JP2001016692A - 圧電スピーカ、その製造方法およびスピーカシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 より低い周波数帯域の音を再生することが可
能な圧電スピーカを提供する。 【解決手段】 圧電スピーカ１ａは、フレーム２ａ、２
ｂと、振動板４ａ〜４ｂと、振動板４ａ〜４ｄの上に配
置された圧電素子３と、フレーム２ａ、２ｂと振動板４
ａ〜４ｄとに接続され、振動板４ａ〜４ｄがリニアに振
幅可能となるように振動板４ａ〜４ｄを支持するダンパ
５ａ〜５ｈと、振動板４ａ〜４ｄとフレーム２ａ、２ｂ
との間の空隙から空気が漏れることを防止するように形
成されたエッジ７ａ、７ｂとを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、音響機器などに用
いられる圧電スピーカ、その製造方法およびスピーカシ
ステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電スピーカの音響再生機構は、面共振
に基づいている。しかし、従来の圧電スピーカは、振動
板の周辺部分がフレームに固着された構造を有している
ため、振動板の周辺部分に近づくほど振動板の振幅が大
きく減少する。その結果、振動板の周辺部分では、空気
に伝達できる振動エネルギーが大きく減少してしまうこ
ととなる。このような振動板の挙動は、太鼓の振動面の
挙動と同じである。

【０００３】このような理由から、従来の圧電スピーカ
では、小振幅で再生可能な高い周波数領域（高域）では
高い音圧が得られるのに対し、おおよそ１ｋＨｚ以下の
周波数帯域（低域）では十分に高い音圧が得られないと
いう問題点があった。

【０００４】このため、従来の圧電スピーカの用途は、
高域のみを担当するツイーターや、電話機のレシーバー
用のスピーカなどに限定されていた。

【０００５】図２２は、振動板を樹脂発泡体で挟み込ん
だ構造を有する従来の圧電スピーカ２２０の構造を示
す。圧電スピーカ２２０は、金属振動板２２４と、金属
振動板２２４の上に形成された圧電素子２２３と、金属
振動板２２４の周辺部分を固定する樹脂発泡体２２２と
を含んでいる。

【０００６】樹脂発泡体２２２は、柔軟性を有する部材
である。樹脂発泡体２２２は、金属振動板２２４を挟み
込むように設けられている。

【０００７】圧電スピーカ２２０は、金属振動板２２４
の振幅を大きくする目的で設けられている樹脂発泡体２
２２自身が金属振動板２２４の周辺部分を固定する支持
部材を兼ねているという相反した構造を有している。実
際には、樹脂発泡体２２２の役割は、金属振動板２２４
の周辺部分を固定するということに比重が置かれている
ことが多い。このため、十分なコンプライアンスが得ら
れることがない。

【０００８】圧電スピーカ２２０における振動板の挙動
も、太鼓の振動面の挙動と同じ程度にすぎない。従っ
て、低い周波数帯域の音を再生することが困難であると
いう問題点は、振動板の周辺部分がフレームに固着され
た構造を有する従来の圧電スピーカと同じである。さら
に、圧電スピーカ２２０は、樹脂発泡体の厚さとそれら
を挟み込むフレームの厚さ分だけ圧電スピーカの厚さが
増大してしまうため、薄型タイプの圧電スピーカを実現
することが困難であるというデメリットをかかえてい
る。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の圧
電スピーカでは、振動板の周辺部分がフレームまたは樹
脂発泡体に固定されているため、低い周波数帯域の音を
再生することが困難であるという問題点があった。さら
に、従来の圧電スピーカでは、特定の周波数において強
い共振モードが発生するため、音圧差の大きいピークデ
ィップが広い周波数帯域にわたって音響特性に現れてし
まうという問題点があった。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであり、より低い周波数帯域の音を再生することが可
能な圧電スピーカ、その製造方法およびスピーカシステ
ムを提供することを目的とする。また、本発明は、音圧
差の大きいピークディップが音響特性に現れることを抑
制する圧電スピーカ、その製造方法およびスピーカシス
テムを提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電スピーカ
は、フレームと、振動板と、前記振動板の上に配置され
た圧電素子と、前記フレームと前記振動板とに接続さ
れ、前記振動板がリニアに振幅可能となるように前記振
動板を支持するダンパと、前記振動板と前記フレームと
の間の空隙から空気が漏れることを防止するように形成
されたエッジとを備えており、これにより、上記目的が
達成される。

【００１２】本発明の他の圧電スピーカは、フレーム
と、複数の振動板と、前記複数の振動板の上に配置され
た少なくとも１つの圧電素子と、前記フレームと前記複
数の振動板とに接続され、前記複数の振動板のそれぞれ
がリニアに振幅可能となるように前記複数の振動板を支
持する複数のダンパと、前記複数の振動板と前記フレー
ムとの間の空隙から空気が漏れることを防止するように
形成されたエッジとを備えており、これにより、上記目
的が達成される。

【００１３】前記少なくとも１つの圧電素子は、第１の
圧電素子と複数の第２の圧電素子とを含み、前記第１の
圧電素子は、前記複数の振動板に振動を伝達し、前記複
数の第２の圧電素子のそれぞれは、前記複数の振動板の
うち対応する１つに振動を伝達してもよい。

【００１４】前記複数の振動板の少なくとも一部の面に
は樹脂が形成されていてもよい。

【００１５】前記樹脂と、前記エッジを形成するために
使用される樹脂とには共通の樹脂が使用されてもよい。

【００１６】前記複数のダンパは、異なる物理特性を有
する複数の部分を含んでいてもよい。

【００１７】前記エッジは、異なる物理特性を有する複
数の部分を含んでいてもよい。

【００１８】前記複数の振動板は、互いに異なる重量を
有していてもよい。

【００１９】前記複数の振動板には、互いに異なる厚さ
の樹脂が形成されていてもよい。

【００２０】前記複数の振動板は、互いに異なる厚さを
有していてもよい。

【００２１】本発明の圧電スピーカの製造方法は、板を
加工することにより、フレームと、複数の振動板と、前
記フレームと前記複数の振動板とに接続され、前記複数
の振動板のそれぞれがリニアに振幅可能となるように前
記複数の振動板を支持する複数のダンパとを形成する工
程と、前記複数の振動板の上に少なくとも１つの圧電素
子を配置する工程と、前記複数の振動板と前記フレーム
との間の空隙から空気が漏れることを防止するエッジを
形成する工程とを包含しており、これにより、上記目的
が達成される。

【００２２】前記エッジは、前記複数の振動板にシート
を貼付することによって形成されてもよい。

【００２３】前記シートは、弾性を有するゴムの薄膜フ
ィルムであってもよい。

【００２４】前記シートは、弾性を有する織布または不
織布にゴム弾性を有する樹脂を含浸またはコートして目
止めを行ったものであってもよい。

【００２５】前記エッジは、液状の高分子樹脂の表面張
力による毛細管現象を利用して、前記複数の振動板と前
記フレームとの間の前記空隙に前記高分子樹脂を保持す
ることによって形成されてもよい。

【００２６】前記高分子樹脂は、溶剤揮発硬化型、二液
以上の混合反応硬化型および低温反応型のいずれかの樹
脂であってもよい。

【００２７】前記高分子樹脂は、ディッピング法または
スピンコート法を用いて前記空隙に保持されてもよい。

【００２８】前記方法は、前記エッジを形成する工程の
前に、前記複数の振動板と前記高分子樹脂との接着性を
向上させる工程をさらに包含してもよい。

【００２９】前記方法は、前記少なくとも１つの圧電素
子を電気的に接続する工程をさらに包含してもよい。

【００３０】本発明のスピーカシステムは、複数の圧電
スピーカを備えたスピーカシステムであって、前記複数
の圧電スピーカのそれぞれは、上述した圧電スピーカで
ある。これにより、上記目的が達成される。

【００３１】前記複数の圧電スピーカは、ピークディッ
プを互いに補完しあうように異なる音響特性を有してい
てもよい。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００３３】１．圧電スピーカの構造 図１は、本発明の実施の形態の圧電スピーカ１ａの構造
を示す。

