JP4163377B2 - Piezoelectric speaker and speaker system - Google Patents

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Description

【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２２２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４ｄ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（ＥＰＭ）、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／ｃｍ2）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２Ｂ）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４ａ〜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〜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。
【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〜４ｄ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】

Figure 0004163377
【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１ｇ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０．７×１０4（Ｎ／ｃｍ2）である圧電スピーカを圧電スピーカ１ｉ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】
Figure 0004163377
【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ＪＩＳ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１ｅ（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１ｋ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１．０×１０4（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〜２ｋＨｚ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／ｃｍ2）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１ｎ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２５３．７ｎｍ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１０ｂ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φ２４ｍｍ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φ１０ｍｍ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２０Ｃ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３ｆ〜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、７ｂ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２８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４９ａ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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a piezoelectric speaker, a method for manufacturing the same, and a speaker system used for audio equipment and the like.
[0002]
[Prior art]
The sound reproduction mechanism of the piezoelectric speaker is based on surface resonance. However, since the conventional piezoelectric speaker has a structure in which the peripheral portion of the diaphragm is fixed to the frame, the amplitude of the diaphragm is greatly reduced as it approaches the peripheral portion of the diaphragm. As a result, the vibration energy that can be transmitted to the air is greatly reduced in the peripheral portion of the diaphragm. Such a behavior of the diaphragm is the same as that of the vibration surface of the drum.
[0003]
For this reason, a conventional piezoelectric speaker can obtain a high sound pressure in a high frequency region (high region) that can be reproduced with a small amplitude, but is sufficiently high in a frequency band (low region) of approximately 1 kHz or less. There was a problem that sound pressure could not be obtained.
[0004]
For this reason, the use of the conventional piezoelectric speaker has been limited to a tweeter in charge of only a high frequency, a speaker for a telephone receiver, or the like.
[0005]
FIG. 22 shows a structure of a conventional piezoelectric speaker 220 having a structure in which a diaphragm is sandwiched between resin foams. The piezoelectric speaker 220 includes a metal diaphragm 224, a piezoelectric element 223 formed on the metal diaphragm 224, and a resin foam 222 that fixes a peripheral portion of the metal diaphragm 224.
[0006]
The resin foam 222 is a flexible member. The resin foam 222 is provided so as to sandwich the metal diaphragm 224.
[0007]
The piezoelectric speaker 220 has a contradictory structure in which the resin foam 222 provided for the purpose of increasing the amplitude of the metal diaphragm 224 also serves as a support member for fixing the peripheral portion of the metal diaphragm 224. Yes. Actually, the resin foam 222 often has a specific gravity in fixing the peripheral portion of the metal diaphragm 224. For this reason, sufficient compliance is not obtained.
[0008]
The behavior of the diaphragm in the piezoelectric speaker 220 is only the same as the behavior of the vibration surface of the drum. Therefore, the problem that it is difficult to reproduce sound in a low frequency band is the same as that of a conventional piezoelectric speaker having a structure in which the peripheral portion of the diaphragm is fixed to the frame. Further, the piezoelectric speaker 220 has a demerit that it is difficult to realize a thin type piezoelectric speaker because the thickness of the piezoelectric speaker increases by the thickness of the resin foam and the thickness of the frame sandwiching them. I have it.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, the conventional piezoelectric speaker has a problem that it is difficult to reproduce sound in a low frequency band because the peripheral portion of the diaphragm is fixed to the frame or the resin foam. Further, in the conventional piezoelectric speaker, since a strong resonance mode is generated at a specific frequency, there is a problem that a peak dip having a large sound pressure difference appears in acoustic characteristics over a wide frequency band.
[0010]
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a piezoelectric speaker, a method for manufacturing the same, and a speaker system that can reproduce sound in a lower frequency band. Another object of the present invention is to provide a piezoelectric speaker, a manufacturing method thereof, and a speaker system that suppress the appearance of a peak dip having a large sound pressure difference in acoustic characteristics.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The piezoelectric speaker of the present invention is connected to a frame, a diaphragm, a piezoelectric element disposed on the diaphragm, the frame and the diaphragm, and the diaphragm can be linearly oscillated. The damper includes a damper that supports the diaphragm, and an edge that is formed to prevent air from leaking from a gap between the diaphragm and the frame, thereby achieving the above object.
[0012]
Another piezoelectric speaker of the present invention is connected to a frame, a plurality of diaphragms, at least one piezoelectric element disposed on the plurality of diaphragms, the frame and the plurality of diaphragms, Air is prevented from leaking from a plurality of dampers that support the plurality of diaphragms so that each of the plurality of diaphragms can linearly swing and a gap between the plurality of diaphragms and the frame. And the above-mentioned object is achieved.
