 42の面積力圧電素子 43の面積よりも大きいため、圧電素子 42による基本波の共振周波数と、圧電素子 43の振動に際しての基本波の共振周波数と異なつている。従って、本実施形態では、広い周波数範囲にわたり、大きな音圧を得ることが可能とされている。

[0054] 本実施形態において、第 1の圧電素子 42と第 2の圧電素子 43の共振周波数が異なるため、広い周波数範囲にわたり大きな音圧が得られるのは、以下の理由による。

[0055] 図 6は、電気音響変換器 41のように第 1 ,第 2の圧電素子 42, 43の共振点が異なる場合の音圧周波数特性を示し、図 7は、第 1の実施形態のように、第 1,第 2の圧電素子 6, 7の共振点が一致している場合の音圧—周波数特性を示す。

[0056] 図 6と図 7は、いずれもシミュレーションの結果であり、損失を考慮していないため、共振点におけるピークが鋭く示されている力実際には、共振点においては、もっと丸みを帯びた波形となる。 [0057] いずれにしても、図 6では、図 7の場合に比べて、矢印 Υ, Zで示すように、多くの共振点が現れ、それによつて、広い周波数範囲にわたり大きな音圧を得られることがわかる。すなわち、電気音響変換器では、共振点付近の音圧が高くなるため、共振点が異なっており、かつ連続していると、広い周波数範囲にわたり、大きな音圧を得ることがでさる。

[0058] なお、図 5 (a) , (b)に示した電気音響変換器 41では、第 1,第 2の圧電素子 42, 4 3の面積が異ならされていた。これに対し、図 8に示す電気音響変では、圧電素子 52と、第 2の圧電素子 53の厚みが異ならされている。すなわち、図 8に断面図で示されて、るように、第 1の圧電素子 52を構成して、る圧電セラミック板の厚み力第 2の圧電素子 53を構成している圧電セラミック板の厚みよりも厚くされている。従つて、電気音響変換器 41の場合と同様に、電気音響変換器 51においても、第 1の圧電素子 52の振動の基本波の共振周波数と、第 2の圧電素子 53の振動に際しての基本波の共振周波数とが異なっている。よって、電気音響変換器 51においても、より広い周波数範囲にわたり、大きな音圧を得ることができる。

[0059] また、上記電気音響変換器 1, 21, 31, 41, 51を製造する方法は特に限定されないが、好ましくは、 1枚の圧電素子に固定した後、該圧電素子を切断する方法が好適に用いられる。すなわち、図 9に平面図で示すように、矩形の圧電素子 61をフレーム 4に固定した後、圧電素子 61を破線 B, Cの部分でレーザー等により切断することにより、あるいはダイサーなどを用いて機械的に切断することにより、図 1に示した圧電素子 6, 7を形成することができる。この場合、可撓性薄膜 5は、初めフレーム 4に固定されている。従って、上記切断は、可撓性薄膜 5を切断しないように行えばよい。

[0060] 上記のように、 1枚の圧電素子 61を固定した後に切断する方法では、組み立てに際し、 1個の電気音響変換器 1を得るにあたり、 1枚の圧電素子のみを用意すればよい。従って、工程の簡略ィ匕を図ることができる。また、フレーム 4に固定した後に圧電素子をカットする場合、 2枚の圧電素子を最初から用意する場合に比べて、圧電素子 6, 7間のずれが生じ難い。従って、複数枚の圧電素子を有する電気音響変換器の精度を高めることが可能となる。

[0061] また、本発明に係る電気音響変に関しては、フレームと圧電素子を、圧電セラミック板を用いて一体的に構成してもよい。図 10 (a)及び (b)は、このような一体ィ匕された構造における電極構造を示す平面図及び内部電極を示す平面断面図である。