【００３４】圧電スピーカ１ａは、アウタフレーム２ａ
と、インナフレーム２ｂと、振動板４ａ〜４ｄと、振動
板４ａ〜４ｄに振動を伝達する圧電素子３とを有してい
る。

【００３５】振動板４ａは、ダンパ５ａ、５ｂを介して
インナフレーム２ｂに接続されている。同様に、振動板
４ｂは、ダンパ５ｃ、５ｄを介してインナフレーム２ｂ
に接続されており、振動板４ｃは、ダンパ５ｅ、５ｆを
介してインナフレーム２ｂに接続されており、振動板４
ｄは、ダンパ５ｇ、５ｈを介してインナフレーム２ｂに
接続されている。

【００３６】インナフレーム２ｂは、ダンパ６ａ〜６ｂ
を介してアウタフレーム２ａに接続されている。アウタ
フレーム２ａは、圧電スピーカ１ａの固定部材（図示せ
ず）に固定されている。

【００３７】ダンパ５ａ〜５ｈおよびダンパ６ａ〜６ｄ
は、それらの形状から「蝶ダンパ」と呼ばれる。

【００３８】ダンパ５ａ、５ｂは、振動板４ａがリニア
に振幅可能となるように振動板４ａを支持する。ここ
で、本明細書では、「振動板４ａがリニアに振幅可能」
とは、「振動板４ａの面と基準面とが実質的に平行な状
態を保ちつつ、かつ、振動板４ａがその基準面に対して
実質的に垂直な方向に振動する」ことをいうと定義す
る。同一の定義が振動板４ｂ〜４ｃおよび本発明の圧電
スピーカの他の振動板についてもあてはまる。例えば、
アウタフレーム２ａが図１の紙面と同一の面（基準面）
に固定されていると仮定する。この場合、振動板４ａ
は、振動板４ａの面と図１の紙面とが実質的に平行な状
態を保ちつつ、かつ、振動板４ａが図１の紙面に対して
実質的に垂直な方向に振動するように支持される。

【００３９】同様に、ダンパ５ｃ、５ｄは、振動板４ｂ
がリニアに振幅可能となるように振動板４ｂを支持し、
ダンパ５ｅ、５ｆは、振動板４ｃがリニアに振幅可能と
なるように振動板４ｃを支持し、ダンパ５ｇ、５ｈは、
振動板４ｄがリニアに振幅可能となるように振動板４ｄ
を支持する。

【００４０】ダンパ６ａ〜６ｄは、振動板４ａ〜４ｄが
同時にリニアに振幅可能となるように振動板４ａ〜４ｄ
を支持する。

【００４１】圧電スピーカ１ａは、振動板４ａ〜４ｄと
インナフレーム２ｂとの空隙から空気が漏れることを防
止するように形成されたエッジ７ａと、インナフレーム
２ｂとアウタフレーム２ａとの空隙から空気が漏れるこ
とを防止するように形成されたエッジ７ｂとをさらに有
している。振動板４ａ〜４ｄとインナフレーム２ｂとの
空隙やインナフレーム２ｂとアウタフレーム２ａとの空
隙から空気が漏れてしまうと、振動板４ａ〜４ｄの前後
に生じた逆位相の音が相互に干渉することにより、音圧
が低下する。エッジ７ａ、７ｂは、このような空気漏れ
を防止することにより、特性劣化が顕著な低周波数帯域
における音圧の低下を防止するように形成されている。
その結果、圧電スピーカ１ａによれば、従来の圧電スピ
ーカに比較して、より低い周波数帯域の音を再生するこ
とが可能になる。

【００４２】さらに、エッジ７ａ、７ｂは、振動板４ａ
〜４ｄを支持する支持部材の一部として機能する。エッ
ジ７ａ、７ｂによって振動板４ａ〜４ｄの周囲を支持す
ることにより、振動板４ａ〜４ｄの振幅運動が容易にな
る。もし、エッジ７ａ、７ｂが振動板４ａ〜４ｄの支持
部材として機能せず、ダンパ５ａ〜５ｈ、６ａ〜６ｄの
みが振動板４ａ〜４ｄの支持部材として機能する場合に
は、振動板４ａ〜４ｄは、特定の周波数帯域において適
当な方向に暴れやすくなる。その結果、不要共振が生じ
やすくなる。

【００４３】図２Ａは、圧電素子３が配置された振動板
４ａ〜４ｄの面と反対側の面にシート８を貼付すること
によってエッジ７ａ、７ｂを形成した例を示す。

【００４４】シート８の材料としては、通気性がなく、
かつ、弾力性を有している材料が好ましい。シート８
は、例えば、弾性を有するゴムの薄膜フィルムである。
あるいは、シート８は、弾性を有する織布または不織布
にゴム弾性を有する樹脂を含浸またはコートして目止め
を行ったものであってもよい。

【００４５】弾性を有するゴムの薄膜フィルムとして
は、例えば、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、ブ
タジエンゴム（ＢＲ）、アクリロニトリル−ブタジエン
ゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレンゴム（ＥＰ
Ｍ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）
などのゴム、または、それらの変成体の材料からなるゴ
ム系高分子樹脂フィルムを使用することができる。

【００４６】織布または不織布の素材としては、例え
ば、ポリウレタン繊維を使用することができる。

【００４７】さらに、シート８の材料として内部損失の
高い弾性高分子素材を用いることにより、振動板４ａ〜
４ｄの不要共振を抑制することが可能になる。

【００４８】図２Ｂは、シート８を用いる代わりに、振
動板４ａ〜４ｄとインナフレーム２ｂとの空隙を樹脂で
埋めることによってエッジ７ａを形成した例を示す。エ
ッジ７ｂも同様の方法によって形成され得る。

【００４９】例えば、エッジ７ａは、金属板をエッチン
グ加工または打ち抜き加工することにより、振動板４ａ
〜４ｄ、ダンパ５ａ〜５ｈおよびインナフレーム２ｂを
形成した後、その金属板に硬化後柔軟性（ゴム弾性）を
有する高分子樹脂の溶液を塗布することによって形成さ
れる。硬化した高分子樹脂９は、図２Ｂに示されるよう
に、振動板４ａ〜４ｄとインナフレーム２ｂとの空隙に
保持される。

【００５０】エッジ７ａを形成する方法としては、液状
の高分子樹脂の表面張力による毛細管現象を利用して、
その高分子樹脂を空隙に保持する任意の方法を使用する
ことができる。例えば、ディッピング、スピンコート、
刷毛塗り、スプレー塗工などのいずれの方法によっても
エッジ７ａを形成することが可能である。従って、エッ
ジ７ａを形成する方法の選択の自由度が高いという利点
がある。

【００５１】なお、高分子樹脂９は、空気のシーリング
だけでなく、ダンパ５ａ〜５ｈや振動板４ａ〜４ｄの不
要共振を除去する目的で使用される。従って、高分子樹
脂９は、内部損失が高く、かつ、硬化後もある程度の柔
軟性を有する素材であることが好ましい。低い周波数帯
域の音声の再生を重視したスピーカを設計するために
は、例えば、高分子樹脂９の弾性率は、５．０×１０⁴
（Ｎ／ｃｍ²）以下であることが望ましい。その理由
は、高分子樹脂９の弾性率が５．０×１０⁴（Ｎ／ｃ
ｍ²）より高い場合には、振動板４ａ〜４ｄの振幅が得
られ難くなり、最低共振周波数（ｆ₀）が高い周波数帯
域にシフトしてしまうからである。また、高分子樹脂９
の内部損失は、０．０５以上あることが望ましい。その
理由は、高分子樹脂９の内部損失が０．０５より小さい
場合には、尖鋭度の高いピークディップを生じた特性が
音響特性に現れやすくなり、音圧の平坦性が損なわれや
すくなるからである。