[0013]
The at least one piezoelectric element includes a first piezoelectric element and a plurality of second piezoelectric elements, and the first piezoelectric element transmits vibration to the plurality of diaphragms, and the plurality of second piezoelectric elements. Each of the piezoelectric elements may transmit vibration to a corresponding one of the plurality of diaphragms.
[0014]
Resin may be formed on at least some of the surfaces of the plurality of diaphragms.
[0015]
A common resin may be used for the resin and the resin used for forming the edge.
[0016]
The plurality of dampers may include a plurality of portions having different physical characteristics.
[0017]
The edge may include a plurality of portions having different physical characteristics.
[0018]
The plurality of diaphragms may have different weights.
[0019]
Resins having different thicknesses may be formed on the plurality of diaphragms.
[0020]
The plurality of diaphragms may have different thicknesses.
[0021]
According to the piezoelectric speaker manufacturing method of the present invention, a plate is processed to be connected to a frame, a plurality of diaphragms, the frame and the plurality of diaphragms, and each of the plurality of diaphragms linearly amplitudes. Forming a plurality of dampers for supporting the plurality of diaphragms so as to be possible, disposing at least one piezoelectric element on the plurality of diaphragms, the plurality of diaphragms and the frame Forming an edge for preventing air from leaking from the air gap between them, thereby achieving the above object.
[0022]
The edge may be formed by attaching a sheet to the plurality of diaphragms.
[0023]
The sheet may be an elastic rubber thin film.
[0024]
The sheet may be formed by impregnating or coating an elastic woven or non-woven fabric with a resin having rubber elasticity.
[0025]
The edge may be formed by holding the polymer resin in the gaps between the plurality of diaphragms and the frame using a capillary phenomenon due to surface tension of the liquid polymer resin.
[0026]
The polymer resin may be a solvent volatile curable resin, a two-component or more mixed reaction curable resin, or a low temperature reaction resin.
[0027]
The polymer resin may be held in the gap using a dipping method or a spin coating method.
[0028]
The method may further include a step of improving adhesion between the plurality of diaphragms and the polymer resin before the step of forming the edge.
[0029]
The method may further include electrically connecting the at least one piezoelectric element.
[0030]
The speaker system of the present invention is a speaker system including a plurality of piezoelectric speakers, and each of the plurality of piezoelectric speakers is the above-described piezoelectric speaker. As a result, the above object is achieved.
[0031]
The plurality of piezoelectric speakers may have different acoustic characteristics so as to complement peak dips.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0033]
1. Piezoelectric speaker structure
FIG. 1 shows the structure of a piezoelectric speaker 1a according to an embodiment of the present invention.
[0034]
The piezoelectric speaker 1a includes an outer frame 2a, an inner frame 2b, diaphragms 4a to 4d, and a piezoelectric element 3 that transmits vibrations to the diaphragms 4a to 4d.
[0035]
The diaphragm 4a is connected to the inner frame 2b via dampers 5a and 5b. Similarly, the diaphragm 4b is connected to the inner frame 2b via dampers 5c and 5d, the diaphragm 4c is connected to the inner frame 2b via dampers 5e and 5f, and the diaphragm 4d is It is connected to the inner frame 2b via dampers 5g and 5h.
[0036]
The inner frame 2b is connected to the outer frame 2a via dampers 6a to 6b. The outer frame 2a is fixed to a fixing member (not shown) of the piezoelectric speaker 1a.
[0037]
The dampers 5a to 5h and the dampers 6a to 6d are called “butterfly dampers” because of their shapes.
[0038]
The dampers 5a and 5b support the diaphragm 4a so that the diaphragm 4a can swing in a linear manner. In this specification, “the vibration plate 4a can linearly swing” means “the surface of the vibration plate 4a and the reference surface are substantially parallel to each other and the vibration plate 4a is in its reference. It is defined as “vibrating in a direction substantially perpendicular to the surface”. The same definition also applies to the diaphragms 4b to 4c and other diaphragms of the piezoelectric speaker of the present invention. For example, it is assumed that the outer frame 2a is fixed to the same surface (reference surface) as the paper surface of FIG. In this case, the vibration plate 4a is maintained in a direction in which the surface of the vibration plate 4a and the paper surface of FIG. 1 are substantially parallel and the vibration plate 4a is substantially perpendicular to the paper surface of FIG. Supported to vibrate.
