JP3820851B2

JP3820851B2 - 圧電スピーカー

Info

Publication number: JP3820851B2
Application number: JP2000212171A
Authority: JP
Inventors: 敏孝丈井
Original assignee: 敏孝丈井
Priority date: 2000-07-13
Filing date: 2000-07-13
Publication date: 2006-09-13
Anticipated expiration: 2020-07-13
Also published as: EP1173043A2; US6831985B2; JP2002027592A; US20020006208A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
圧電フィルムをアコーデオン状に成型して振動板とし、振動板に形成した電極に交番信号を入力して、音波を発生するスピーカーの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
薄いフィルムをアコーデオン状に成型し、電極を形成して振動板とするスピーカーには従来からハイルスピーカー、リボンスピーカー等がある。ハイルスピーカー、リボンスピーカーの振動板の枠への固定方法は、アコーデオン状に成型した振動板の波形状になっていない両縦端を枠に固定する。波形状になった両横端は固定しないでフリーになっている。また振動板の山谷のそれぞれに形成された電極は直列接続されるので、流れる電流も直列接続された電極を流れる事になる。
【０００３】
一方従来の圧電スピーカーを図１に示すが、アコーデオン状に成型した振動板１の縦端３を縦枠２に貼り付けて後、波形状の横端４は接着剤５で横枠６に止めている。また圧電フィルム７に蒸着した電極リード端子８と外部リード線９をいっしょにプラスチックの縦枠２にボルト10でねじ止めし、音響信号電流を外部リード線９から電極リード端子８に入力する方法を使用している。従って振動板１を駆動する電流は狭くて薄い電極リード端子８-1、と８-2の一端から集中して入力している。但し各山谷に形成された電極11は並列に接続されているので、前記したハイルピーカーやリボンスピーカーとは電極構成が異なる。ここで電極リード端子８の符号に末尾を通し番号で付けたが、ほぼ同じ構造で同じ機能の部品は同じ符号を付けて、末尾で区別する。但しまとめても間違える恐れがない場合は、符号だけで説明する。以下の他の部品に対しても同じように説明し、図面の符号も同じ扱いとする。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
圧電フィルムは大きな静電容量を有しているので、周波数が高くなるとインピーダンスが低下して大きな交番電流が流れる。一方、電極は蒸着等薄いコーティング方法で製作していて、電極にかかる信号は図１に示すように、電極11の延長線上の電極リード12の一端にある電極リード端子８-1、８-2から全てを入力している。すると薄くて狭い電極リード端子８に大きな電流が流れ込み、電極リード端子８が蒸発して断線の原因になっている。断線の故障をなくする事が大きな課題である。
【０００５】
また別の問題としては、圧電スピーカーに十分な音圧を発生させるためには、アンプの出力電圧をさらにステップアップして、高い電圧を印加する必要がある。静電スピーカーのように数キロボルトの電圧は必要ではないが、本発明の圧電スピーカーでもピーク電圧で１００Ｖ前後になる。この電圧が、手の触れやすい図１に示す電極11や横枠６-1、６-2や縦枠２-1、２-2に剥き出しでかかるのは、感電等の恐れが有り、その防止が課題になる。
【０００６】
また圧電フィルムに蒸着やエッチング等の手段で電極を形成する時、電極パターンに対応したマスクが必要になってくる。そのマスクパターンを図２に示して説明する。図２の薄い鉄板13から白抜きの電極部分14を取り去ると、斜線で示す絶縁帯部分15が残る従来のマスクができる。この絶縁帯部分15は幅２mm前後で細くて薄いので、曲がりやすくて左右前後にずれてしまう。従ってこのようなマスクを使って形成した電極は位置や形状の精度が悪い。この解決が課題になる。