【００５２】また、高分子樹脂９は、常温にて使用する
ことが可能な素材であることが望ましい。具体的には、
１００℃以下で使用することが可能な素材であることが
望ましい。その理由は、エッジを形成する工程は、圧電
素子を形成する工程より後であるため、硬化温度によっ
て圧電素子が脱分極してしまうことを防止するためであ
る。なお、高分子樹脂９としては、硬化条件の異なる様
々なタイプの樹脂を使用することができる。例えば、高
分子樹脂９として、溶剤揮発硬化型、二液以上の混合反
応硬化型、または、低温反応型の樹脂を使用することが
可能である。

【００５３】このように、圧電スピーカ１ａにおいて
は、振動板４ａ〜４ｄとダンパ５ａ〜５ｈ、６ａ〜６ｄ
とエッジ７ａ、７ｂとは同一平面上に形成される。これ
により、圧電スピーカ１ａの厚味を小さくすることがで
きる。その結果、薄型タイプの圧電スピーカを実現する
ことが可能になる。

【００５４】樹脂を用いてエッジを形成する方法（図２
Ｂ）によれば、シートを用いてエッジを形成する方法
（図２Ａ）に比較して、シートの厚さ分だけ、より薄型
タイプの圧電スピーカを提供することができる。

【００５５】また、シートを用いてエッジを形成する方
法（図２Ａ）および樹脂を用いてエッジを形成する方法
（図２Ｂ）のいずれの方法においても、内部損失が高
く、かつ、ゴム弾性を有する樹脂を振動板４ａ〜４ｄの
全面または一部の面に塗布することによって、振動板４
ａ〜４ｄの不要共振を効果的に除去することができる。
この場合、その樹脂の内部損失は、上述した理由と同様
の理由から、０．０５以上あることが望ましい。

【００５６】特に、樹脂を用いてエッジを形成する方法
（図２Ｂ）においては、エッジを形成するために使用さ
れる樹脂と、振動板４ａ〜４ｄの全面または一部の面に
形成される樹脂とに共通の樹脂を使用することにより、
ディッピングやスピンコート法などを用いてこれらの樹
脂を塗布する工程を共通化することができる。これによ
り、圧電スピーカ１ａの製造工程が単純化される。

【００５７】なお、このような樹脂の素材として耐水性
を有する素材を用いることにより、湿度の高い状況や水
中での使用などのいわゆる水まわりの使用においても振
動板４ａ〜４ｄが腐食しにくい圧電スピーカ１ａを実現
することができる。あるいは、樹脂の素材として、耐湿
性、耐溶剤性、耐熱性、耐酸化性ガスなどの耐環境性を
有する素材を用いてもよい。このように、耐環境性を有
する素材の高分子樹脂で振動板４ａ〜４ｄと圧電素子３
とを覆うことにより、圧電スピーカ１ａ全体の耐環境性
を向上させることができる。

【００５８】図３Ａおよび図３Ｂは、本発明の実施の形
態の圧電スピーカ１ｂ、１ｃの構造を示す。

【００５９】圧電スピーカ１ｂ、１ｃは、図１に示され
る振動板４ａ〜４ｄに代えて単一の振動板１４と、振動
板１４に振動を伝達する圧電素子１３とを有している。

【００６０】振動板１４は、ダンパ１６ａ〜１６ｄを介
してフレーム１２に接続されている。ダンパ１６ａ〜１
６ｄは、振動板１４がリニアに振幅可能となるように振
動板１４を支持する。

【００６１】フレーム１２は、圧電スピーカ１ｂ、１ｃ
の固定部材（図示せず）に固定されている。

【００６２】なお、ダンパ１６ａ〜１６ｄが設けられる
位置、個数および形状は、図３Ａおよび図３Ｂに示され
るそれらには限定されない。ダンパ１６ａ〜１６ｄは、
振動板１４がリニアに振幅可能となるように振動板１４
を支持するという機能を達成する限り、任意の位置、個
数および形状をとり得る。

【００６３】圧電スピーカ１ｂ、１ｃは、振動板１４と
フレーム１２との空隙から空気が漏れることを防止する
ように形成されたエッジ１７をさらに有している。エッ
ジ１７の材料および形成方法は、上述したエッジ７ａ、
７ｂの材料および形成方法と同様である。従って、ここ
ではその説明を省略する。

【００６４】図４は、本発明の実施の形態の圧電スピー
カ１ｄの構造を示す。

【００６５】圧電スピーカ１ｄは、図１に示される圧電
素子３に代えて圧電素子３ａ〜３ｄを有している。圧電
素子３ａ〜３ｄのそれぞれは、振動板４ａ〜４ｄのうち
対応する１つの振動板に振動を伝達するように配置され
ている。

【００６６】圧電スピーカ１ｄによれば、圧電素子３ａ
〜３ｄを同時に駆動することにより、単一の振動板１４
を用いる圧電スピーカ１ｂ、１ｃ（図３Ａ、図３Ｂ）に
比較して、低い周波数帯域の音圧を向上させ、かつ、音
圧差の大きいピークディップが音響特性に現れることを
抑制することができる。

【００６７】低い周波数帯域の音圧を向上させることが
できる理由は、振動板４ａ〜４ｄのそれぞれにおける低
い周波数帯域の微小振幅が合成され、その合成された振
幅で振動板４ａ〜４ｄが振動するからである。

【００６８】また、音圧差の大きいピークディップが音
響特性に現れることを抑制することができる理由は、単
一の振動板１４を用いる場合に比べて、振動板４ａ〜４
ｄのそれぞれの面積が小さいため、振動板４ａ〜４ｄの
それぞれがたわみにくいからである。振動板４ａ〜４ｄ
のたわみが小さいと、振動板４ａ〜４ｄに共振モードが
生じても音圧差が大きいピークディップは現れにくい。
さらに、振動板４ａ〜４ｄのそれぞれがよりリニアに振
幅可能となるようになる。その結果、従来の圧電スピー
カにおいて生じていた共振運動が生じにくくなる。

【００６９】図５は、本発明の実施の形態の圧電スピー
カ１ｅの構造を示す。

【００７０】圧電スピーカ１ｅは、図１に示される圧電
素子３に代えて圧電素子３ｅ〜３ｉを有している。圧電
素子３ｅは、振動板４ａ〜４ｄに振動を伝達するように
配置されている。圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれは、振
動板４ａ〜４ｄのうち対応する１つの振動板に振動を伝
達するように配置されている。

【００７１】このように、圧電素子３ｅを低域再生を補
う圧電素子として、圧電素子３ｆ〜３ｉを中高域再生を
補う圧電素子として使用することにより、圧電スピーカ
１ｅの構造を擬似的に２ウェイスピーカの構造とするこ
とができる。その結果、広い周波数帯域において音圧の
平坦性を向上させることができる。

【００７２】なお、圧電スピーカ１ｅに使用されるエッ
ジ材料の内部損失は、０．１５であり、かつ、エッジ材
料の弾性率は１．０×１０⁴（Ｎ／ｃｍ²）である。

【００７３】なお、本発明の圧電スピーカの圧電素子に
１００Ｈｚ以下の電圧信号を印加することにより、圧電
スピーカをバイブレーション機能を有するバイブレータ
として使用することもできる。このようなバイブレータ
は、例えば、携帯電話の振動着信機能を実現するために
使用され得る。

【００７４】２．圧電スピーカの音響特性 以下、樹脂発泡体で金属板を挟んだ構造を有する従来の
圧電スピーカ（図２２）と対比して、本発明の圧電スピ
ーカ１ａ（図１）および圧電スピーカ１ｅ（図５）の音
響特性を説明する。

【００７５】図６は、本発明の圧電スピーカ１ａ（図
１）のＪＩＳ箱における音響特性を示す。図７は、本発
明の圧電スピーカ１ｅ（図５）のＪＩＳ箱における音響
特性を示す。図８は、従来の圧電スピーカ（図２２）の
ＪＩＳ箱における音響特性を示す。

【００７６】なお、これらの音響特性の測定において、
圧電スピーカ１ａ（図１）、圧電スピーカ１ｅ（図
５）、従来の圧電スピーカ（図２２）に印加されている
電圧は、それぞれ、２Ｖであり、測定距離は０．５ｍと
する。