[0039]
Similarly, the dampers 5c and 5d support the diaphragm 4b so that the diaphragm 4b can linearly swing, and the dampers 5e and 5f support the diaphragm 4c so that the diaphragm 4c can swing linearly. The dampers 5g and 5h support the diaphragm 4d so that the diaphragm 4d can swing linearly.
[0040]
The dampers 6a to 6d support the diaphragms 4a to 4d so that the diaphragms 4a to 4d can simultaneously swing in a linear manner.
[0041]
The piezoelectric speaker 1a is configured to prevent air from leaking from the gap between the inner frame 2b and the outer frame 2a, and the edge 7a formed so as to prevent air from leaking from the gap between the diaphragms 4a to 4d and the inner frame 2b. And an edge 7b formed to prevent it. If air leaks from the gap between the diaphragms 4a to 4d and the inner frame 2b or the gap between the inner frame 2b and the outer frame 2a, the opposite phase sounds generated before and after the diaphragms 4a to 4d interfere with each other. As a result, the sound pressure decreases. The edges 7a and 7b are formed so as to prevent a decrease in sound pressure in a low frequency band where characteristic deterioration is remarkable by preventing such air leakage. As a result, according to the piezoelectric speaker 1a, it is possible to reproduce a sound in a lower frequency band as compared with the conventional piezoelectric speaker.
[0042]
Furthermore, the edges 7a and 7b function as part of a support member that supports the diaphragms 4a to 4d. By supporting the periphery of the diaphragms 4a to 4d by the edges 7a and 7b, the amplitude motion of the diaphragms 4a to 4d is facilitated. If the edges 7a and 7b do not function as support members for the diaphragms 4a to 4d and only the dampers 5a to 5h and 6a to 6d function as support members for the diaphragms 4a to 4d, the diaphragms 4a to 4d. Tends to rampage in an appropriate direction in a specific frequency band. As a result, unnecessary resonance tends to occur.
[0043]
FIG. 2A shows an example in which the edges 7a and 7b are formed by sticking the sheet 8 on the surface opposite to the surface of the diaphragms 4a to 4d on which the piezoelectric element 3 is disposed.
[0044]
The material of the sheet 8 is preferably a material that is not breathable and has elasticity. The sheet 8 is, for example, a rubber thin film having elasticity. Alternatively, the sheet 8 may be formed by impregnating or coating an elastic woven fabric or non-woven fabric with a resin having rubber elasticity.
[0045]
Examples of the elastic rubber thin film include styrene-butadiene rubber (SBR), butadiene rubber (BR), acrylonitrile-butadiene rubber (NBR), ethylene-propylene rubber (EPM), and ethylene-propylene-diene rubber (EPDM). It is possible to use a rubber-based polymer resin film made of a rubber or a modified material thereof.
[0046]
For example, polyurethane fibers can be used as the woven or non-woven material.
[0047]
Furthermore, by using an elastic polymer material having a high internal loss as the material of the sheet 8, unnecessary resonance of the diaphragms 4a to 4d can be suppressed.
[0048]
FIG. 2B shows an example in which the edge 7a is formed by filling the gap between the diaphragms 4a to 4d and the inner frame 2b with resin instead of using the sheet 8. The edge 7b can be formed by a similar method.
[0049]
For example, the edge 7a is formed by etching or punching a metal plate to form the diaphragms 4a to 4d, the dampers 5a to 5h, and the inner frame 2b, and then the post-curing flexibility (rubber elasticity) is formed on the metal plate. It is formed by applying a polymer resin solution. As shown in FIG. 2B, the cured polymer resin 9 is held in the gap between the diaphragms 4a to 4d and the inner frame 2b.
[0050]
As a method of forming the edge 7a, any method of holding the polymer resin in the gap by utilizing the capillary phenomenon due to the surface tension of the liquid polymer resin can be used. For example, the edge 7a can be formed by any method such as dipping, spin coating, brush coating, and spray coating. Therefore, there is an advantage that the degree of freedom in selecting the method for forming the edge 7a is high.
[0051]
The polymer resin 9 is used not only for air sealing but also for the purpose of removing unnecessary resonance of the dampers 5a to 5h and the diaphragms 4a to 4d. Therefore, the polymer resin 9 is preferably a material having a high internal loss and a certain degree of flexibility even after curing. In order to design a speaker that emphasizes the reproduction of sound in a low frequency band, for example, the elastic modulus of the polymer resin 9 is 5.0 × 10 5.Four(N / cm2It is desirable that The reason is that the elastic modulus of the polymer resin 9 is 5.0 × 10.Four(N / cm2) Higher, it becomes difficult to obtain the amplitudes of the diaphragms 4a to 4d, and the minimum resonance frequency (f0) Shifts to a higher frequency band. The internal loss of the polymer resin 9 is desirably 0.05 or more. The reason is that, when the internal loss of the polymer resin 9 is smaller than 0.05, the characteristic having the peak dip with high sharpness tends to appear in the acoustic characteristic, and the flatness of the sound pressure is likely to be impaired. It is.
