JP3489509B2 - 電気音響変換器 - Google Patents
電気音響変換器Info
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-
- E—FIXED CONSTRUCTIONS
- E04—BUILDING
- E04F—FINISHING WORK ON BUILDINGS, e.g. STAIRS, FLOORS
- E04F21/00—Implements for finishing work on buildings
- E04F21/0007—Implements for finishing work on buildings for mounting doors, windows or frames; their fitting
- E04F21/0023—Implements for finishing work on buildings for mounting doors, windows or frames; their fitting for mounting door leaves, window sashes or the like
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
- H04R31/00—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor
- H04R31/003—Apparatus or processes specially adapted for the manufacture of transducers or diaphragms therefor for diaphragms or their outer suspension
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- H04R7/00—Diaphragms for electromechanical transducers; Cones
- H04R7/16—Mounting or tensioning of diaphragms or cones
- H04R7/18—Mounting or tensioning of diaphragms or cones at the periphery
- H04R7/20—Securing diaphragm or cone resiliently to support by flexible material, springs, cords, or strands
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は圧電受話器，圧電サ
ウンダ，圧電スピーカ，圧電ブザーなどの電気音響変換
器、特に圧電振動板の支持方法に関するものである。
ウンダ，圧電スピーカ，圧電ブザーなどの電気音響変換
器、特に圧電振動板の支持方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、携帯電話機などにおいて、圧電受
話器として電気音響変換器が広く用いられている。この
種の電気音響変換器は、例えば特開平７−１０７５９３
号公報，特開平７−２０３５９０号公報に記載のよう
に、円形の圧電セラミック板の片面電極に円形の金属板
を貼り付けてユニモルフ型振動板を構成し、この振動板
の周縁部を円形のケースの中に支持し、ケースの開口部
をカバーで閉鎖した構造のものが一般的である。
話器として電気音響変換器が広く用いられている。この
種の電気音響変換器は、例えば特開平７−１０７５９３
号公報，特開平７−２０３５９０号公報に記載のよう
に、円形の圧電セラミック板の片面電極に円形の金属板
を貼り付けてユニモルフ型振動板を構成し、この振動板
の周縁部を円形のケースの中に支持し、ケースの開口部
をカバーで閉鎖した構造のものが一般的である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電気音響変換器の場合、振動板の形状が円形であり、し
かもその周囲全周が拘束されているため、図１の（ａ）
のように、最大変位点Ｐが中心点だけになり、変位体積
が小さい。この変位体積は空気を動かすエネルギーとな
るので、入力エネルギーのわりに音圧が低いという問題
がある。
電気音響変換器の場合、振動板の形状が円形であり、し
かもその周囲全周が拘束されているため、図１の（ａ）
のように、最大変位点Ｐが中心点だけになり、変位体積
が小さい。この変位体積は空気を動かすエネルギーとな
るので、入力エネルギーのわりに音圧が低いという問題
がある。
【０００４】そこで、本発明の目的は、高い音圧レベル
を有する電気音響変換器を得ることにある。
を有する電気音響変換器を得ることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に記載の発明は、長方形の金属板の少なく
とも片面に、表裏面に電極を有する長方形の圧電板の片
面電極を接着して構成された振動板と、上記振動板の短
辺側の２辺を支持する支持部を有する支持体とを備え、
上記振動板の短辺側の２辺が上記支持部に対して硬化後
のヤング率が４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2
の接着剤で固定されるとともに、振動板の長辺側の２辺
と支持体との隙間が弾性封止剤で封止され、上記金属板
と圧電板の他面電極との間に所定の電気信号を入力する
ことにより、振動板をその短辺側の２辺を支点として長
さ方向ベンディングモードで屈曲振動させるようにした
電気音響変換器を提供する。
め、請求項１に記載の発明は、長方形の金属板の少なく
とも片面に、表裏面に電極を有する長方形の圧電板の片