【０００７】
また図１に示すように、圧電フィルムをアコーデオン状に成型した振動板１を枠に固定するだけの従来の構造では、少し音圧が上がると、振動板１が色々な方向に振動し、特定の周波数でビリ音が発生してノイズになる。このビリ音を防止する事も大きな課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するため、請求項１における発明は、波形状になった振動板の横端を、同じ波形状に加工した２枚の板で挟んで横枠とする。その横枠に付けた導電性のリードで、振動板表面に形成した電極を複数箇所で接続し、外部に取り出す事で、電流が、薄い電極リード端子の局所に集中するのを防止する特徴がある。
【０００９】
また、請求項２における発明は横枠を金属等の導電性の材料で作成する事で、電極を直接横枠で挟み込んで圧着して、電気的導通をとる特徴がある。すなわち横枠がリードを兼ねる事になる。
【００１０】
また、請求項３における発明は、横枠をプラスチック等の絶縁材料で作る。請求項２のように導電性の材料で作ったとしても、表面は絶縁物で覆うようにして、手で触れても感電しないようにした特徴がある。
【００１１】
また請求項４における発明は、横枠を構成する２枚の板の片方の波形状の面に突起を設け、振動板を突き刺して、他の片方の板の波形状の面に勘合する事を特徴としている。
振動板をしっかりと横枠に固定できる上、板が導電性の材料である場合は電極と横枠が十分な電気的接続をとる事ができる効果がある。
【００１２】
また請求項５における発明は、振動板の横端が挟み込んだ２枚の板からなる横枠からはみ出るようにする。そしてはみ出たはみ出し部に形成されている電極リードを、横枠に付けたリードに接続する特徴がある。振動面に影響を与えないで、容易に複数個所で電極とリードを確実に接続できる効果がある。
【００１３】
また、請求項６における発明は、図２に示すマスクの絶縁帯部分を図３で示すマスクパターンにして、絶縁帯部分の曲がりとズレを防止する。すると圧電フィルムに形成される電極リードは電極リード端子まで連続しないで、途中途切れる部分が発生する。しかし請求項１の発明によって、横枠に付けたリードで各電極を接続する事ができる特徴がある。すなわち電極の位置精度の向上と電極リード端子の断線防止の二つの課題を一度に解決する効果がある。
【００１４】
また、請求項７における発明は、振動板が音響信号を受けて振動する時、横にブレたり、隣同士の山谷のユニットが影響し合って起こる共振を防ぐ仕切板を二つの横枠間に挿入する事を特徴としている。この仕切板は人の指が振動板に触るのを防止する効果もあり、請求項３と合わせると十分な感電対策になる。すなわち感電防止とビリ音防止の二つの課題を一度に解決する効果がある。
【００１５】
また請求項８における発明は、仕切板と横枠を一体成型して作る事を特徴としている。仕切板の配置精度の向上を図ると共に、仕切板を枠に取り付ける作業を簡単にするのでコストダウンになる効果がある。
【００１６】
また、請求項９における発明は、振動板を縦方向に引っ張って枠に固定する。振動板が縦方向のテンションを保った状態で枠に固定される特徴がある。請求項１の発明によって長期的にテンションを維持できると共に、容易に組み立てられるようになり、ビリ音を防止するのに効果を発揮する。
【００１７】
また、請求項10における発明は、先に横枠に振動板を固定し、その時の二つの横枠間にある振動板の縦方向の長さより、縦枠の長さを横枠間に挿入する事に特徴がある。すると請求項９と同じように振動板が縦方向にテンションを保った状態で枠に固定される。請求項９と同じように、２枚の板で振動板をしっかり横枠に固定する事でこの加工が容易になり、ビリ音を防止するのに効果を発揮する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