【００７７】図６と図８とを対比することにより、本発
明の圧電スピーカ１ａ（図１）によれば、従来の圧電ス
ピーカ（図２２）に比較して、最低共振周波数が低いこ
とが分かる。これにより、より低い周波数帯域の音を再
生することが可能になる。

【００７８】表１に示されるように、従来の圧電スピー
カ（図２２）の最低共振周波数は、３００Ｈｚであるの
に対し、本発明の圧電スピーカ１ａ（図１）の最低共振
周波数は、１３０Ｈｚである。

【００７９】

【表１】

【００８０】また、図８に示されるように、従来の圧電
スピーカ（図２２）では、周波数帯域が低くなるにつれ
て音圧が低下していることが分かる。これは、従来の圧
電スピーカ（図２２）の構造上、低い周波数帯域の音を
再生することが困難であることを証明するものである。

【００８１】図６と図７とを対比することにより、本発
明の圧電スピーカ１ｅ（図５）によれば、本発明の圧電
スピーカ１ａ（図１）に比較して、２ｋＨｚ〜５ｋＨｚ
の周波数帯域（中域）においてディップの音圧が上昇し
ていることが分かる。これは、圧電素子３ｆ〜３ｉのそ
れぞれを振動板４ａ〜４ｄのうち対応する１つに貼付す
ることの効果である。このように、圧電スピーカ１ｅ
（図５）の構造を擬似的に２ウェイスピーカの構造とす
ることにより、中域においてディップが補完されてい
る。その結果、中域における音圧の平坦性が向上してい
る。

【００８２】また、本発明の圧電スピーカ１ｅ（図５）
によれば、本発明の圧電スピーカ１ａ（図１）に比較し
て、１００Ｈｚ〜５００Ｈｚの周波数帯域（低域）にお
いて音圧が約３ｄＢ向上していることが分かる。これ
は、圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれが、圧電素子３ｅに
比較して、小さい面積の振動板を駆動することによる効
果である。圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれによって再生
される音圧が合成されることにより、低域における音圧
のレベルが向上している。

【００８３】また、本発明の、圧電スピーカ１ｅ（図
５）によれば、本発明の圧電スピーカ１ａ（図１）に比
較して、５〜２０ｋＨｚの周波数帯域（高域）におい
て、音圧向上およびピークディップが低減していること
が分かる。これは、圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれが、
高域再生を担っている為、音圧が付加されたと共に、一
つの素子の共振モードで音を再生していたものに、複数
の素子による共振モードが合成され、振動板全体からみ
て共振モードが分散したためである。

【００８４】なお、本発明の圧電スピーカに含まれる圧
電素子、振動板、ダンパおよびエッジは、必ずしも上述
した形状や特性を有している必要はない。音響特性を制
御する上で本発明の圧電スピーカのさまざまなバリエー
ションが考えられる。

【００８５】一般に、圧電スピーカは、振動板の共振運
動に基づく音響再生メカニズムを採用しているため、振
動板に共振モードが生じやすい。また、金属振動板やセ
ラミックスなど内部損失の低い素材を圧電素子の材料と
して用いるため、共振が生じた場合には、非常に尖鋭度
の高いピークディップを生じた特性が音響特性に現れ
る。

【００８６】このピークディップを低減させるために、
以下、さまざまなパラメータの音響特性への影響を考察
する。

【００８７】３．蝶ダンパおよびエッジの物理特性 以下、振動板を支持する支持部材である蝶ダンパおよび
エッジの物理特性の変化と音響特性への影響との関係を
説明する。

【００８８】図９Ａに示される形状の蝶ダンパ２６ａを
有する圧電スピーカを圧電スピーカ１ｆと定義する。図
９Ｂに示される形状の蝶ダンパ２６ｂを有する圧電スピ
ーカを圧電スピーカ１ｇと定義する。ここで、図９Ｂに
示される形状の蝶ダンパの弾性は、図９Ａに示される形
状の蝶ダンパの弾性より高い。従って、圧電スピーカ１
ｇは、圧電スピーカ１ｆに比較して、振動板４ａ〜４ｄ
が振幅しにくい構造（すなわち、振動板４ａ〜４ｄの共
振モードに影響を与える構造）を有していることにな
る。

【００８９】表２に示されるように、エッジ材料の内部
損失が０．１であり、かつ、エッジ材料の弾性率が１．
７×１０⁴（Ｎ／ｃｍ²）である圧電スピーカを圧電スピ
ーカ１ｈと定義する。また、エッジ材料の内部損失が
０．２であり、かつ、エッジ材料の弾性率が０．７×１
０⁴（Ｎ／ｃｍ²）である圧電スピーカを圧電スピーカ１
ｉと定義する。

【００９０】なお、圧電スピーカ１ｆ、１ｇの蝶ダンパ
の物理特性以外のパラメータは、圧電スピーカ１ｅ（図
５）のパラメータに等しいとする。圧電スピーカ１ｈ、
１ｉのエッジの物理特性以外のパラメータは、圧電スピ
ーカ１ｅ（図５）のパラメータに等しいとする。

【００９１】

【表２】

【００９２】図１０は、圧電スピーカ１ｈのＪＩＳ箱に
おける音響特性を示す。図１１は、圧電スピーカ１ｉの
ＪＩＳ箱における音響特性を示す。図１２は、圧電スピ
ーカ１ｆのＪＩＳ箱における音響特性を示す。図１３
は、圧電スピーカ１ｇのＪＩＳ箱における音響特性を示
す。

【００９３】なお、図１０〜図１３において、（Ａ）は
音圧周波数特性を示し、（Ｂ）は２次歪み特性を示す。
これらの音響特性の測定において、圧電スピーカ１ｆ〜
１ｉに印加されている電圧は、それぞれ、３．３Ｖであ
り、測定距離は０．５ｍとする。

【００９４】図１０と図１１とを対比することにより、
圧電スピーカ１ｈよりエッジ材料の内部損失が高い圧電
スピーカ１ｉの方が音圧の平坦性の向上および歪み率の
低減に寄与していることが分かる。

【００９５】図１２と図１３とを対比することにより、
圧電スピーカ１ｆより蝶ダンパの弾性が高い圧電スピー
カ１ｇの方が最低共振周波数から中域にかけてピークが
高域にシフトし、共振モードが変化していることが分か
る。

【００９６】このように、振動板を支持する支持部材で
ある蝶ダンパおよびエッジの物理特性を変化させること
により、音響特性に影響を与えることが可能である。こ
れは、支持部材の物理的特性を変化させることにより、
振動板の共振モードに影響を与えるからである。

【００９７】なお、単一の圧電スピーカに含まれる単数
または複数の蝶ダンパが物理的特性の異なる複数の部分
を有していてもよく、単一の圧電スピーカに含まれる単
数または複数のエッジが物理的特性の異なる複数の部分
を有していてもよい。複数の振動板の共振周波数をずら
すことにより、ピークディップを低減することが可能で
ある。

【００９８】４．スピーカシステムの音響特性 図１４Ａは、スピーカシステム１４０の外観を示す。ス
ピーカシステム１４０は、スピーカボックス１４２と、
スピーカボックス１４２に固定された圧電スピーカ１ｆ
〜１ｉとを含む。圧電スピーカ１ｆ〜１ｉは、２次元的
に配置されている。

【００９９】上記３．で説明したように、圧電スピーカ
１ｆ〜１ｉの振動板の支持部材（蝶ダンパまたはエッ
ジ）の物理特性はそれぞれ異なっている。

【０１００】図１４Ｂは、スピーカシステム１４０にお
ける圧電スピーカ１ｆ〜１ｉの接続関係を示す。圧電ス
ピーカ１ｆ〜１ｉのそれぞれは、＋配線１４４と−配線
１４６とに電気的に接続されている。これにより、圧電
スピーカ１ｆ〜１ｉは、同時に駆動され得る。