面電極を接着して構成された振動板と、上記振動板の短
辺側の２辺を支持する支持部を有する支持体とを備え、
上記振動板の短辺側の２辺が上記支持部に対して硬化後
のヤング率が４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2
の接着剤で固定されるとともに、振動板の長辺側の２辺
と支持体との隙間が弾性封止剤で封止され、上記金属板
と圧電板の他面電極との間に所定の電気信号を入力する
ことにより、振動板をその短辺側の２辺を支点として長
さ方向ベンディングモードで屈曲振動させるようにした
電気音響変換器を提供する。
【０００６】本発明では長方形の振動板の短辺側の２辺
を支持体の支持部に固定し、長辺側の２辺と支持体との
隙間を弾性封止剤で封止している。金属板と圧電板の他
面電極との間に所定の電気信号を入力すると、振動板は
長さ方向ベンディングモードで屈曲変形する。すなわ
ち、振動板は支持体に固定された長さ方向両端部を支点
として上下に振動し、振動板の長辺側の２辺は弾性封止
剤で弾性的に封止されているので、振動板の変位を阻害
しない。
を支持体の支持部に固定し、長辺側の２辺と支持体との
隙間を弾性封止剤で封止している。金属板と圧電板の他
面電極との間に所定の電気信号を入力すると、振動板は
長さ方向ベンディングモードで屈曲変形する。すなわ
ち、振動板は支持体に固定された長さ方向両端部を支点
として上下に振動し、振動板の長辺側の２辺は弾性封止
剤で弾性的に封止されているので、振動板の変位を阻害
しない。
【０００７】円板状の振動板では、図１の（ａ）のよう
に、その周縁部が支持体などで固定されるため、最大変
位点Ｐが中心点だけになり、変位体積が小さい。これに
対し、長方形の振動板では、図１の（ｂ）に示すよう
に、最大変位点Ｐが振動板の長さ方向の中心線に沿って
存在するので、変位体積が円板状の振動板に比べて大き
くなり、音圧を高めることができる。逆に、同一の音圧
を得る場合には、長方形の振動板では円板状の振動板に
比べて小型化が可能である。
に、その周縁部が支持体などで固定されるため、最大変
位点Ｐが中心点だけになり、変位体積が小さい。これに
対し、長方形の振動板では、図１の（ｂ）に示すよう
に、最大変位点Ｐが振動板の長さ方向の中心線に沿って
存在するので、変位体積が円板状の振動板に比べて大き
くなり、音圧を高めることができる。逆に、同一の音圧
を得る場合には、長方形の振動板では円板状の振動板に
比べて小型化が可能である。
【０００８】一般に固定用として用いられるエポキシ系
接着剤の場合、硬化後のヤング率は１０7 〜１０8 Ｎ／
ｍ2 程度である。そのため、このような硬い接着剤で振
動板の長さ方向両端部を支持体に固定すると、振動板の
長さ方向両端部が強く拘束され、変位体積を大きくでき
ない。一方、硬化後のヤング率が４．０×１０4 Ｎ／ｍ
2 未満の柔らかい接着剤で接着すると、振動板全体がい
わば自由状態に近い形で振動することとなる。自由状態
では、振動板はその長さ方向両端から全長の約１／６の
箇所をノード点として振動するので、変位体積を大きく
できない。
接着剤の場合、硬化後のヤング率は１０7 〜１０8 Ｎ／
ｍ2 程度である。そのため、このような硬い接着剤で振
動板の長さ方向両端部を支持体に固定すると、振動板の
長さ方向両端部が強く拘束され、変位体積を大きくでき
ない。一方、硬化後のヤング率が４．０×１０4 Ｎ／ｍ
2 未満の柔らかい接着剤で接着すると、振動板全体がい
わば自由状態に近い形で振動することとなる。自由状態
では、振動板はその長さ方向両端から全長の約１／６の
箇所をノード点として振動するので、変位体積を大きく
できない。
【０００９】図２は接着剤の硬化後のヤング率と振動板
の変位体積との関係を示す図である。なお、振動板の長
辺側の２辺は自由状態とした。また、印加される電気信
号は非共振領域の電圧信号とした。図２から明らかなよ
うに、接着剤の硬化後のヤング率が４．０×１０4 Ｎ／
ｍ2〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 であれば、変位体積が非
常に大きいが、５．０×１０ 6 Ｎ／ｍ2 を越えると、変
位体積が急激に低下することがわかる。
の変位体積との関係を示す図である。なお、振動板の長
辺側の２辺は自由状態とした。また、印加される電気信
号は非共振領域の電圧信号とした。図２から明らかなよ
うに、接着剤の硬化後のヤング率が４．０×１０4 Ｎ／
ｍ2〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 であれば、変位体積が非
常に大きいが、５．０×１０ 6 Ｎ／ｍ2 を越えると、変
位体積が急激に低下することがわかる。
【００１０】そこで、本発明では、振動板の長さ方向両
端部を支持体に固定するために使用する接着剤の硬化後
のヤング率を４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2
としている。振動板は長さ方向両端部を支点として長さ
方向ベンディングモードで振動するが、硬化後のヤング
率が４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 の接着剤
で接着すると、その時の変位体積を両端部を拘束した場
合や自由状態の場合に比べて大きくすることができる。
したがって、大きな音圧を得ることができる。
端部を支持体に固定するために使用する接着剤の硬化後
のヤング率を４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2
としている。振動板は長さ方向両端部を支点として長さ
方向ベンディングモードで振動するが、硬化後のヤング
率が４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 の接着剤