[0052]
The polymer resin 9 is desirably a material that can be used at room temperature. Specifically, a material that can be used at 100 ° C. or lower is desirable. The reason is that the step of forming the edge is after the step of forming the piezoelectric element, so that the piezoelectric element is prevented from being depolarized by the curing temperature. As the polymer resin 9, various types of resins having different curing conditions can be used. For example, as the polymer resin 9, it is possible to use a solvent volatilization curing type, a mixed reaction curing type of two or more liquids, or a low temperature reaction type resin.
[0053]
Thus, in the piezoelectric speaker 1a, the diaphragms 4a to 4d, the dampers 5a to 5h, 6a to 6d, and the edges 7a and 7b are formed on the same plane. Thereby, the thickness of the piezoelectric speaker 1a can be reduced. As a result, a thin type piezoelectric speaker can be realized.
[0054]
According to the method of forming an edge using a resin (FIG. 2B), a piezoelectric speaker that is thinner than the method of forming an edge using a sheet (FIG. 2A) is provided by the thickness of the sheet. can do.
[0055]
Further, in both the method of forming an edge using a sheet (FIG. 2A) and the method of forming an edge using a resin (FIG. 2B), a resin having high internal loss and rubber elasticity is vibrated. By applying to the entire surface or a part of the surfaces of the plates 4a to 4d, unnecessary resonance of the vibration plates 4a to 4d can be effectively removed. In this case, the internal loss of the resin is desirably 0.05 or more for the same reason as described above.
[0056]
In particular, in the method of forming an edge using a resin (FIG. 2B), it is common to the resin used to form the edge and the resin formed on the entire surface or a part of the diaphragms 4a to 4d. By using these resins, it is possible to share a process for applying these resins by dipping, spin coating, or the like. Thereby, the manufacturing process of the piezoelectric speaker 1a is simplified.
[0057]
In addition, by using a water-resistant material as such a resin material, the piezoelectric speaker 1a in which the diaphragms 4a to 4d are less likely to be corroded even in a so-called water environment such as in a high humidity condition or in water. Can be realized. Alternatively, a material having environmental resistance such as moisture resistance, solvent resistance, heat resistance, and oxidation resistant gas may be used as the resin material. In this way, by covering the diaphragms 4a to 4d and the piezoelectric element 3 with the polymer resin of the material having environment resistance, the environment resistance of the entire piezoelectric speaker 1a can be improved.
[0058]
3A and 3B show the structures of the piezoelectric speakers 1b and 1c according to the embodiment of the present invention.
[0059]
The piezoelectric speakers 1b and 1c have a single diaphragm 14 and a piezoelectric element 13 that transmits vibration to the diaphragm 14 instead of the diaphragms 4a to 4d shown in FIG.
[0060]
The diaphragm 14 is connected to the frame 12 via dampers 16a to 16d. The dampers 16a to 16d support the diaphragm 14 so that the diaphragm 14 can linearly swing.
[0061]
The frame 12 is fixed to a fixing member (not shown) of the piezoelectric speakers 1b and 1c.
[0062]
Note that the positions, number, and shape of the dampers 16a to 16d are not limited to those shown in FIGS. 3A and 3B. The dampers 16a to 16d can take any position, number and shape as long as they achieve the function of supporting the diaphragm 14 so that the diaphragm 14 can linearly swing.
[0063]
The piezoelectric speakers 1 b and 1 c further have an edge 17 formed so as to prevent air from leaking from the gap between the diaphragm 14 and the frame 12. The material and forming method of the edge 17 are the same as the material and forming method of the edge 7a and 7b described above. Therefore, the description is omitted here.
[0064]
FIG. 4 shows the structure of the piezoelectric speaker 1d according to the embodiment of the present invention.
[0065]
The piezoelectric speaker 1d has piezoelectric elements 3a to 3d instead of the piezoelectric element 3 shown in FIG. Each of the piezoelectric elements 3a to 3d is disposed so as to transmit vibration to one corresponding diaphragm among the diaphragms 4a to 4d.