【０１０１】図１５は、圧電スピーカ１ｆ〜１ｉを同時
に駆動した場合におけるスピーカシステム１４０のＪＩ
Ｓ箱における音響特性を示す。

【０１０２】なお、図１５において、（Ａ）は音圧周波
数特性を示し、（Ｂ）は２次歪み特性を示す。この音響
特性の測定において、圧電スピーカ１ｆ〜１ｉに印加さ
れている電圧は３．３Ｖであり、測定距離は０．５ｍと
する。

【０１０３】図１５と、図１０〜図１３のそれぞれとを
対比することにより、圧電スピーカ１ｆ〜１ｉを組み合
わせることにより、音圧の平坦性が向上していることが
分かる。これは、圧電スピーカ１ｆ〜１ｉがピークディ
ップを互いに補完しあっているからである。

【０１０４】このように、ピークディップを互いに補完
しあうように意図的に支持部材の物理特性を変化させた
複数の圧電スピーカを同時に駆動することにより、音圧
の平坦性に優れたスピーカシステムを実現することがで
きる。

【０１０５】５．振動板の重量バランス 以下、振動板の重量バランスと音響特性への影響との関
係を説明する。

【０１０６】上記３．で説明した圧電スピーカ１ｈの振
動板の代わりに図１６に示されるよ振動板４ａ〜４ｄを
用いる圧電スピーカを圧電スピーカ１ｊと定義する。こ
こで、図１６に示される振動板４ａ〜４ｄの重量は、振
動板４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの重量比が１：２：３：４
となるように予め設定されている。

【０１０７】振動板４ａ〜４ｄのこのような重量バラン
スは、例えば、振動板４ａ〜４ｄにそれぞれ異なる量の
高分子樹脂を塗布することにより、振動板４ａ〜４ｄの
上にそれぞれ異なる厚さの高分子樹脂を形成することに
よって得られる。振動板４ａ〜４ｄの上に形成された高
分子樹脂は、その高分子樹脂のダンピング効果により音
圧の平坦性を向上させるという利点を提供する。

【０１０８】あるいは、振動板４ａ〜４ｄにそれぞれ異
なる密度の高分子樹脂を塗布することにより、上述した
振動板４ａ〜４ｄの重量バランスを得るようにしてもよ
い。

【０１０９】なお、この高分子樹脂としては、エッジを
形成するのに用いた樹脂と同じ樹脂が使用され得る。

【０１１０】図１７は、圧電スピーカ１ｊのＪＩＳ箱に
おける音響特性を示す。

【０１１１】なお、図１７において、（Ａ）は音圧周波
数特性を示し、（Ｂ）は２次歪み特性を示す。この音響
特性の測定において、圧電スピーカ１ｊに印加されてい
る電圧は３．３Ｖであり、測定距離は０．５ｍとする。

【０１１２】図１７と図１０とを対比することにより、
圧電スピーカ１ｈより圧電スピーカ１ｊの方が、共振ピ
ークの抑制と音圧の平坦性の向上とに寄与していること
が分かる。これは、振動板４ａ〜４ｄの重量を異ならせ
ることにより、振動板４ａ〜４ｄのそれぞれの共振モー
ドがずれるからである。

【０１１３】このように、振動板の重量バランスを変化
させることにより、音響特性に影響を与えることが可能
である。

【０１１４】なお、金属振動板のハーフエッチング処理
により、振動板４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの重量比が１：
２：３：４となるように振動板４ａ〜４ｄ自身の厚さを
異ならせることによっても、上述した効果と同様の効果
が得られる。振動板４ａ〜４ｄのそれぞれの共振モード
がずれるからである。

【０１１５】なお、上記３．で説明したエッジの物理特
性の変化または蝶ダンパの物理特性の変化と振動板の重
量バランスの変化とを組み合わせることにより、音響特
性に影響を与えることも可能である。

【０１１６】６．圧電素子 図１８は、本発明の実施の形態の圧電スピーカ１ｋの構
造を示す。圧電スピーカ１ｋの振動板４ａ〜４ｄの上に
は圧電素子１８０が配置されている。圧電スピーカ１ｋ
の圧電素子１８０以外のパラメータは、圧電スピーカ１
ｅ（図５）のパラメータに等しいとする。

【０１１７】圧電素子１８０は、図５に示される複数の
圧電素子３ｅ〜３ｉを部分的に結合させた形状を有して
いる。これにより、圧電スピーカ１ｅ（図５）に比較し
て、配線により圧電素子３ｅ〜３ｉを電気的に接続する
工程を省略することができる。

【０１１８】なお、図１８には示されていないが、振動
板４ａ〜４ｄの裏面には、圧電スピーカ１ｅ（図５）と
同様に、口径φ２４ｍｍの圧電素子が貼付されている。

【０１１９】図１９は、圧電スピーカ１ｋのＪＩＳ箱に
おける音響特性を示す。

【０１２０】なお、図１９において、（Ａ）は音圧周波
数特性を示し、（Ｂ）は２次歪み特性を示す。この音響
特性の測定において、圧電スピーカ１ｋに印加されてい
る電圧は３．３Ｖであるとする。

【０１２１】図１９に示されるように、圧電スピーカ１
ｋによれば、より低い周波数帯域の音を再生することが
可能になる。

【０１２２】圧電スピーカ１ｋの振動板の形状を図２１
に示される振動板２４の形状としたものを圧電スピーカ
１ｍと定義する。ただし、バイモルフとして振動板の裏
面に配置される圧電素子の口径φは３２ｍｍとした。そ
の圧電素子は、振動板の中央でなく、振動板の中央から
ダンパにかかる直前まで下方にシフトした位置に配置さ
れる。これにより、共振モードが変化する。

【０１２３】ここで、圧電スピーカ１ｍに使用されるエ
ッジ材料は、圧電スピーカ１ｅ（図５）に使用されるエ
ッジ材料と同一である。すなわち、エッジ材料の内部損
失が０．１５であり、エッジ材料の弾性率が１．０×１
０⁴（Ｎ／ｃｍ²）である。

【０１２４】図２３は、圧電スピーカ１ｍのＪＩＳ箱に
おける音響特性を示す。

【０１２５】なお、図２３において、（Ａ）は音圧周波
数特性を示し、（Ｂ）は２次歪み特性を示す。この音響
特性の測定において、圧電スピーカ１ｍに印加されてい
る電圧は７．０Ｖであり、測定距離は０．５ｍとする。

【０１２６】圧電スピーカ１ｍでは、圧電素子は振動板
の中心からずらして配置される。これにより、共振モー
ドが変化する。その結果、図２３に示されるように、上
述した圧電スピーカ１ａ〜１ｋにおいて１ｋＨｚ〜２ｋ
Ｈｚという周波数帯域に生じていたピークディップを低
減することが可能になる。

【０１２７】圧電スピーカ１ｍの振動板に、内部損失が
０．４であり、かつ、弾性率が０．５×１０⁴（Ｎ／ｃ
ｍ²）のゴム系高分子樹脂を塗布したものを圧電スピー
カ１ｎと定義する。

【０１２８】図２４は、圧電スピーカ１ｎのＪＩＳ箱に
おける音響特性を示す。

【０１２９】なお、図２４において、（Ａ）は音圧周波
数特性を示し、（Ｂ）は２次歪み特性を示す。この音響
特性の測定において、圧電スピーカ１ｎに印加されてい
る電圧は７．０Ｖであり、測定距離は０．５ｍとする。

【０１３０】図２４に示されるように、圧電スピーカ１
ｎによれば、高い内部損失を有する材料を振動板に塗布
することにより、歪みを効果的に低減することができ、
音圧の平坦性を向上させることができる。

【０１３１】７．エッジを形成するために使用される高
分子樹脂の接着性 エッチング加工または打ち抜き加工によって所定の形状
に加工された金属振動板の表面に、７０Ｗの低圧紫外線
ランプを用いて距離２．０ｃｍで６０秒間、紫外線ＵＶ
を照射した。ここで利用される紫外線ＵＶは、低圧水銀
ランプを光源として発生するものであり、放射される紫
外線ＵＶのうち８０％の紫外線ＵＶの波長が２５３．７
ｎｍであり、６％の紫外線ＵＶの波長が１８４．９ｎｍ
であった。