で接着すると、その時の変位体積を両端部を拘束した場
合や自由状態の場合に比べて大きくすることができる。
したがって、大きな音圧を得ることができる。
【００１１】図３は弾性封止剤の硬化後のヤング率と振
動板の変位体積との関係を示す図である。ここでは、振
動板の短辺側の２辺を硬化後のヤング率が４×１０5 Ｎ
／ｍ2と４×１０9 Ｎ／ｍ2 の２種類の接着剤で固定し
た。また、印加される電気信号は非共振領域の電圧信号
とした。図３から明らかなように、封止剤の硬化後のヤ
ング率が５．０×１０6 Ｎ／ｍ2以下であれば、変位体
積が非常に大きいが、５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 を越える
と、変位体積が急激に低下することがわかる。なお、封
止剤の硬化後のヤング率が４×１０5 Ｎ／ｍ2 より小さ
くても、変位体積での変化はない。
動板の変位体積との関係を示す図である。ここでは、振
動板の短辺側の２辺を硬化後のヤング率が４×１０5 Ｎ
／ｍ2と４×１０9 Ｎ／ｍ2 の２種類の接着剤で固定し
た。また、印加される電気信号は非共振領域の電圧信号
とした。図３から明らかなように、封止剤の硬化後のヤ
ング率が５．０×１０6 Ｎ／ｍ2以下であれば、変位体
積が非常に大きいが、５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 を越える
と、変位体積が急激に低下することがわかる。なお、封
止剤の硬化後のヤング率が４×１０5 Ｎ／ｍ2 より小さ
くても、変位体積での変化はない。
【００１２】そこで、請求項２では、振動板の幅方向両
端部と支持体との隙間を封止する弾性封止剤の硬化後の
ヤング率を５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 以下としている。す
なわち、弾性封止剤は振動板の表側と裏側の空気の出入
りを防止するためだけのものであり、振動板の長さ方向
ベンディングモードでの変位をできるだけ拘束しない方
がよいので、弾性封止剤のヤング率をできるだけ小さく
したものである。なお、接着剤のヤング率を弾性封止剤
のヤング率より大きくする方が、長さ方向ベンディング
モードで屈曲振動させる場合に、望ましい特性が得られ
る。
端部と支持体との隙間を封止する弾性封止剤の硬化後の
ヤング率を５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 以下としている。す
なわち、弾性封止剤は振動板の表側と裏側の空気の出入
りを防止するためだけのものであり、振動板の長さ方向
ベンディングモードでの変位をできるだけ拘束しない方
がよいので、弾性封止剤のヤング率をできるだけ小さく
したものである。なお、接着剤のヤング率を弾性封止剤
のヤング率より大きくする方が、長さ方向ベンディング
モードで屈曲振動させる場合に、望ましい特性が得られ
る。
【００１３】
【発明の実施の形態】図４，図５は本発明を圧電受話器
に適用した第１実施例を示す。この圧電受話器は、大
略、ユニモルフ型の振動板１と支持体であるケース１０
とで構成されている。なお、図示しないが、ケース１０
の上側に適宜カバーを装着し、ケース１０とカバーとに
よって振動板１を覆ってもよい。
に適用した第１実施例を示す。この圧電受話器は、大
略、ユニモルフ型の振動板１と支持体であるケース１０
とで構成されている。なお、図示しないが、ケース１０
の上側に適宜カバーを装着し、ケース１０とカバーとに
よって振動板１を覆ってもよい。
【００１４】振動板１は、図６に示すように、表裏面に
薄膜または厚膜の電極２ａ，２ｂを有し、厚み方向に分
極処理された長方形の圧電板２と、圧電板２と幅寸法が
同一で長さ寸法がやや長い長方形に形成され、圧電板２
の裏面電極２ｂに導電性接着剤などを介して対面接着さ
れた金属板３とで構成されている。なお、裏面電極２ｂ
を省略し、金属板３を圧電板２の裏面に導電性接着剤な
どを介して直接接合することで、裏面電極２ｂを省略し
てもよい。この実施例では、圧電板２が金属板３に対し
て長さ方向の一辺側へ偏った位置に接着されており、金
属板３の長さ方向の他辺側には金属板３が露出した露出
部３ａを有する。
薄膜または厚膜の電極２ａ，２ｂを有し、厚み方向に分
極処理された長方形の圧電板２と、圧電板２と幅寸法が
同一で長さ寸法がやや長い長方形に形成され、圧電板２
の裏面電極２ｂに導電性接着剤などを介して対面接着さ
れた金属板３とで構成されている。なお、裏面電極２ｂ
を省略し、金属板３を圧電板２の裏面に導電性接着剤な
どを介して直接接合することで、裏面電極２ｂを省略し
てもよい。この実施例では、圧電板２が金属板３に対し
て長さ方向の一辺側へ偏った位置に接着されており、金
属板３の長さ方向の他辺側には金属板３が露出した露出
部３ａを有する。
【００１５】圧電板２としては、例えばＰＺＴなどの圧
電セラミックスが用いられる。また、金属板３は良導電
性とバネ弾性とを兼ね備えた材料が望ましく、特にヤン
グ率が圧電板２と近い材料が望ましい。そのため、例え
ばリン青銅，４２Ｎｉなどが用いられる。なお、金属板
３が４２Ｎｉの場合には、セラミック（ＰＺＴ等）と熱
膨張係数が近いので、より信頼性の高いものが得られ
る。
電セラミックスが用いられる。また、金属板３は良導電
性とバネ弾性とを兼ね備えた材料が望ましく、特にヤン
グ率が圧電板２と近い材料が望ましい。そのため、例え
ばリン青銅，４２Ｎｉなどが用いられる。なお、金属板
３が４２Ｎｉの場合には、セラミック（ＰＺＴ等）と熱
膨張係数が近いので、より信頼性の高いものが得られ
る。
【００１６】上記振動板１は次のような工程で製造する
ことができる。まず、セラミックグリーンシートから打
ち抜き金型によって矩形状の親基板を打ち抜き、この親
基板に対して電極形成、分極などの作業を行なった後、