[0062] 図 10 (a)に示すように、 1枚のセラミック板 71には、 H状の切欠 71aが形成され、それによって、第 1 ,第 2の圧電素子部分 72, 73が設けられている。切欠 71aの形成は、レーザー、あるいはダイシング等の適宜の方法により行われ得る。なお、上記切欠 7 laの形成に先立ち、セラミック板 71の上面に、電極膜 74を形成しておく。電極膜 74 は、圧電セラミック板 71の一方の側面 71b側の端縁から他方の側面 71c側に向って延ばされている力上記他方の側面 71cには至っていない。

[0063] また、圧電セラミック板 71の下面にも、電極膜 74と同様に電極膜を形成しておけばよい。そして、圧電セラミック板 71内には、図 10 (b)に示す内部電極 75を予め形成しておく。内部電極 75は、側面 71cから他方の側面 71b側に向って延ばされているが、側面 71bには至っていない。

[0064] なお、外部との電気的接続に際しては、電極膜 74と、下面に設けられた電極膜とを、側面 71b側で電気的に接続し、該側面 71b側で外部と接続すればよい。また、内部電極 75については、他方の側面 71c側に外部電極を形成し、上記外部電極を外部と接続すればよい。従って、例えば第 1または第 2の圧電素子の一方の圧電素子の支持部側において、外部との電気的接続部分を集約でき、リード線等の配置を簡略ィ匕することができる。

[0065] すなわち、電気音響変換器 1では、第 1 ,第 2の圧電素子 6, 7のそれぞれの側において、外部と電気的に接続しなければならな力つたのに対し、本実施形態によれば電気的接続構造の簡略化及び設計の自由度を高めることができる。

Claims

請求の範囲

[1] 開口部を有するフレームと、

前記フレームの開口部内に配置されており、かつ一方端部が前記フレームに連結されて!/ヽる複数枚の圧電素子と、

前記フレームの開口部において、前記フレームと前記複数の圧電素子との間の隙間を少なくとも覆うように前記フレーム及び複数の圧電素子に貼り付けられた可撓性薄膜とを備え、

前記複数の圧電素子の一方端部とは反対側の端部が自由端とされており、複数の圧電素子の自由端が前記フレームの開口部内においてギャップを隔てて対向配置されていることを特徴とする、電気音響変。

[2] 前記可撓性薄膜が、前記フレームの開口部の全領域を覆うように配置されており、複数の圧電素子が、各圧電素子の一方主面の全領域にお!、て可撓性薄膜に接着されている、請求項 1に記載の電気音響変翻。

[3] 前記複数の圧電素子が、上底と下底とを有する略台形の形状を有し、前記フレームに連結されている一方端部が下底である、請求項 1または 2に記載の電気音響変概

[4] 前記複数の圧電素子が前記フレームに連結されて!、る前記一方端部側にお!、て、該圧電素子がフレームに連結されている部分の長さが、前記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、前記開口部の前記長さと同じ方向の前記開口部寸法よりも小さくされている、請求項 1〜3のいずれ力 1項に記載の電気音響変^^。

[5] 前記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、前記可撓性薄膜に貼り合わされており、かつ可撓性薄膜よりも剛性が高い剛体板をさらに備える、請求項 1〜4 の、ずれか 1項に記載の電気音響変^^。

[6] 前記複数枚の圧電素子において、少なくとも 1枚の圧電素子の基本モードの共振周波数が、他の圧電素子の基本モードの共振周波数と異なっている、請求項 1〜5 の、ずれか 1項に記載の電気音響変^^。

[7] 少なくとも 1枚の前記圧電素子の平面形状が、残りの圧電素子の平面形状と異なつている、請求項 6に記載の電気音響変換器。少なくとも 1枚の圧電素子の厚みが、残りの圧電素子の厚みと異なっている、請求項 6または 7に記載の電気音響変換器。

前記フレーム及び複数枚の圧電素子が、 1枚の圧電セラミック板を用いて一体的に構成されている、請求項 1〜8のいずれか 1項に記載の電気音響変^^。