図４に実施の形態１を示す。振動板１は圧電フィルム７-1，７-2を２枚張り合わせてバイモルフにし、アコーデオン状に成型している。圧電フィルム７の表面には、振動板１の山谷16、壁17の電極11を形成し、横端４には電極リード12を形成する。但し山谷16の電極11-1と壁17の電極11-2では極性が逆の信号が入るので、絶縁帯18を設けている。次いで一つの面を横端４の波形状に合わせて、波形状に加工した２枚の板19-1、19-2で横端４を挟む。そして横枠６にはリード20を固定し、複数の接続点21で、電極リード12とリード20を導電性塗料等で接続する。そしてリード20は外部リード線９に接続する。
【００１９】
従来振動板１と横枠６は図１のごとく接着剤５で固定し、外部リード線９から電極リード端子８に入力した音響信号電流は電極リード12のみを流れて電極11に供給されていた。電極リード端子８も電極リード12も蒸着等の手段でコートされた金属の薄膜なので、大きな電流が流れると、蒸発して断線する恐れがあった。そこで金属で作った横枠６とと電極リード12を導電性塗料で接続すると、電流が分散して断線する確立は確かに減少する。しかし電極リード12と横枠６の間に接着剤５がはみ出しているので、導電性塗料で接続する距離が長くなり、電極リード12と横枠６は線状で接続する事になる。導電性塗料の電気導電性はさほど良くないので、まだ導電性塗料が断線したり、火花が生ずる問題が残った。そこで実施の形態１のように振動板１を２枚の板19で挟んで、振動板１を横枠６に固定すると、接着剤５のはみ出しがないので、電極リード12とリード20は接続点21で点状で接続できる。すると導電性塗料の断線が起こらなくなり、ほとんどの電流はリード20を流れるから、電極リード12や電極リード端子８の断線事故がなくなる効果は著しい。
【００２０】
実施の形態２においては、図４で示す横枠６を金属などの導電性の材料で作る。すなわち横枠６がリード20を兼用する。従って実施の形態１と同じように電極リード12と横枠６を導電性塗料等で接続する。
【００２１】
すると横枠６がリード20を兼ねる事になり、電流は外部リード線９から直接横枠６を流れて、電極11に入るので、電極リード端子８等の断線の恐れがなくなる効果がある。電極リード12と横枠６も、接続点21で点接続するので、導電性塗料の断線も防ぐ事ができる。
【００２２】
次に実施の形態３を図４を使って説明すると、横枠６をプラスチック等の絶縁物で作る。あるいは金属などの導電性の材料で作った場合には表面を絶縁物で覆う。絶縁物で作った場合は、リード20を横枠６に固定するが、固定した後リード20も絶縁物で覆うようにする。
【００２３】
実施の形態２のように横枠６を導電性の材料にすると、人が片手で横枠６-1を触り、もう片方の手で横枠６-2を触ると、アンプ等でステップアップされた音響信号電流が体を流れて、感電する恐れが出てくる。そこで導電性のある横枠６あるいはリード20を絶縁物で覆う事で感電を防止する。
【００２４】
実施の形態４においては、図５に横枠６の方向から見た平面図で示すように、板19-1に付けた突起22で圧電フィルム７に形成した電極リード12を貫通して板19-2にしっかりと勘合させる。
【００２５】
すると突起22は電極リード12と横枠６を接続する接続ポイント21になり、確実な電気的接続をとる事ができる。また板19-1と板19-2を勘合して一体化した横枠６を作り、振動板１が横枠６から抜け落ちるのを防止する効果も出てくる。
【００２６】
次に実施の形態５においては、図６に示すように、振動板１を板19-1と板19-2で挟んで、横枠６に固定する。この時振動板１の横端４が横枠６から少しはみ出すようにして、それをはみ出し部23と呼ぶことにする。はみ出し部23にも電極リード12が形成されている。そしてはみ出し部23の上から、導電性の板で作ったリード20を被せて、横枠６にネジ止めする。さらにその上から絶縁板24を貼り付ける。また導電性の板の替わりに導電性のテープを貼ってリード20としてもも良いし、導電性の塗料を塗っても良い。すなわち、はみ出し部23を作り、はみ出し部23に形成された電極リード12をリード20で接続する形態であれば趣旨は同じである。