親基板を金属板の母板に導電性接着剤などで接着する。
そして、接着された親基板と母金属板とをダイサーなど
を用いて縦横のカットラインで矩形状にカットし、振動
板を得る。このように、振動板１を矩形状とすること
で、材料効率、生産効率がよく、設備コストを削減でき
るという利点がある。
ことができる。まず、セラミックグリーンシートから打
ち抜き金型によって矩形状の親基板を打ち抜き、この親
基板に対して電極形成、分極などの作業を行なった後、
親基板を金属板の母板に導電性接着剤などで接着する。
そして、接着された親基板と母金属板とをダイサーなど
を用いて縦横のカットラインで矩形状にカットし、振動
板を得る。このように、振動板１を矩形状とすること
で、材料効率、生産効率がよく、設備コストを削減でき
るという利点がある。
【００１７】上記振動板１は、その周辺部がケース１０
に支持されている。すなわち、ケース１０はセラミック
スまたは樹脂などの絶縁性材料で底壁部１１と４つの側
壁部１２，１３とを持つ長方形の箱型に形成されてい
る。ケース１０を樹脂で構成する場合には、ＬＣＰ（液
晶ポリマー），ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレ
ン），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），エポキ
シなどの耐熱樹脂が望ましい。なお、底壁部１１の中央
部には放音孔１４が形成されている。
に支持されている。すなわち、ケース１０はセラミック
スまたは樹脂などの絶縁性材料で底壁部１１と４つの側
壁部１２，１３とを持つ長方形の箱型に形成されてい
る。ケース１０を樹脂で構成する場合には、ＬＣＰ（液
晶ポリマー），ＳＰＳ（シンジオタクチックポリスチレ
ン），ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド），エポキ
シなどの耐熱樹脂が望ましい。なお、底壁部１１の中央
部には放音孔１４が形成されている。
【００１８】振動板１はその金属板３が底壁部１１と対
面するように、振動板１の短辺側の２辺がケース１０の
短辺側の側壁部（支持部）１２に載せられ、接着剤４で
固定されている。この接着剤４の硬化後のヤング率は
４．０×１０4 〜５．０×１０6Ｎ／ｍ2 に調整されて
おり、具体的にはウレタン系，シリコーン系などの硬化
状態で弾性を有する接着剤で構成されている。振動板１
の短辺側の２辺をケース１０の支持部１２に固定した状
態で、振動板１の長辺側の２辺とケース１０の長辺側の
側壁部１３との間に隙間δが空いており、この隙間δは
弾性封止剤５で封止されている。この弾性封止剤５も、
その硬化後のヤング率が５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 以下の
柔弾性を有する材料で構成され、具体的にはシリコーン
ゴムなどの材料が用いられる。上記のように振動板１を
ケース１０に取り付けることで、ケース１０と振動板１
との間には共鳴室６が形成される。
面するように、振動板１の短辺側の２辺がケース１０の
短辺側の側壁部（支持部）１２に載せられ、接着剤４で
固定されている。この接着剤４の硬化後のヤング率は
４．０×１０4 〜５．０×１０6Ｎ／ｍ2 に調整されて
おり、具体的にはウレタン系，シリコーン系などの硬化
状態で弾性を有する接着剤で構成されている。振動板１
の短辺側の２辺をケース１０の支持部１２に固定した状
態で、振動板１の長辺側の２辺とケース１０の長辺側の
側壁部１３との間に隙間δが空いており、この隙間δは
弾性封止剤５で封止されている。この弾性封止剤５も、
その硬化後のヤング率が５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 以下の
柔弾性を有する材料で構成され、具体的にはシリコーン
ゴムなどの材料が用いられる。上記のように振動板１を
ケース１０に取り付けることで、ケース１０と振動板１
との間には共鳴室６が形成される。
【００１９】金属板３と圧電板２の表面電極２ａにはリ
ード線７，８が接続され、これらリード線７，８はケー
ス１０の外部へ導出され、矩形波信号または正弦波信号
を発生する電源９と接続されている。リード線７，８間
に矩形波信号または正弦波信号を印加すると、振動板１
はその長さ方向両端部（短辺側の２辺）を支点として長
さ方向ベンディングモードで振動する。そして、共鳴室
６で共鳴させた上、放音孔１４から外部へ音が放出され
る。
ード線７，８が接続され、これらリード線７，８はケー
ス１０の外部へ導出され、矩形波信号または正弦波信号
を発生する電源９と接続されている。リード線７，８間
に矩形波信号または正弦波信号を印加すると、振動板１
はその長さ方向両端部（短辺側の２辺）を支点として長
さ方向ベンディングモードで振動する。そして、共鳴室
６で共鳴させた上、放音孔１４から外部へ音が放出され
る。
【００２０】金属板３と圧電板２の表面電極２ａとを外
部へ接続する方法としては、上記のようなリード線７，
８を用いる方法の他、ケース１０に２つの導電部を予め
設けておき、金属板３と圧電板２の表面電極２ａとをそ
れぞれ導電ペーストを用いて導電部に接続するようにし
てもよい。特に、実施例のように振動板１の長さ方向一
端部に金属板３の露出部３ａを設け、金属板３をケース
１０の底壁部１１側に向けて固定した場合には、圧電板
２の表面電極２ａと金属板３の露出部３ａとが上側に露
出するので、露出部３ａとケース１０の導電部との接
続、および表面電極２ａとケース１０の導電部との接続
を導電ペーストを用いて簡単に行なうことができる利点
がある。
部へ接続する方法としては、上記のようなリード線７，
８を用いる方法の他、ケース１０に２つの導電部を予め
設けておき、金属板３と圧電板２の表面電極２ａとをそ