[0066]
According to the piezoelectric speaker 1d, by simultaneously driving the piezoelectric elements 3a to 3d, compared with the piezoelectric speakers 1b and 1c using the single diaphragm 14 (FIGS. 3A and 3B), the sound pressure in a lower frequency band. And a peak dip having a large sound pressure difference can be suppressed from appearing in the acoustic characteristics.
[0067]
The reason why the sound pressure in the low frequency band can be improved is that the minute amplitudes in the low frequency band in each of the diaphragms 4a to 4d are synthesized, and the diaphragms 4a to 4d vibrate with the synthesized amplitude. .
[0068]
The reason why the peak dip having a large sound pressure difference can be suppressed from appearing in the acoustic characteristics is that the areas of the diaphragms 4a to 4d are small compared to the case where the single diaphragm 14 is used. This is because each of the plates 4a to 4d is difficult to bend. When the deflection of the diaphragms 4a to 4d is small, a peak dip with a large sound pressure difference is unlikely to appear even if a resonance mode occurs in the diaphragms 4a to 4d. Further, each of the diaphragms 4a to 4d can be more linearly amplituded. As a result, the resonance motion that has occurred in the conventional piezoelectric speaker is less likely to occur.
[0069]
FIG. 5 shows the structure of the piezoelectric speaker 1e according to the embodiment of the present invention.
[0070]
The piezoelectric speaker 1e has piezoelectric elements 3e to 3i instead of the piezoelectric element 3 shown in FIG. The piezoelectric element 3e is disposed so as to transmit vibration to the diaphragms 4a to 4d. Each of the piezoelectric elements 3f to 3i is arranged so as to transmit vibration to one corresponding diaphragm among the diaphragms 4a to 4d.
[0071]
Thus, by using the piezoelectric element 3e as a piezoelectric element that supplements low-frequency reproduction and using the piezoelectric elements 3f to 3i as piezoelectric elements that supplement medium- and high-frequency reproduction, the structure of the piezoelectric speaker 1e is simulated as a two-way speaker structure. It can be. As a result, the flatness of the sound pressure can be improved in a wide frequency band.
[0072]
The internal loss of the edge material used for the piezoelectric speaker 1e is 0.15, and the elastic modulus of the edge material is 1.0 × 10.Four(N / cm2).
[0073]
Note that the piezoelectric speaker can be used as a vibrator having a vibration function by applying a voltage signal of 100 Hz or less to the piezoelectric element of the piezoelectric speaker of the present invention. Such a vibrator can be used, for example, to realize a vibration incoming function of a mobile phone.
[0074]
2. Acoustic characteristics of piezoelectric speakers
Hereinafter, the acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1a (FIG. 1) and the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5) of the present invention will be described in comparison with a conventional piezoelectric speaker (FIG. 22) having a structure in which a metal plate is sandwiched between resin foams. To do.
[0075]
FIG. 6 shows acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1a (FIG. 1) of the present invention. FIG. 7 shows acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5) of the present invention. FIG. 8 shows acoustic characteristics in a JIS box of a conventional piezoelectric speaker (FIG. 22).
[0076]
In the measurement of these acoustic characteristics, the voltages applied to the piezoelectric speaker 1a (FIG. 1), the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5), and the conventional piezoelectric speaker (FIG. 22) are each 2 V, and the measurement distance is Is 0.5 m.
[0077]
By comparing FIG. 6 with FIG. 8, it can be seen that according to the piezoelectric speaker 1a (FIG. 1) of the present invention, the lowest resonance frequency is lower than that of the conventional piezoelectric speaker (FIG. 22). As a result, it is possible to reproduce sound in a lower frequency band.
[0078]
As shown in Table 1, the lowest resonance frequency of the conventional piezoelectric speaker (FIG. 22) is 300 Hz, whereas the lowest resonance frequency of the piezoelectric speaker 1a (FIG. 1) of the present invention is 130 Hz.
[0079]
[Table 1]
Figure 0004163377
[0080]
Further, as shown in FIG. 8, in the conventional piezoelectric speaker (FIG. 22), it can be seen that the sound pressure decreases as the frequency band decreases. This proves that it is difficult to reproduce a low frequency band sound due to the structure of the conventional piezoelectric speaker (FIG. 22).
