JP2012216908A - 発振装置及び電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】発振装置の設計を容易にする。
【解決手段】圧電振動子２０は、振動部材１０の一面に設けられている。支持部材４０は、バネ部材３０を介して振動部材１０を支持している。バネ部材３０は機械要素としてのバネである。配線７０，７２は、バネ部材３０とは別に設けられており、圧電振動子２０に駆動信号を伝達する。このため、バネ部材３０が信号伝達経路をかねている場合と比較して、バネ部材３０のバネ定数や配置位置の自由度が向上する。従って、バネ部材３０のバネ定数や配置位置を適切な状態にすることにより、振動部材１０及び圧電振動子２０が振動しているときに支持部材４０が振動要素になることを抑制できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、発振装置及び電子機器に関する。

圧電体を利用した発振装置は、例えばスピーカの発振源として使用されている。例えば特許文献１には、圧電体および振動板を導電性バネ状体で背気室板上に支持することにより、ハンダを用いずにリードと圧電体とを接続することが記載されている。

なお、特許文献２及び特許文献３には、共振バネを用いて振動板をケースの底板に取り付け、さらに振動板を振動させるアクチュエータをケースの底板に取り付けることが記載されている。特許文献４には、振動板と駆動部とサスペンションにより構成されるスピーカが開示されている。駆動部は、コイルを有しており、このコイルに生じる磁力によって振動板を振動させる。

特開昭６０−９８７９５号公報 特開２００８−９２４３０号公報 特開平１１−２２５３８４号公報 国際公開第２００７／０３４７８１号パンフレット

近年、電子機器の筐体は、樹脂で形成される場合が多い。樹脂は金属と比較して剛性が低いため、筐体内の発振装置が振動すると、筐体も振動要素となる場合がある。このような場合、発振装置の発振周波数や振動振幅を所望の値にするためには、筐体の機械的特性まで含めて発振装置を設計する必要が出てくる。すなわち、発振装置の設計が難しくなる。

本発明の目的は、発振周波数や振動振幅を所望の値にするための設計が容易な発振装置及び電子機器を提供することにある。

本発明によれば、振動部材と、
前記振動部材の一面に設けられた圧電振動子と、
バネ部材を介して前記振動部材を支持する支持部材と、
前記バネ部材とは別に設けられ、前記圧電振動子に駆動信号を伝達する信号伝達経路と、
を備える発振装置が提供される。

本発明によれば、上記した発振装置を有する電子機器が提供される。

本発明によれば、発振装置において、発振周波数や振動振幅を所望の値にするための設計が容易になる。

第１の実施形態に係る発振装置の構成を示す図である。 図１に示した発振装置を詳細に示す図である。 図２に示した発振装置を電子機器に取り付けた状態を示す図である。 図３に示した電子機器の機械回路図である。 第２の実施形態に係る発振装置の構成を示す断面図である。 第３の実施形態に係る発振装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る発振装置の構成を示す図である。この発振装置は、振動部材１０、圧電振動子２０、支持部材４０、及び信号伝達経路（配線７０，７２）を有している。圧電振動子２０は、振動部材１０の一面に設けられている。支持部材４０は、バネ部材３０を介して振動部材１０を支持している。バネ部材３０は機械要素としてのバネである。配線７０，７２は、バネ部材３０とは別に設けられており、圧電振動子２０に駆動信号を伝達する。

本実施形態では、配線７０，７２は、バネ部材３０とは別に設けられている。このため、バネ部材３０が信号伝達経路をかねている場合と比較して、バネ部材３０のバネ定数や配置位置の自由度が向上する。従って、バネ部材３０のバネ定数や配置位置を適切な状態にすることにより、振動部材１０及び圧電振動子２０が振動しているときに支持部材４０が振動要素になることを抑制できる。以下、発振装置について、実際の実装形式を示しつつ詳細に説明する。

図２は、図１に示した発振装置を詳細に示す図である。この発振装置は、振動部材１０、圧電振動子２０、バネ部材３０、支持部材４０、及び配線７０，７２の他に、フレーム４２、制御部５０、及び端子８０，８２を有している。