れぞれ導電ペーストを用いて導電部に接続するようにし
てもよい。特に、実施例のように振動板１の長さ方向一
端部に金属板３の露出部３ａを設け、金属板３をケース
１０の底壁部１１側に向けて固定した場合には、圧電板
２の表面電極２ａと金属板３の露出部３ａとが上側に露
出するので、露出部３ａとケース１０の導電部との接
続、および表面電極２ａとケース１０の導電部との接続
を導電ペーストを用いて簡単に行なうことができる利点
がある。
【００２１】上記構成の圧電受話器の動作を以下に説明
する。リード線７，８の間に周波数信号を印加し、その
周波数を変化させてゆくと、図７に示すように周波数変
化に伴って音圧が変化する。そして、振動板１の共振周
波数ｆ1 になると、音圧ピークＰ1 が現れ、この音圧ピ
ークＰ1 より低周波側に、共鳴室６の共鳴による音圧ピ
ークＰ2 が現れる。
する。リード線７，８の間に周波数信号を印加し、その
周波数を変化させてゆくと、図７に示すように周波数変
化に伴って音圧が変化する。そして、振動板１の共振周
波数ｆ1 になると、音圧ピークＰ1 が現れ、この音圧ピ
ークＰ1 より低周波側に、共鳴室６の共鳴による音圧ピ
ークＰ2 が現れる。
【００２２】圧電受話器を振動板１の共振周波数以外の
非共振領域で使用する場合、接着剤４および弾性封止剤
５のヤング率によって、振動板１の変位体積は図２，図
３のように変化する。すなわち、接着剤４の硬化後のヤ
ング率を４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 と
し、弾性封止剤５の硬化後のヤング率を５．０×１０6
Ｎ／ｍ2 以下とすることで、最も大きな変位体積、つま
り最大の音圧を得ることができる。しかも、共鳴室６で
共鳴させることで、図７のように共振周波数より低周波
側に共鳴室６による音圧ピークＰ2 を得ることができる
ので、全体として高い音圧を広い帯域で得ることがで
き、圧電受話器として良好な特性を有する。
非共振領域で使用する場合、接着剤４および弾性封止剤
５のヤング率によって、振動板１の変位体積は図２，図
３のように変化する。すなわち、接着剤４の硬化後のヤ
ング率を４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 と
し、弾性封止剤５の硬化後のヤング率を５．０×１０6
Ｎ／ｍ2 以下とすることで、最も大きな変位体積、つま
り最大の音圧を得ることができる。しかも、共鳴室６で
共鳴させることで、図７のように共振周波数より低周波
側に共鳴室６による音圧ピークＰ2 を得ることができる
ので、全体として高い音圧を広い帯域で得ることがで
き、圧電受話器として良好な特性を有する。
【００２３】図８〜図１３は本発明を圧電ブザーに適用
した第２実施例を示す。この圧電ブザーは、ユニモルフ
型の振動板１とキャップ２０と基板３０とで構成されて
いる。振動板１は、図６と同様の構造よりなり、同一部
分には同一符号を付して重複説明を省略する。
した第２実施例を示す。この圧電ブザーは、ユニモルフ
型の振動板１とキャップ２０と基板３０とで構成されて
いる。振動板１は、図６と同様の構造よりなり、同一部
分には同一符号を付して重複説明を省略する。
【００２４】上記振動板１は、裏返しにしたキャップ２
０の内側に収納されている。すなわち、キャップ２０は
セラミックスまたは樹脂などの絶縁性材料で上壁部２０
ａと４つの側壁部２０ｂとを持つ箱型に形成され、対向
する２つの側壁部２０ｂの内側に振動板１の両端部を支
持する段差状の支持部２０ｃが一体に形成されている。
なお、支持部２０ｃの支持面はできるだけ小さい方が音
圧を向上させ、共振周波数を小さくできる。キャップ２
０を樹脂で構成する場合には、ＬＣＰ，ＳＰＳ，ＰＰ
Ｓ，エポキシなどの耐熱樹脂が望ましい。上壁部２０ａ
の中央部には放音孔２０ｄが形成され、対向する２つの
側壁部２０ｂの開口縁部には切欠部２０ｅが形成され、
残りの１つの側壁部２０ｂの開口縁部には制動孔２０ｆ
が形成されている。
０の内側に収納されている。すなわち、キャップ２０は
セラミックスまたは樹脂などの絶縁性材料で上壁部２０
ａと４つの側壁部２０ｂとを持つ箱型に形成され、対向
する２つの側壁部２０ｂの内側に振動板１の両端部を支
持する段差状の支持部２０ｃが一体に形成されている。
なお、支持部２０ｃの支持面はできるだけ小さい方が音
圧を向上させ、共振周波数を小さくできる。キャップ２
０を樹脂で構成する場合には、ＬＣＰ，ＳＰＳ，ＰＰ
Ｓ，エポキシなどの耐熱樹脂が望ましい。上壁部２０ａ
の中央部には放音孔２０ｄが形成され、対向する２つの
側壁部２０ｂの開口縁部には切欠部２０ｅが形成され、
残りの１つの側壁部２０ｂの開口縁部には制動孔２０ｆ
が形成されている。
【００２５】振動板１はその金属板３が上壁部２０ａと
対面するように、キャップ２０の内部に収納され、振動
板１の短辺側の２辺が支持部２０ｃに載せられ、接着剤
２１で固定されている。この接着剤２１にはエポキシ
系，ウレタン系，シリコーン系などの公知の絶縁性接着
剤を用いればよく、その硬化後のヤング率は４．０×１
０ 4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 に調整されている。振動
板１の短辺側の２辺をキャップ２０の支持部２０ｃに固
定した状態で、振動板１の長辺側の２辺はキャップ２０
の内面との間に僅かな隙間が空いており、この隙間は弾
性封止剤２２で封止されている。弾性封止剤２２は、そ
の硬化後のヤング率が５．０×１０6 Ｎ／ｍ 2 以下の柔
弾性を有する材料で構成され、具体的にはシリコーンゴ
ムなどの弾性材料が用いられる。これにより、振動板１
とキャップ２０の上壁部２０ａとの間に音響空間２３が
形成される。
対面するように、キャップ２０の内部に収納され、振動
板１の短辺側の２辺が支持部２０ｃに載せられ、接着剤