[0081]
By comparing FIG. 6 with FIG. 7, according to the piezoelectric speaker 1 e (FIG. 5) of the present invention, compared with the piezoelectric speaker 1 a (FIG. 1) of the present invention, a frequency band (middle range) of 2 kHz to 5 kHz. ) Shows that the sound pressure of the dip is increasing. This is an effect of sticking each of the piezoelectric elements 3f to 3i to a corresponding one of the diaphragms 4a to 4d. As described above, the structure of the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5) is made to be a pseudo 2-way speaker structure, so that the dip is complemented in the middle range. As a result, the flatness of the sound pressure in the middle range is improved.
[0082]
Further, according to the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5) of the present invention, the sound pressure is improved by about 3 dB in the frequency band (low range) of 100 Hz to 500 Hz as compared with the piezoelectric speaker 1a (FIG. 1) of the present invention. I understand that. This is an effect obtained when each of the piezoelectric elements 3f to 3i drives a diaphragm having a smaller area than the piezoelectric element 3e. By combining the sound pressure reproduced by each of the piezoelectric elements 3f to 3i, the level of the sound pressure in the low frequency region is improved.
[0083]
Further, according to the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5) of the present invention, the sound pressure is improved and the peak dip is improved in the frequency band (high range) of 5 to 20 kHz as compared with the piezoelectric speaker 1a (FIG. 1) of the present invention. It can be seen that is reduced. This is because each of the piezoelectric elements 3f to 3i is responsible for high-frequency reproduction, so that the sound pressure is added and the sound is reproduced in the resonance mode of one element. This is because the modes are combined and the resonance modes are dispersed as viewed from the whole diaphragm.
[0084]
Note that the piezoelectric element, the diaphragm, the damper, and the edge included in the piezoelectric speaker of the present invention do not necessarily have the shape and characteristics described above. Various variations of the piezoelectric speaker of the present invention are conceivable in controlling the acoustic characteristics.
[0085]
In general, since a piezoelectric speaker employs an acoustic reproduction mechanism based on the resonance motion of a diaphragm, a resonance mode is likely to occur in the diaphragm. In addition, since a material having a low internal loss such as a metal diaphragm or ceramic is used as the material of the piezoelectric element, when resonance occurs, a characteristic with a very sharp peak dip appears in the acoustic characteristics.
[0086]
In order to reduce this peak dip, the influence of various parameters on the acoustic characteristics will be considered below.
[0087]
3. Physical properties of butterfly dampers and edges
Hereinafter, the relationship between the change in the physical characteristics of the butterfly damper and the edge, which are support members that support the diaphragm, and the influence on the acoustic characteristics will be described.
[0088]
A piezoelectric speaker having the butterfly damper 26a having the shape shown in FIG. 9A is defined as a piezoelectric speaker 1f. A piezoelectric speaker having the butterfly damper 26b having the shape shown in FIG. 9B is defined as a piezoelectric speaker 1g. Here, the elasticity of the butterfly damper having the shape shown in FIG. 9B is higher than the elasticity of the butterfly damper having the shape shown in FIG. 9A. Accordingly, the piezoelectric speaker 1g has a structure in which the vibration plates 4a to 4d are less likely to swing than the piezoelectric speaker 1f (that is, a structure that affects the resonance mode of the vibration plates 4a to 4d). .
[0089]
As shown in Table 2, the internal loss of the edge material is 0.1, and the elastic modulus of the edge material is 1.7 × 10Four(N / cm2) Is defined as a piezoelectric speaker 1h. Further, the internal loss of the edge material is 0.2, and the elastic modulus of the edge material is 0.7 × 10Four(N / cm2) Is defined as a piezoelectric speaker 1i.
[0090]
It is assumed that parameters other than the physical characteristics of the butterfly dampers of the piezoelectric speakers 1f and 1g are equal to the parameters of the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5). It is assumed that parameters other than the physical characteristics of the edges of the piezoelectric speakers 1h and 1i are equal to the parameters of the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5).
[0091]
[Table 2]
Figure 0004163377
[0092]
FIG. 10 shows acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1h. FIG. 11 shows acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1i. FIG. 12 shows acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1f. FIG. 13 shows the acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1g in the JIS box.
[0093]
10 to 13, (A) shows the sound pressure frequency characteristic, and (B) shows the secondary distortion characteristic. In the measurement of these acoustic characteristics, the voltages applied to the piezoelectric speakers 1f to 1i are 3.3 V and the measurement distance is 0.5 m.
[0094]
By comparing FIG. 10 with FIG. 11, it can be seen that the piezoelectric speaker 1i, in which the internal loss of the edge material is higher than the piezoelectric speaker 1h, contributes to the improvement of the flatness of the sound pressure and the reduction of the distortion rate.