【０１３２】照射した紫外線ＵＶのエネルギーにより、
金属振動板の表面の洗浄（不純物の分解）が行われる。
また、紫外線ＵＶのエネルギーで生成されたオゾンの分
解物である活性酸素によって、金属振動板の表面に、−
ＯＨや−ＣＯＯＨなどの親水性をもった官能基を付与す
ることができる。その結果、金属振動板に極性を与える
ことができる。この効果により、エッジを形成するため
に使用される高分子樹脂に対する金属振動板の濡れ性を
向上することができ、高分子樹脂と金属振動板との接着
性を向上させることができる。

【０１３３】金属振動板の表面に、プラズマ照射や、コ
ロナ照射などを行った場合にも、上述した理由と同様の
理由により、金属振動板の改質が行われる。これによ
り、高分子樹脂と金属振動板との接着性を向上させるこ
とができる。

【０１３４】なお、ここで用いた圧電材料は１００℃の
環境で脱分極が起きるため、熱融着が必要な樹脂を用い
た場合には、より低温での振動板と高分子樹脂材料との
密着性が要求される。

【０１３５】８．圧電スピーカの製造方法 以下、本発明の圧電スピーカの製造方法を代表して、圧
電スピーカ１ｅ（図５）の製造方法を説明する。他の圧
電スピーカ１ａ〜１ｄ、１ｆ〜１ｊの製造方法も同様で
ある。圧電スピーカ１ｅ（図５）の製造方法は、板を加
工する工程と、圧電素子を配置する工程と、エッジを形
成する工程と、配線を形成する工程とを含む。

【０１３６】以下、図２０Ａ〜図２０Ｎを参照して、各
工程を詳細に説明する。

【０１３７】８．１ 板を加工する工程 この工程では、板を加工することにより、アウタフレー
ム２ａとインナフレーム２ｂと振動板４ａ〜４ｄとダン
パ５ａ〜５ｈ、６ａ〜６ｄとが形成される。

【０１３８】ダンパ５ａ、５ｂは、振動板４ａを支持
し、かつ、振動板４ａがリニアに振幅可能となるように
形成される。同様に、ダンパ５ｃ、５ｄは、振動板４ｂ
を支持し、かつ、振動板４ｂがリニアに振幅可能となる
ように形成され、ダンパ５ｅ、５ｆは、振動板４ｃを支
持し、かつ、振動板４ｃがリニアに振幅可能となるよう
に形成され、ダンパ５ｇ、５ｈは、振動板４ｄを支持
し、かつ、振動板４ｄがリニアに振幅可能となるように
形成される。

【０１３９】例えば、金属板２００をエッチング加工ま
たは打ち抜き加工することにより、上述した各部材を形
成することができる。金属板２００としては、例えば、
厚さ１００μｍの４２アロイ金属板を使用することがで
きる。なお、金属板２００の代わりに、導電性プラスチ
ックス、あるいは、所定の場所に電極が形成されたプラ
スチック板を用いてもよい。

【０１４０】図２０Ａは、加工前の金属板２００を示
す。図２０Ｂは、加工後の金属板２００を示す。なお、
図２０Ｂにおいて、参照番号１０ａは振動板４ａ〜４ｄ
とインナフレーム２ｂとの間の空隙を示し、参照番号１
０ｂはインナフレーム２ｂとアウタフレーム２ａとの間
の空隙を示す。

【０１４１】なお、図２１に示されるように、後の工程
において圧電素子３ｅが配置されることになる位置（図
２１において破線で示される）に対応する位置の打ち抜
きを省略してもよい。

【０１４２】８．２ 圧電素子を配置する工程 この工程では、２種類の圧電素子が使用される。

【０１４３】圧電素子３ｅは、厚さ５０μｍ、口径φ２
４ｍｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）圧電素子であ
る。圧電素子３ｅの両面には、導電ペーストにより電極
が形成されている。

【０１４４】圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれは、口径φ
１０ｍｍのＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）圧電素子で
ある。圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれの両面には、導電
ペーストにより電極が形成されている。

【０１４５】圧電素子３ｅは、図２０Ｃに示される
（Ｘ）の位置に、例えば、アクリル系接着剤を用いて、
貼付される。圧電素子３ｅは、バイモルフ構造を形成す
るように金属板の両面に（すなわち、振動板４ａ〜４ｄ
を挟むように）形成される。このようにして、圧電素子
３ｅは、振動板４ａ〜４ｄに振動を伝達するように配置
される。

【０１４６】圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれは、図２０
Ｃに示される（Ｙ）の位置に、例えば、アクリル系接着
剤を用いて、貼付される。圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞ
れは、モノモルフ構造を形成するように金属板の片側に
（すなわち、振動板４ａ〜４ｄの上面のみに）形成され
る。このようにして、圧電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれ
は、振動板４ａ〜４ｄのうち対応する１つの振動板に振
動を伝達するように配置される。

【０１４７】なお、圧電素子３ｅの極性と、圧電素子３
ｆ〜３ｉのそれぞれの極性とは、振動板４ａ〜４ｄの上
面から見て同一の極性となるように、圧電素子３ｅ、圧
電素子３ｆ〜３ｉが配置される。

【０１４８】８．３ エッジを形成する工程 この工程では、振動板４ａ〜４ｄとインナフレーム２ｂ
との間の空隙１０ａにエッジ７ａが形成され、インナフ
レーム２ｂとアウタフレーム２ａとの間の空隙１０ｂに
エッジ７ｂが形成される（図２０Ｄ）。エッジ７ａ、７
ｂは、空隙１０ａ、１０ｂから空気が漏れることを防止
するという機能とともに、振動板４ａ〜４ｄを支持する
という機能を有するように形成される。

【０１４９】エッジ７ａ、７ｂは、例えば、スチレン−
ブタジエン系ゴム（ＳＢＲ）の高分子樹脂の溶液を空隙
１０ａ、１０ｂにスキージを用いて充填し、その高分子
樹脂の溶液の表面張力（毛細管現象）を利用してその高
分子樹脂の溶液を空隙１０ａ、１０ｂに保持させた状態
で、３０分常温乾燥硬化させ、その後５０℃の恒温槽に
１時間放置することによりさらに乾燥硬化させることに
よって形成され得る。

【０１５０】例えば、ＳＢＲゴムの配合率を変えること
により、物理特性（内部損失および弾性率）が異なるエ
ッジを形成することが可能である。

【０１５１】高分子樹脂の溶液として、圧電素子が脱分
極しない温度範囲（１００℃〜常温）において硬化する
ものを使用する場合には、乾燥を行うことにより、エッ
ジ形成工程の迅速化を図ることができる。また、高分子
樹脂の溶液の種類によっては架橋反応を行うことによ
り、エッジ形成工程の迅速化を図ることができる。

【０１５２】なお、工程を簡素化することを目的とし
て、ディッピング法またはスピンコート法を用いて高分
子樹脂の溶液を空隙１０ａ、１０ｂに塗布してもよい。
この場合、マスクを用いて圧電素子の電極が高分子樹脂
によって完全に覆われることを防止する必要がある。圧
電素子の電極が高分子樹脂によって完全に覆われてしま
うと電極が絶縁されてしまうからである。

【０１５３】なお、上記１．で説明したように、振動板
４ａ〜４ｄの裏面に高分子樹脂を含浸させたシートを貼
付することによってもエッジ７ａ、７ｂを形成すること
ができる。

【０１５４】８．４ 配線を形成する工程 例えば、スクリーン印刷法を用いて絶縁樹脂を塗布し、
常温で３０分乾燥させた後、５０℃の恒温槽で１時間乾
燥させることにより、圧電素子３ｅ〜３ｉと金属振動板
４ａ〜４ｄとがショートすることを防止する絶縁被膜２
８が形成される（図２０Ｅ）。