２１で固定されている。この接着剤２１にはエポキシ
系，ウレタン系，シリコーン系などの公知の絶縁性接着
剤を用いればよく、その硬化後のヤング率は４．０×１
０ 4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 に調整されている。振動
板１の短辺側の２辺をキャップ２０の支持部２０ｃに固
定した状態で、振動板１の長辺側の２辺はキャップ２０
の内面との間に僅かな隙間が空いており、この隙間は弾
性封止剤２２で封止されている。弾性封止剤２２は、そ
の硬化後のヤング率が５．０×１０6 Ｎ／ｍ 2 以下の柔
弾性を有する材料で構成され、具体的にはシリコーンゴ
ムなどの弾性材料が用いられる。これにより、振動板１
とキャップ２０の上壁部２０ａとの間に音響空間２３が
形成される。
【００２６】上記のように振動板１をキャップ２０に固
定した後、キャップ２０は基板３０に接着される。基板
３０はセラミックスまたは樹脂などの絶縁性材料で長方
形平板状に形成され、樹脂で形成する場合にはＬＣＰ，
ＳＰＳ，ＰＰＳ，エポキシ（ガラスエポキシを含む）な
どの耐熱樹脂が用いられる。基板３０の長手方向の両端
部には、スルーホール溝３１，３２を介して表面から裏
面へ延びる外部接続用の電極部３３，３４が形成されて
いる。図１１，図１２に示すように、キャップ２０の対
向する２つの切欠部２０ｅ、つまり振動板１の両端に位
置する金属板３の露出部３ａと圧電板２の表面電極２ａ
との上には導電ペースト３５，３６が塗布され、これと
対向する基板３０の電極部３３，３４の上にも同様の導
電ペースト３７，３８が塗布される。さらにキャップ２
０の開口縁部または基板３０のキャップ接着部に絶縁性
接着剤３９（図１０参照）を転写等により塗布した状態
で、キャップ２０の開口縁部が基板３０上に接着され
る。このとき、導電ペースト３５，３７により金属板３
の露出部３ａと基板３０の電極部３３とが接続され、導
電ペースト３６，３８により圧電板２の表面電極２ａと
基板３０の電極部３４とが接続される。この状態で導電
ペースト３５〜３８および絶縁性接着剤３９を加熱硬化
または自然硬化させることで、表面実装型の圧電音響部
品が完成する。
定した後、キャップ２０は基板３０に接着される。基板
３０はセラミックスまたは樹脂などの絶縁性材料で長方
形平板状に形成され、樹脂で形成する場合にはＬＣＰ，
ＳＰＳ，ＰＰＳ，エポキシ（ガラスエポキシを含む）な
どの耐熱樹脂が用いられる。基板３０の長手方向の両端
部には、スルーホール溝３１，３２を介して表面から裏
面へ延びる外部接続用の電極部３３，３４が形成されて
いる。図１１，図１２に示すように、キャップ２０の対
向する２つの切欠部２０ｅ、つまり振動板１の両端に位
置する金属板３の露出部３ａと圧電板２の表面電極２ａ
との上には導電ペースト３５，３６が塗布され、これと
対向する基板３０の電極部３３，３４の上にも同様の導
電ペースト３７，３８が塗布される。さらにキャップ２
０の開口縁部または基板３０のキャップ接着部に絶縁性
接着剤３９（図１０参照）を転写等により塗布した状態
で、キャップ２０の開口縁部が基板３０上に接着され
る。このとき、導電ペースト３５，３７により金属板３
の露出部３ａと基板３０の電極部３３とが接続され、導
電ペースト３６，３８により圧電板２の表面電極２ａと
基板３０の電極部３４とが接続される。この状態で導電
ペースト３５〜３８および絶縁性接着剤３９を加熱硬化
または自然硬化させることで、表面実装型の圧電音響部
品が完成する。
【００２７】上記基板３０に設けられた電極部３３，３
４間に所定の周波数信号（交流信号または矩形波信号）
を印加すれば、振動板１の長さ方向両端部がキャップ２
０の支持部２０ｃに固定され、振動板１の幅方向両端部
が弾性封止剤２２で弾性変位自在に保持されているの
で、振動板１は長さ方向両端部を支点として長さベンデ
ィングモードで振動し、所定のブザー音を発生すること
ができる。ブザー音はキャップ２０の放音孔２０ｄから
外部へ放出される。
４間に所定の周波数信号（交流信号または矩形波信号）
を印加すれば、振動板１の長さ方向両端部がキャップ２
０の支持部２０ｃに固定され、振動板１の幅方向両端部
が弾性封止剤２２で弾性変位自在に保持されているの
で、振動板１は長さ方向両端部を支点として長さベンデ
ィングモードで振動し、所定のブザー音を発生すること
ができる。ブザー音はキャップ２０の放音孔２０ｄから
外部へ放出される。
【００２８】上記実施例では、振動板１の金属板３をキ
ャップ２０の上壁部２０ａ側に向けて固定してある。そ
の理由は、基板３０に対して圧電板２の表面電極２ａと
金属板３の露出部３ａとが対面するので、表面電極２ａ
と電極部３４との接続、露出部３ａと電極部３３との接
続を導電ペースト３５〜３８を用いて簡単に行なうこと
ができるからである。なお、上記説明では、接続を確実
に行うため、キャップ２０と基板３０の両方に導電ペー
スト３５〜３８を塗布したが、一方側にのみ導電ペース
トを塗布してもよいことは勿論である。
ャップ２０の上壁部２０ａ側に向けて固定してある。そ
の理由は、基板３０に対して圧電板２の表面電極２ａと
金属板３の露出部３ａとが対面するので、表面電極２ａ
と電極部３４との接続、露出部３ａと電極部３３との接
続を導電ペースト３５〜３８を用いて簡単に行なうこと
ができるからである。なお、上記説明では、接続を確実
に行うため、キャップ２０と基板３０の両方に導電ペー
スト３５〜３８を塗布したが、一方側にのみ導電ペース
トを塗布してもよいことは勿論である。
【００２９】また、この実施例では、弾性封止剤２２を
振動板１の長辺側の２辺だけでなく、短辺側の２辺にも
塗布してある（図１１参照）。その第１の理由は、後述
するように圧電板２の表面電極２ａを基板３０の電極部
３４に導電性接着剤３６，３８で接続する際、この接着