振動部材１０はシート状であり、圧電振動子２０から発生した振動によって振動する。また振動部材１０は、圧電振動子２０の基本共振周波数を調整する。機械振動子の基本共振周波数は、負荷重量と、コンプラインスに依存する。コンプラインスは振動子の機械剛性であるため、振動部材１０の剛性を制御することで、圧電振動子２０の基本共振周波数を制御できる。なお、振動部材１０の厚みは５μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。また、振動部材１０は、剛性を示す指標である縦弾性係数が１Ｇｐａ以上５００ＧＰａ以下であることが好ましい。振動部材１０の剛性が低すぎる場合や、高すぎる場合は、機械振動子として特性や信頼性を損なう可能性が出てくる。なお、振動部材１０を構成する材料は、金属や樹脂など、脆性材料である圧電振動子２０に対して高い弾性率を持つ材料であれば特に限定されないが、加工性やコストの観点からリン青銅やステンレスなどが好ましい。本実施形態において、振動部材１０は、バネ部材３０によってのみ、支持部材４０上に支持されている。

圧電振動子２０は、例えばＰＺＴなどの圧電セラミックスにより形成されている。ただし圧電振動子２０は、他の圧電材料により形成されていても良い。圧電振動子２０の平面形状は、振動部材１０の平面形状よりも小さい。

バネ部材３０は、本実施形態ではコイルバネである。バネ部材３０のバネ定数は、振動部材１０のバネ定数よりも小さいのが好ましい。バネ部材３０のバネ定数は、バネ部材３０の線径、材料、及び巻数の少なくとも一つを変更することにより、調整できる。バネ部材３０の材料は、例えばアルミニウムまたはチタンなどの軽金属や、樹脂材料である。

また本実施形態において、バネ部材３０は複数設けられている。バネ部材３０は、振動部材１０の中心を軸とした円周上に、等間隔で設けられるのが好ましい。これにより、振動部材１０及び圧電振動子２０の振動が安定になる。

支持部材４０は、筒の底面を塞いだ形状を有しており、開口４４を有している。支持部材４０は、剛性が高い材料、例えばニッケル、鉄、コバルト、及び銅のいずれかを含む合金（一例として４２アロイ）、などの金属により形成されている。支持部材４０は、振動部材１０及び圧電振動子２０から、振動部材１０の振動方向に離間して配置されている。支持部材４０の平面形状は、振動部材１０及び圧電振動子２０の平面形状よりも大きい。そしてバネ部材３０は、振動部材１０の振動方向に伸び縮みする向きに配置されている。

フレーム４２は、筒の底面を塞いだ形状を有している。フレーム４２の中には、支持部材４０、バネ部材３０、振動部材１０、及び圧電振動子２０が配置されている。本実施形態では、フレーム４２は樹脂製である。そして支持部材４０は、縁がフレーム４２の内壁に埋め込まれている。このようにして、支持部材４０は、フレーム４２に固定される。

またフレーム４２の底面の外面には、端子８０，８２が設けられている。端子８０には配線７０の一端が接続しており、端子８２には配線７２の一端が接続している。配線７０の他端は、圧電振動子２０のうち振動部材１０とは逆側の面に形成された電極に接続しており、配線７２の他端は、振動部材１０に接続している。本実施形態では、振動部材１０は金属製であるため、配線７２は、振動部材１０を介して圧電振動子２０に駆動信号を入力することができる。

そして端子８０，８２には、制御部５０から駆動信号が入力される。制御部５０は、外部から入力された音声データ（原信号）を変調してパラメトリックスピーカ用の変調データを生成し、このデータに基づいて駆動信号を生成する。

図３は、図２に示した発振装置を電子機器に取り付けた状態を示す図である。この図に示す例において、発振装置は、電子機器の筐体６０の内壁に取り付けられる。詳細には、フレーム４２の上端面が、筐体６０の内壁に取り付けられる。筐体６０には、音孔６２が設けられている。そしてフレーム４２は、平面視で音孔６２を内側に含んでいる。このため、音孔６２は振動部材１０及び圧電振動子２０と対向し、振動部材１０及び圧電振動子２０が発振した音波は、音孔６２を介して筐体６０の外部に放射される。