[0095]
By comparing FIG. 12 with FIG. 13, the peak of the piezoelectric speaker 1g, which has higher butterfly damper elasticity than the piezoelectric speaker 1f, shifts from the lowest resonance frequency to the middle region, and the resonance mode changes. I understand that.
[0096]
As described above, it is possible to influence the acoustic characteristics by changing the physical characteristics of the butterfly damper and the edge, which are support members for supporting the diaphragm. This is because the resonance mode of the diaphragm is affected by changing the physical characteristics of the support member.
[0097]
Note that the single or multiple butterfly dampers included in a single piezoelectric speaker may have multiple parts with different physical characteristics, and the single or multiple edges included in a single piezoelectric speaker have physical characteristics. May have a plurality of different parts. The peak dip can be reduced by shifting the resonance frequencies of the plurality of diaphragms.
[0098]
4). Acoustic characteristics of speaker system
FIG. 14A shows the appearance of the speaker system 140. The speaker system 140 includes a speaker box 142 and piezoelectric speakers 1f to 1i fixed to the speaker box 142. The piezoelectric speakers 1f to 1i are two-dimensionally arranged.
[0099]
3. above. As described above, the physical characteristics of the support members (butterfly dampers or edges) of the diaphragms of the piezoelectric speakers 1f to 1i are different.
[0100]
FIG. 14B shows the connection relationship of the piezoelectric speakers 1 f to 1 i in the speaker system 140. Each of the piezoelectric speakers 1 f to 1 i is electrically connected to the + wiring 144 and the −wiring 146. Thereby, the piezoelectric speakers 1f-1i can be driven simultaneously.
[0101]
FIG. 15 shows acoustic characteristics in the JIS box of the speaker system 140 when the piezoelectric speakers 1f to 1i are driven simultaneously.
[0102]
In FIG. 15, (A) shows the sound pressure frequency characteristic, and (B) shows the secondary distortion characteristic. In the measurement of the acoustic characteristics, the voltage applied to the piezoelectric speakers 1f to 1i is 3.3 V, and the measurement distance is 0.5 m.
[0103]
By comparing FIG. 15 with each of FIGS. 10 to 13, it can be seen that the flatness of the sound pressure is improved by combining the piezoelectric speakers 1f to 1i. This is because the piezoelectric speakers 1f to 1i complement each other with the peak dip.
[0104]
As described above, by simultaneously driving a plurality of piezoelectric speakers whose physical characteristics of the support members are intentionally changed so as to complement each other in the peak dip, a speaker system with excellent sound pressure flatness can be realized. Can do.
[0105]
5. Diaphragm weight balance
Hereinafter, the relationship between the weight balance of the diaphragm and the influence on the acoustic characteristics will be described.
[0106]
3. above. A piezoelectric speaker using the diaphragms 4a to 4d shown in FIG. 16 in place of the diaphragm of the piezoelectric speaker 1h described above is defined as a piezoelectric speaker 1j. Here, the weights of the diaphragms 4a to 4d shown in FIG. 16 are preset so that the weight ratio of the diaphragms 4a, 4b, 4c, and 4d is 1: 2: 3: 4.
[0107]
Such weight balance of the diaphragms 4a to 4d is achieved by, for example, applying different amounts of polymer resin to the diaphragms 4a to 4d, so that the polymer resins having different thicknesses on the diaphragms 4a to 4d. Is obtained. The polymer resin formed on the diaphragms 4a to 4d provides an advantage of improving the flatness of the sound pressure due to the damping effect of the polymer resin.
[0108]
Or you may make it obtain the weight balance of the diaphragm 4a-4d mentioned above by apply | coating the polymer resin of a different density to the diaphragms 4a-4d, respectively.
[0109]
As the polymer resin, the same resin as that used for forming the edge may be used.
[0110]
FIG. 17 shows the acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1j in the JIS box.
[0111]
In FIG. 17, (A) shows the sound pressure frequency characteristic, and (B) shows the secondary distortion characteristic. In this acoustic characteristic measurement, the voltage applied to the piezoelectric speaker 1j is 3.3 V, and the measurement distance is 0.5 m.
[0112]
By comparing FIG. 17 with FIG. 10, it can be seen that the piezoelectric speaker 1j contributes to the suppression of the resonance peak and the improvement of the flatness of the sound pressure, rather than the piezoelectric speaker 1h. This is because the resonance modes of the diaphragms 4a to 4d are shifted by changing the weights of the diaphragms 4a to 4d.
[0113]
Thus, it is possible to influence the acoustic characteristics by changing the weight balance of the diaphragm.