剤３６が金属板３にも付着して短絡する恐れがあるた
め、弾性封止剤２２によって金属板３の周囲縁部に絶縁
膜を形成しておき、短絡を防止するためである。第２の
理由は、振動板１の全周を弾性封止剤２２で封止するこ
とにより、振動板１の表側と裏側との間の空気漏れを防
止するためである。
振動板１の長辺側の２辺だけでなく、短辺側の２辺にも
塗布してある（図１１参照）。その第１の理由は、後述
するように圧電板２の表面電極２ａを基板３０の電極部
３４に導電性接着剤３６，３８で接続する際、この接着
剤３６が金属板３にも付着して短絡する恐れがあるた
め、弾性封止剤２２によって金属板３の周囲縁部に絶縁
膜を形成しておき、短絡を防止するためである。第２の
理由は、振動板１の全周を弾性封止剤２２で封止するこ
とにより、振動板１の表側と裏側との間の空気漏れを防
止するためである。
【００３０】本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能
である。図４，図５では、箱型のケースの側壁部上面に
振動板を固定したが、振動板の固定の仕方および支持体
の構造は任意であり、例えば平板状の基板の上に振動板
を固定するようにしてもよい。また、１個のケースを複
数の仕切壁で仕切り、これら仕切壁で仕切られた各空間
にそれぞれ振動板を取り付けるようにしてもよい。さら
に、振動板として長手方向の一端側に金属板が露出した
部分を有する例を示したが、例えば金属板の全面に圧電
板が接着された構造の振動板（図１の（ｂ）参照）であ
ってもよい。上記実施例では、金属板の片面に圧電セラ
ミック板を貼り付けたユニモルフ型振動板について説明
したが、金属板の両面に圧電セラミック板を貼り付けた
バイモルフ型振動板を用いてもよい。
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更が可能
である。図４，図５では、箱型のケースの側壁部上面に
振動板を固定したが、振動板の固定の仕方および支持体
の構造は任意であり、例えば平板状の基板の上に振動板
を固定するようにしてもよい。また、１個のケースを複
数の仕切壁で仕切り、これら仕切壁で仕切られた各空間
にそれぞれ振動板を取り付けるようにしてもよい。さら
に、振動板として長手方向の一端側に金属板が露出した
部分を有する例を示したが、例えば金属板の全面に圧電
板が接着された構造の振動板（図１の（ｂ）参照）であ
ってもよい。上記実施例では、金属板の片面に圧電セラ
ミック板を貼り付けたユニモルフ型振動板について説明
したが、金属板の両面に圧電セラミック板を貼り付けた
バイモルフ型振動板を用いてもよい。
【００３１】本発明は、共振領域においても図２，図３
と同様な特性を得ることができるので、圧電受話器，圧
電サウンダ，圧電スピーカなどの非共振領域で使用する
電気音響変換器のほか、圧電ブザーなどの共振領域で使
用する電気音響変換器にも適用できる。
と同様な特性を得ることができるので、圧電受話器，圧
電サウンダ，圧電スピーカなどの非共振領域で使用する
電気音響変換器のほか、圧電ブザーなどの共振領域で使
用する電気音響変換器にも適用できる。
【００３２】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、請求項１
に記載の発明によれば、長方形の振動板の短辺側の２辺
を支持部に対して接着剤で固定し、振動板の長辺側の２
辺と支持体との隙間を弾性封止剤で封止し、振動板をそ
の短辺側の２辺を支点として長さ方向ベンディングモー
ドで屈曲振動させるようにしたので、従来のような円板
状振動板に比べて変位体積を大きくできる。特に、振動
板の短辺側の２辺を固定する接着剤の硬化後のヤング率
が４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 であるた
め、さらに大きな変位体積を得ることができ、高い音圧
の電気音響変換器を得ることができる。また、同一の音
圧を得る場合には、長方形の振動板では円板状の振動板
に比べて小型化が可能である。
に記載の発明によれば、長方形の振動板の短辺側の２辺
を支持部に対して接着剤で固定し、振動板の長辺側の２
辺と支持体との隙間を弾性封止剤で封止し、振動板をそ
の短辺側の２辺を支点として長さ方向ベンディングモー
ドで屈曲振動させるようにしたので、従来のような円板
状振動板に比べて変位体積を大きくできる。特に、振動
板の短辺側の２辺を固定する接着剤の硬化後のヤング率
が４．０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 であるた
め、さらに大きな変位体積を得ることができ、高い音圧
の電気音響変換器を得ることができる。また、同一の音
圧を得る場合には、長方形の振動板では円板状の振動板
に比べて小型化が可能である。
【００３３】請求項２に記載の発明によれば、弾性封止
剤の硬化後のヤング率を５．０×１０ 6 Ｎ／ｍ2 以下と
することで、接着剤の硬化後のヤング率を４．０×１０
4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 とすることと相俟って、最
大の変位体積を得ることができ、音響変換効率に優れた
電気音響変換器を得ることができる。
剤の硬化後のヤング率を５．０×１０ 6 Ｎ／ｍ2 以下と
することで、接着剤の硬化後のヤング率を４．０×１０
4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 とすることと相俟って、最
大の変位体積を得ることができ、音響変換効率に優れた
電気音響変換器を得ることができる。
【図１】円形の振動板と長方形の振動板の変位を示す比
較図である。
較図である。
【図２】接着剤の硬化後のヤング率と長方形の振動板の
変位体積との関係を示す図である。