【０１５５】ここで、絶縁樹脂としては、エッジ７ａ、
７ｂを形成するのに使用した樹脂と同一の樹脂を使用す
ることができる。

【０１５６】絶縁被膜２８の主目的は、圧電素子３ｅ〜
３ｉと金属振動板４ａ〜４ｄとを絶縁することである。
従って、絶縁被膜２８は、ピンホールが無く、絶縁性に
十分に耐える被膜であれば足り、絶縁被膜２８の形状や
塗布量が特定の形状もしくは特定の量である必要はな
い。ただし、絶縁被膜２８の素材としては、内部損失が
高く、かつ、柔軟性を有する素材が望ましい。

【０１５７】次に、例えば、スクリーン印刷法を用いて
導電ペーストを塗布することにより、圧電素子３ｅと圧
電素子３ｆ〜３ｉのそれぞれとを電気的に接続する配線
２９が形成される（図２０Ｆ）。

【０１５８】同様にして、振動板４ａ〜４ｄの表面の所
定の位置に絶縁被膜３８ａが形成され（図２０Ｇ）、振
動板４ａ〜４ｄの裏面の所定の位置に絶縁被膜３８ｂが
形成される（図２０Ｈ）。絶縁被膜３８ａの上に配線４
９ａが形成され（図２０Ｉ）、絶縁被膜３８ｂの上に配
線４９ｂが形成される（図２０Ｊ）。

【０１５９】その後、外部端子５１が、配線４９ａと配
線４９ｂとを挟み込むように挿入される（図２０Ｋ）。
図２０Ｌは、図２０Ｋに示されるＬ−Ｌ’線に沿った断
面を示す。

【０１６０】ここで、絶縁樹脂の塗布は、マスク６８ａ
（図２０Ｍ）、マスク６８ｂ（図２０Ｎ）を用いてエッ
ジ７ａ、７ｂを形成する際に同時に行ってもよい。

【０１６１】ここで用いた導電ペーストは、溶剤揮発型
のものであり、圧電素子が脱分極する温度以下で導電性
能が得られるタイプのものである。

【０１６２】

【発明の効果】本発明の圧電スピーカによれば、振動板
がリニアに振幅可能となるように振動板が支持されてお
り、振動板とフレームとの間の空隙から空気が漏れるこ
とを防止し、振動板の振幅をより平坦に保つための支持
部材としてエッジが形成されている。これにより、従来
の圧電スピーカに比較して、より低い周波数帯域の音を
再生することが可能になる。

【０１６３】また、本発明の他の圧電スピーカによれ
ば、複数の振動板のそれぞれがリニアに振幅可能となる
ように複数の振動板が支持されている。これにより、面
形状による共振運動が複数の振動板に分散される。その
結果、音圧差の大きいピークディップが音響特性に現れ
ることが防止される。

【０１６４】本発明の圧電スピーカの製造方法によれ
ば、上述した構造を有する圧電スピーカを提供すること
が可能になる。

【０１６５】また、上述した構造を有する複数の圧電ス
ピーカを組み合わせることにより、音圧レベルが十分に
平坦なスピーカシステムを提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の圧電スピーカ１ａの構造
を示す平面図である。

【図２Ａ】振動板４ａ〜４ｄにシート８を貼付すること
によってエッジ７ａ、７ｂを形成する例を説明するため
の図である。

【図２Ｂ】振動板４ａ〜４ｄとインナフレーム２ｂとの
空隙を樹脂で埋めることによってエッジ７ａを形成する
例を説明するための図である。

【図３Ａ】本発明の実施の形態の圧電スピーカ１ｂの構
造を示す平面図である。

【図３Ｂ】本発明の実施の形態の圧電スピーカ１ｃの構
造を示す平面図である。

【図４】本発明の実施の形態の圧電スピーカ１ｄの構造
を示す平面図である。

【図５】本発明の実施の形態の圧電スピーカ１ｅの構造
を示す平面図である。

【図６】圧電スピーカ１ａ（図１）のＪＩＳ箱における
音響特性を示す図である。

【図７】圧電スピーカ１ｅ（図５）のＪＩＳ箱における
音響特性を示す図である。

【図８】従来の圧電スピーカ（図２２）のＪＩＳ箱にお
ける音響特性を示す図である。

【図９Ａ】圧電スピーカ１ｆにおいて使用される蝶ダン
パの形状を示す図である。

【図９Ｂ】圧電スピーカ１ｇにおいて使用される蝶ダン
パの形状を示す図である。

【図１０】圧電スピーカ１ｈのＪＩＳ箱における音響特
性を示す図である。

【図１１】圧電スピーカ１ｉのＪＩＳ箱における音響特
性を示す図である。

【図１２】圧電スピーカ１ｆのＪＩＳ箱における音響特
性を示す図である。

【図１３】圧電スピーカ１ｇのＪＩＳ箱における音響特
性を示す図である。

【図１４Ａ】スピーカシステム１４０の外観を示す図で
ある。

【図１４Ｂ】スピーカシステム１４０における圧電スピ
ーカ１ｆ〜１ｉの接続関係を示す図である。

【図１５】スピーカシステム１４０のＪＩＳ箱における
音響特性を示す図である。

【図１６】圧電スピーカ１ｊにおいて使用される振動板
４ａ〜４ｄを示す図である。

【図１７】圧電スピーカ１ｊのＪＩＳ箱における音響特
性を示す図である。

【図１８】本発明の実施の形態の圧電スピーカ１ｋの構
造を示す平面図である。

【図１９】圧電スピーカ１ｋのＪＩＳ箱における音響特
性を示す図である。

【図２０Ａ】加工前の金属板２００の形状を示す図であ
る。

【図２０Ｂ】加工後の金属板２００の形状を示す図であ
る。

【図２０Ｃ】圧電素子３ｅ〜３ｉを配置した状態を示す
図である。

【図２０Ｄ】エッジ７ａ、７ｂを形成した状態を示す図
である。

【図２０Ｅ】絶縁被膜２８を形成した状態を示す図であ
る。

【図２０Ｆ】配線２９を形成した状態を示す図である。

【図２０Ｇ】絶縁被膜３８ａを形成した状態を示す図で
ある。

【図２０Ｈ】絶縁被膜３８ａを形成した状態を示す図で
ある。

【図２０Ｉ】配線４９ａを形成した状態を示す図であ
る。

【図２０Ｊ】配線４９ｂを形成した状態を示す図であ
る。

【図２０Ｋ】外部端子５１を挿入した状態を示す図であ
る。

【図２０Ｌ】図２０Ｋに示されるＬ−Ｌ’線に沿った断
面を示す図である。

【図２０Ｍ】マスク６８ａの形状を示す図である。

【図２０Ｎ】マスク６８ｂの形状を示す図である。

【図２１】加工後の金属板２００の形状を示す図であ
る。

【図２２】従来の圧電スピーカ２２０の構造を示す図で
ある。

【図２３】圧電スピーカ１ｍのＪＩＳ箱における音響特
性を示す図である。

【図２４】圧電スピーカ１ｎのＪＩＳ箱における音響特
性を示す図である。

【符号の説明】

１ａ〜１ｋ、１ｍ〜１ｎ 圧電スピーカ ２ａ アウタフレーム ２ｂ インナフレーム ３、３ａ〜３ｉ 圧電素子 ４ａ〜４ｄ 振動板 ５ａ〜５ｈ ダンパ ６ａ〜６ｄ ダンパ ７ａ、７ｂ エッジ ８ シート ９ 高分子樹脂 １２ フレーム １３ 圧電素子 １４ 振動板 １６ａ〜１６ｄ ダンパ １７ エッジ １４０ スピーカシステム