次に、本実施形態の作用及び効果について、図４を用いて説明する。図４は、図３に示した電子機器の機械回路図である。筐体６０、支持部材４０及びフレーム４２、バネ部材３０、並びに振動部材１０及び圧電振動子２０は、それぞれ質量ｍ_ｎ、バネ定数ｋ_ｎ、及び機械損失係数Ｃ_ｎ有しており、また損失を起こしつつ振動を伝達する。また、振動部材１０及び圧電振動子２０で発生した振動は、バネ部材３０，支持部材４０及びフレーム４２、並びに筐体６０に、この順に伝達する。

ここで本実施形態では、配線７０，７２は、バネ部材３０とは別に設けられている。このため、バネ部材３０が信号伝達経路を兼ねている場合と比較して、バネ部材３０のバネ定数や配置位置の自由度が向上する。従って、バネ部材３０のバネ定数や配置位置を適切な状態にすることにより、振動部材１０及び圧電振動子２０が振動しているときに支持部材４０が振動要素になることを抑制できる。例えば、バネ部材３０のバネ定数ｋ_２を振動部材１０のバネ定数ｋ_１よりも小さくすると、振動部材１０及び圧電振動子２０で生じた振動が支持部材４０に伝わることを抑制できるため、上記した効果を得ることができる。この場合、発振装置を設計するときに、支持部材４０、フレーム４２、及び筐体６０を考慮する必要がなくなるため、発振装置の設計が容易になる。

（第２の実施形態）
図５は、第２の実施形態に係る発振装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る発振装置は、以下の点を除いて、第１の実施形態に係る発振装置と同様の構成である。

本実施形態において、バネ部材３０は、一端が振動部材１０の端面に、他端がフレーム４２の筒部分の内壁に、それぞれ取り付けられている。また、図１に示した支持部材４０が設けられていない。すなわち本実施形態では、フレーム４２が、バネ部材３０を介して振動部材１０及び圧電振動子２０を支持する。そしてフレーム４２のうち振動部材１０及び圧電振動子２０を支持している部分は、振動部材１０から、振動部材１０の振動方向に対して直角な方向に離間して配置されている。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、バネ部材３０が振動部材１０の振動方向と交わる方向に配置されているため、バネ部材３０を、振動部材１０の一部と見なすことができる。従って、発振装置の設計がさらに容易になる。

（第３の実施形態）
図６は、第３の実施形態に係る発振装置の構成を示す断面図である。本実施形態に係る発振装置は、バネ部材３０がコイルバネではなく板バネである点を除いて、第１の実施形態に係る発振装置と同様の構成である。

本実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。なお、第２の実施形態において、バネ部材３０を板バネとしてもよい。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 振動部材
２０ 圧電振動子
３０ バネ部材
４０ 支持部材
４２ フレーム
４４ 開口
５０ 制御部
６０ 筐体
６２ 音孔
７０ 配線
７２ 配線
８０ 端子
８２ 端子

Claims (7)

1. 振動部材と、
   前記振動部材の一面に設けられた圧電振動子と、
   バネ部材を介して前記振動部材を支持する支持部材と、
   前記バネ部材とは別に設けられ、前記圧電振動子に駆動信号を伝達する信号伝達経路と、
   を備える発振装置。
2. 請求項１に記載の発振装置において、
   前記バネ部材のバネ定数は、前記振動部材のバネ定数よりも小さい発振装置。
3. 請求項１又は２に記載の発振装置において、
   前記支持部材は金属製である発振装置。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の発振装置において、
   前記支持部材は、前記振動部材から、当該振動部材の振動方向に離間して配置されている発振装置。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の発振装置において、
   前記支持部材は、前記振動部材から、前記振動部材の振動方向に対して直角な方向に離間して配置されている発振装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の発振装置において、
   前記バネ部材はコイルバネまたは板バネである発振装置。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の発振装置を有する電子機器。

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