変位体積との関係を示す図である。
【図３】封止剤の硬化後のヤング率と長方形の振動板の
変位体積との関係を示す図である。
変位体積との関係を示す図である。
【図４】本発明にかかる電気音響変換器の第１実施例の
斜視図である。
斜視図である。
【図５】図４に示す電気音響変換器の断面図である。
【図６】図４に示す電気音響変換器に使用される振動板
の斜視図である。
の斜視図である。
【図７】図４に示す電気音響変換器の音圧特性である。
【図８】本発明にかかる電気音響変換器の第２実施例の
斜視図である。
斜視図である。
【図９】図８のＸ−Ｘ線断面図である。
【図１０】図８のＹ−Ｙ線断面図である。
【図１１】キャップと振動板とを裏面側から見た分解斜
視図である。
視図である。
【図１２】キャップと振動板の組付状態の裏面側から見
た斜視図である。
た斜視図である。
【図１３】キャップと基板との分解斜視図である。
１ 振動板
２ 圧電セラミック板
２ａ 表面電極
３ 金属板
４ 接着剤
５ 封止剤
１０ ケース（支持体）
１２ 側壁部（支持部）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H04R 17/00
G10K 9/122
Claims (2)
- 【請求項１】長方形の金属板の少なくとも片面に、表裏
面に電極を有する長方形の圧電板の片面電極を接着して
構成された振動板と、上記振動板の短辺側の２辺を支持
する支持部を有する支持体とを備え、上記振動板の短辺
側の２辺が上記支持部に対して硬化後のヤング率が４．
０×１０4 〜５．０×１０6 Ｎ／ｍ2 の接着剤で固定さ
れるとともに、振動板の長辺側の２辺と支持体との隙間
が弾性封止剤で封止され、上記金属板と圧電板の他面電
極との間に所定の電気信号を入力することにより、振動
板をその短辺側の２辺を支点として長さ方向ベンディン
グモードで屈曲振動させるようにした電気音響変換器。 - 【請求項２】上記弾性封止剤の硬化後のヤング率は５．
０×１０6 Ｎ／ｍ2 以下であることを特徴とする請求項
１に記載の電気音響変換器。
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|---|---|---|---|
| JP29320599A JP3489509B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-10-15 | 電気音響変換器 |
| US09/488,434 US6420818B1 (en) | 1999-02-22 | 2000-01-20 | Electroacoustic transducer |
| EP00102063A EP1032244A3 (en) | 1999-02-22 | 2000-02-02 | Electroacoustic transducer |
| KR1020000008163A KR100355364B1 (ko) | 1999-02-22 | 2000-02-21 | 전기음향 변환기 |
| CNB001026437A CN1170457C (zh) | 1999-02-22 | 2000-02-22 | 电声换能器 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4258799 | 1999-02-22 | ||
| JP11-42587 | 1999-02-22 | ||
| JP29320599A JP3489509B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-10-15 | 電気音響変換器 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP3489509B2 true JP3489509B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=26382301
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29320599A Expired - Fee Related JP3489509B2 (ja) | 1999-02-22 | 1999-10-15 | 電気音響変換器 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6420818B1 (ja) |
| EP (1) | EP1032244A3 (ja) |
| JP (1) | JP3489509B2 (ja) |
| KR (1) | KR100355364B1 (ja) |
| CN (1) | CN1170457C (ja) |
Families Citing this family (37)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3489509B2 (ja) * | 1999-02-22 | 2004-01-19 | 株式会社村田製作所 | 電気音響変換器 |
| US6653762B2 (en) * | 2000-04-19 | 2003-11-25 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | Piezoelectric type electric acoustic converter |
| DE10042185B4 (de) * | 2000-07-10 | 2006-02-16 | Murata Mfg. Co., Ltd., Nagaokakyo | Piezoelektrischer elektroakustischer Wandler |
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