【００２７】
実施の形態２のように、板19を金属などの導電性の材料で作った場合でも、図５で示す突起22がないと、横枠６と電極リード12の電気的接続は十分ではない。また振動板１が横枠６から抜け落ちる恐もある。そこで図6のようにリード20を被せて電極リード12をリード20と横枠６に圧着する事で、振動板１が横枠６から抜け落ちるのを防ぐ事ができるし、十分な電気的接続も取れるようになる。横枠６を金属で作った場合は、リード20を絶縁物で作っても良いが、その場合は横枠６が電気的導通をとり、リード20を兼ねる事になる。また板19を絶縁物で作った場合は、リード20を導電性の材料で作ればリード20で電気的導通は十分とる事ができる。また絶縁板24を貼る事で、横枠６に触っても感電の心配がなくなる効果がある。図面には示さないが、こうして作成した圧電スピーカーユニットを壁などに嵌め込んで使用する場合は、リード20に手等が触らない構造にする事ができるので、特に絶縁板24を貼る必要はない。
【００２８】
次に実施の形態６においては、マスクの精度を上げるために、図３で示すマスクを使用する。これは薄い鉄板13から電極11を形成する白抜きで示す電極部分14を取り去って作成する。すると鉄板13には絶縁部分15-1や15-2等が残る。この絶縁部分15-1や15-2は図２で示すマスクの絶縁部分15のようには連続していないので、曲がったりズレたりする心配はない。従って図３で示すマスクを使用して作成した電極パターンは精度の良いものになるが、図６で示すように電極リード12の断線部25が発生する。しかしはみ出し部23をリード20で圧着する事で、各電極11はリード20と接続点21で接続する。従ってリード20を通って外部リード線９まで十分な電気的導通が得られるのは実施の形態５と同じである。
【００２９】
次に実施の形態７においては、図７に示すように仕切板26を山谷16の頂点付近の二つの横枠６間に挿入する。全ての山谷16に挿入するのがもっとも好ましいが、必ずしも全ての山谷16に入れる必要はない。図７では２枚の仕切板26-1と26-2で代表して示している。
【００３０】
仕切板26を多数並べると、隣り合う仕切板26の間は狭くなって、指が入らなくなる。すると振動板１の電極11に触れなくなるので、感電防止の効果が上がる。また仕切板26は山谷16が発生する振動を、互いに隣り合う山谷16の振動に影響を与えないようにする壁になり、ビリ音を防止すると共に音圧周波数特性を良好にする効果も併せ持つ。
【００３１】
次に実施の形態８においては、仕切板26を横枠６と一体成型する。あるいは図８に示すごとく、横枠26に合わせた横板27に仕切板26を一体成型
した仕切板組体28を二つの横枠６間にまとめて挿入する。
【００３２】
その作用は実施の形態７と同じだが、特に実施の形態８では横板27は横枠６の一部と見なすことができる。また仕切板26と横枠６あるいは横板27が一体成型されているので、仕切板26を挿入する加工工数を削減できて、コストダウンの効果が出る。
【００３３】
次に実施の形態９においては、図９に示すように、あらかじめ板19-1と縦枠２を組み立てて枠板29にする。ついで振動板１の横端４を引張器30で縦方向にｆの力で引っ張る。その引っ張る力は１％程度の縦方向の伸びになるのが好ましい。そして伸びた状態のまま枠板29-1と29-2で振動板１を上下から挟んで固定する。
【００３４】
従って振動板１に縦方向のテンションが加わった状態で縦枠２と横枠６で構成する枠に振動板１が固定される。本発明者は、このように振動板１に縦方向のテンションを加えると、振動板１から生ずるノイズであるビリ音を低減する効果がある事を確認している。そして請求項１の発明によって、振動板１に長期的に縦方向のテンションを加えた状態で、振動板1を横枠６に確実に固定できる。
【００３５】