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年６月１９日（２０００．６．１
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電スピーカ
は、フレームと、振動板と、前記振動板の上に配置され
た圧電素子と、前記フレームと前記振動板とに接続さ
れ、前記振動板がリニアに振幅可能となるように前記振
動板を支持するダンパと、前記振動板と前記フレームと
の間の空隙を埋めるように形成されたエッジとを備え、
前記振動板、前記ダンパ及び前記エッジが同一平面上に
形成されたことを特徴としており、これにより、上記目
的が達成される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】本発明の他の圧電スピーカは、フレーム
と、複数の振動板と、前記複数の振動板の上に配置され
た少なくとも１つの圧電素子と、前記フレームと前記複
数の振動板とに接続され、前記複数の振動板のそれぞれ
がリニアに振幅可能となるように前記複数の振動板を支
持する複数のダンパと、前記複数の振動板と前記フレー
ムとの間の空隙を埋めるように形成されたエッジとを備
え、前記複数の振動板、前記複数のダンパ及び前記エッ
ジが同一平面上に形成されたことを特徴としており、こ
れにより、上記目的が達成される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】本発明の圧電スピーカの製造方法は、板を
加工することにより、フレームと、複数の振動板と、前
記フレームと前記複数の振動板とに接続され、前記複数
の振動板のそれぞれがリニアに振幅可能となるように前
記複数の振動板を支持する複数のダンパとを、前記複数
の振動板と前記複数のダンパとが同一平面上になるよう
に形成する工程と、前記複数の振動板の上に少なくとも
１つの圧電素子を配置する工程と、前記複数の振動板と
前記フレームとの間の空隙を埋めるエッジを前記同一平
面上に形成する工程とを包含しており、これにより、上
記目的が達成される。 ─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１０月５日（２０００．１０．
５）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電スピーカ
は、フレームと、振動板と、前記振動板の上に配置され
た圧電素子と、前記フレームと前記振動板とに接続さ
れ、前記振動板がリニアに振幅可能となるように前記振
動板を支持するダンパと、前記振動板と前記ダンパと前
記フレームとの間の空隙を埋めるように形成されたエッ
ジとを備え、前記振動板、前記ダンパ及び前記エッジが
同一平面上に形成されたことを特徴としており、これに
より、上記目的が達成される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１２】本発明の他の圧電スピーカは、フレーム
と、複数の振動板と、前記複数の振動板の上に配置され
た少なくとも１つの圧電素子と、前記フレームと前記複
数の振動板とに接続され、前記複数の振動板のそれぞれ
がリニアに振幅可能となるように前記複数の振動板を支
持する複数のダンパと、前記複数の振動板と前記複数の
ダンパと前記フレームとの間の空隙を埋めるように形成
されたエッジとを備え、前記複数の振動板、前記複数の
ダンパ及び前記エッジが同一平面上に形成されたことを
特徴としており、これにより、上記目的が達成される。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２１】本発明の圧電スピーカの製造方法は、板を
加工することにより、フレームと、複数の振動板と、前
記フレームと前記複数の振動板とに接続され、前記複数
の振動板のそれぞれがリニアに振幅可能となるように前
記複数の振動板を支持する複数のダンパとを、前記複数
の振動板と前記複数のダンパとが同一平面上になるよう
に形成する工程と、前記複数の振動板の上に少なくとも
１つの圧電素子を配置する工程と、前記複数の振動板と
前記複数のダンパと前記フレームとの間の空隙を埋める
エッジを前記同一平面上に形成する工程とを包含してお
り、これにより、上記目的が達成される。

フロントページの続き Ｆターム(参考） 5D004 AA02 CC01 CC06 CD02 CD07 DD01 5D016 AA03 EC22 FA01 5D018 AA10

Claims (21)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレームと、 振動板と、 前記振動板の上に配置された圧電素子と、 前記フレームと前記振動板とに接続され、前記振動板が
   リニアに振幅可能となるように前記振動板を支持するダ
   ンパと、 前記振動板と前記フレームとの間の空隙から空気が漏れ
   ることを防止するように形成されたエッジとを備えた圧
   電スピーカ。
2. 【請求項２】 フレームと、 複数の振動板と、 前記複数の振動板の上に配置された少なくとも１つの圧
   電素子と、 前記フレームと前記複数の振動板とに接続され、前記複
   数の振動板のそれぞれがリニアに振幅可能となるように
   前記複数の振動板を支持する複数のダンパと、前記複数
   の振動板と前記フレームとの間の空隙から空気が漏れる
   ことを防止するように形成されたエッジとを備えた圧電
   スピーカ。
3. 【請求項３】 前記少なくとも１つの圧電素子は、第１
   の圧電素子と複数の第２の圧電素子とを含み、前記第１
   の圧電素子は、前記複数の振動板に振動を伝達し、前記
   複数の第２の圧電素子のそれぞれは、前記複数の振動板
   のうち対応する１つに振動を伝達する、請求項２に記載
   の圧電スピーカ。
4. 【請求項４】 前記複数の振動板の少なくとも一部の面
   には樹脂が形成されている、請求項２に記載の圧電スピ
   ーカ。
5. 【請求項５】 前記樹脂と、前記エッジを形成するため
   に使用される樹脂とには共通の樹脂が使用される、請求
   項４に記載の圧電スピーカ。
6. 【請求項６】 前記複数のダンパは、異なる物理特性を
   有する複数の部分を含む、請求項２に記載の圧電スピー
   カ。
7. 【請求項７】 前記エッジは、異なる物理特性を有する
   複数の部分を含む、請求項２に記載の圧電スピーカ。
8. 【請求項８】 前記複数の振動板は、互いに異なる重量
   を有する、請求項２に記載の圧電スピーカ。
9. 【請求項９】 前記複数の振動板には、互いに異なる厚
   さの樹脂が形成されている、請求項８に記載の圧電スピ
   ーカ。
10. 【請求項１０】 前記複数の振動板は、互いに異なる厚
    さを有している、請求項８に記載の圧電スピーカ。
11. 【請求項１１】 板を加工することにより、フレーム
    と、複数の振動板と、前記フレームと前記複数の振動板
    とに接続され、前記複数の振動板のそれぞれがリニアに
    振幅可能となるように前記複数の振動板を支持する複数
    のダンパとを形成する工程と、 前記複数の振動板の上に少なくとも１つの圧電素子を配
    置する工程と、 前記複数の振動板と前記フレームとの間の空隙から空気
    が漏れることを防止するエッジを形成する工程とを包含
    する、圧電スピーカの製造方法。
12. 【請求項１２】 前記エッジは、前記複数の振動板にシ
    ートを貼付することによって形成される、請求項１１に
    記載の圧電スピーカの製造方法。
13. 【請求項１３】 前記シートは、弾性を有するゴムの薄
    膜フィルムである、請求項１２に記載の圧電スピーカの
    製造方法。
14. 【請求項１４】 前記シートは、弾性を有する織布また
    は不織布にゴム弾性を有する樹脂を含浸またはコートし
    て目止めを行ったものである、請求項１２に記載の圧電
    スピーカの製造方法。
15. 【請求項１５】 前記エッジは、液状の高分子樹脂の表
    面張力による毛細管現象を利用して、前記複数の振動板
    と前記フレームとの間の前記空隙に前記高分子樹脂を保
    持することによって形成される、請求項１１に記載の圧
    電スピーカの製造方法。
16. 【請求項１６】 前記高分子樹脂は、溶剤揮発硬化型、
    二液以上の混合反応硬化型および低温反応型のいずれか
    の樹脂である、請求項１５に記載の圧電スピーカの製造
    方法。
17. 【請求項１７】 前記高分子樹脂は、ディッピング法ま
    たはスピンコート法を用いて前記空隙に保持される、請
    求項１５に記載の圧電スピーカの製造方法。
18. 【請求項１８】 前記エッジを形成する工程の前に、前
    記複数の振動板と前記高分子樹脂との接着性を向上させ
    る工程をさらに包含する、請求項１５に記載の圧電スピ
    ーカの製造方法。
19. 【請求項１９】 前記少なくとも１つの圧電素子を電気
    的に接続する工程をさらに包含する、請求項１１に記載
    の圧電スピーカの製造方法。
20. 【請求項２０】 複数の圧電スピーカを備えたスピーカ
    システムであって、前記複数の圧電スピーカのそれぞれ
    は、請求項４に記載の圧電スピーカである、スピーカシ
    ステム。
21. 【請求項２１】 前記複数の圧電スピーカは、ピークデ
    ィップを互いに補完しあうように異なる音響特性を有し
    ている、請求項２０に記載のスピーカシステム。