実施の形態10においては、図10に示すごとく、先ず横端４を二つの板19で挟んで二つの横枠６に固定する。この時の二つの横枠６間の長さより長い縦枠２を準備する。次いで横枠６を引張器30で挟んで振動板１に縦方向の力ｆを加える。この力は実施の形態９と同じように振動板１の縦方向が１％前後伸びる状態が好ましい。そして二つの横枠６間に縦枠２を挿入して組み立てると、振動板１に長期的に縦方向のテンションを加えた状態で、振動板1を横枠６に請求項１の発明による固定方法で確実に固定できるのは実施の形態９と同じである。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、二枚の板19で波形状の横端４を挟む事で、振動板１を横枠６に確実に固定できるようになった。それに横枠６にリード20を固定する事を組み合わせることで、電極リードの断線をなくす事ができる効果がある。また圧電フィルム７に電極11を形成する際、精度の良いマスクを採用できるようになり、結果的に電極11の位置精度が良くなるので、音質向上に果たす効果は大きい。また振動板1を横枠６にしっかりと固定できるので、振動板１を縦方向にテンションを加えたままの状態を長期間持続できる。振動板１の縦方向にテンションを加えると、ビリ音防止に非常に効果がある事を同時に確認している。また振動板１の山谷16の頂点付近で、仕切板26を二つの横枠６間に挿入すると、音響特性の改善とビリ音対策に顕著な改善効果がある事も確認している。従って19で振動板１を挟んで横枠６に固定し、さらに仕切板26を横枠６と一体に、すなわち横枠６の一部として挿入すると、ビリ音対策等音質改善の課題も解決する効果が出てくる。このように先ず請求項１の発明によって、または請求項１の発明と組み合わせる事で、それぞれは独立した課題を同じに簡潔に解決できる。この効果は、アコーデオン状の振動板を有する圧電スピーカー製作の上で非常に重要なポイントになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の圧電スピーカーの斜視図である。
【図２】従来の電極パターンを製作するマスクの平面図である。
【図３】本発明の電極パターンを製作するマスクの平面図である。
【図４】本発明の圧電スピーカーの斜視図である。
【図５】本発明の圧電スピーカーの平面図である。
【図６】本発明の圧電スピーカーの斜視図である。
【図７】本発明の圧電スピーカーの斜視図である。
【図８】本発明の仕切板の斜視図である。
【図９】本発明の圧電スピーカーと製造方法を示す側面図である。
【図１０】本発明の圧電スピーカーと製造方法を示す側面図である。
【符号の説明】
1は振動板
6は横枠
11は電極
12は電極リード
20はリード
23ははみ出し部
26は仕切板

Claims

圧電フィルムをアコーデオン状に成型して作成する振動板の波形状の横端を、一つの面を波形状に加工した少なくとも２枚の板で挟んで横枠とし、該横枠を支える縦枠と合わせて枠とし、該振動板に形成した電極間を接続するリードを該枠に固定した圧電スピーカー。
該板を導電性材料で製作して該リードとした請求項１の圧電スピーカー。
該板の少なくとも表面は絶縁物で覆われた請求項１の圧電スピーカー。
該板の波形状に加工した該面に突起を設けた請求項１の圧電スピーカー。
該振動板の該横端が該横枠からはみ出すように、該振動板を該枠に固定し、はみ出し部に形成された該電極リードを該リードで接続した請求項１の圧電スピーカー。
該振動板の同一表面に形成する複数の電極の内、該同一表面上で互いに電気的導通のない該電極を有し、該リードを使って電気的導通を取る請求項１の圧電スピーカー。
二つの該横枠間に仕切板を挿入し、該振動板の複数の山谷を該仕切板が仕切る構造とした請求項１の圧電スピーカー。
該仕切板と該横枠を一体成型した請求項１の圧電スピーカー。
該振動板に縦方向のテンションを加えた状態で、該振動板を該枠に固定した請求項１の圧電スピーカー。
該縦枠を該枠から外した時、二つの該横枠間に有る該振動板の縦方向の長さより、該縦枠の長さを長くして、該縦枠を該横枠に取り付けて該枠を組み立てた時、該振動板に縦方向のテンションが加わるようにした請求項１の圧電スピーカー。