[0114]
It is also possible to vary the thickness of the diaphragms 4a to 4d themselves so that the weight ratio of the diaphragms 4a, 4b, 4c, and 4d is 1: 2: 3: 4 by half-etching the metal diaphragm. The effect similar to the effect mentioned above is acquired. This is because the resonance modes of the diaphragms 4a to 4d are shifted.
[0115]
The above 3. It is also possible to influence the acoustic characteristics by combining the change in the physical characteristics of the edge or the change in the physical characteristics of the butterfly damper and the change in the weight balance of the diaphragm described in the above.
[0116]
6). Piezoelectric element
FIG. 18 shows the structure of the piezoelectric speaker 1k according to the embodiment of the present invention. A piezoelectric element 180 is disposed on the diaphragms 4a to 4d of the piezoelectric speaker 1k. The parameters other than the piezoelectric element 180 of the piezoelectric speaker 1k are assumed to be equal to the parameters of the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5).
[0117]
The piezoelectric element 180 has a shape in which a plurality of piezoelectric elements 3e to 3i shown in FIG. Thereby, compared with the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5), the process of electrically connecting the piezoelectric elements 3e-3i by wiring can be omitted.
[0118]
Although not shown in FIG. 18, a piezoelectric element having a diameter of φ24 mm is attached to the rear surfaces of the diaphragms 4 a to 4 d in the same manner as the piezoelectric speaker 1 e (FIG. 5).
[0119]
FIG. 19 shows acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1k.
[0120]
In FIG. 19, (A) shows sound pressure frequency characteristics, and (B) shows secondary distortion characteristics. In this acoustic characteristic measurement, it is assumed that the voltage applied to the piezoelectric speaker 1k is 3.3V.
[0121]
As shown in FIG. 19, according to the piezoelectric speaker 1k, it is possible to reproduce sound in a lower frequency band.
[0122]
The shape of the diaphragm of the piezoelectric speaker 1k is changed to the shape of the diaphragm 24 shown in FIG. 21 is defined as a piezoelectric speaker 1m. However, the aperture φ of the piezoelectric element disposed on the back surface of the diaphragm as a bimorph was 32 mm. The piezoelectric element is arranged not at the center of the diaphragm, but at a position shifted downward from the center of the diaphragm until just before the damper. Thereby, the resonance mode changes.
[0123]
Here, the edge material used for the piezoelectric speaker 1m is the same as the edge material used for the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5). That is, the internal loss of the edge material is 0.15, and the elastic modulus of the edge material is 1.0 × 10Four(N / cm2).
[0124]
FIG. 23 shows acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1m.
[0125]
In FIG. 23, (A) shows sound pressure frequency characteristics, and (B) shows secondary distortion characteristics. In this acoustic characteristic measurement, the voltage applied to the piezoelectric speaker 1m is 7.0 V, and the measurement distance is 0.5 m.
[0126]
In the piezoelectric speaker 1m, the piezoelectric element is arranged so as to be shifted from the center of the diaphragm. Thereby, the resonance mode changes. As a result, as shown in FIG. 23, it is possible to reduce the peak dip generated in the frequency band of 1 kHz to 2 kHz in the piezoelectric speakers 1a to 1k described above.
[0127]
The diaphragm of the piezoelectric speaker 1m has an internal loss of 0.4 and an elastic modulus of 0.5 × 10.Four(N / cm2) Is applied as a piezoelectric speaker 1n.
[0128]
FIG. 24 shows acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1n.
[0129]
In FIG. 24, (A) shows the sound pressure frequency characteristic, and (B) shows the secondary distortion characteristic. In this acoustic characteristic measurement, the voltage applied to the piezoelectric speaker 1n is 7.0 V, and the measurement distance is 0.5 m.
[0130]
As shown in FIG. 24, according to the piezoelectric speaker 1n, by applying a material having a high internal loss to the diaphragm, the distortion can be effectively reduced and the flatness of the sound pressure is improved. Can do.
[0131]
7). Adhesion of polymer resin used to form edges
The surface of the metal diaphragm processed into a predetermined shape by etching or punching was irradiated with ultraviolet UV for 60 seconds at a distance of 2.0 cm using a 70 W low-pressure ultraviolet lamp. The ultraviolet UV used here is generated by using a low-pressure mercury lamp as a light source. Of the emitted ultraviolet UV, 80% of the ultraviolet UV has a wavelength of 253.7 nm, and 6% of the ultraviolet UV has a wavelength. It was 184.9 nm.
[0132]
The surface of the metal diaphragm is cleaned (decomposition of impurities) by the energy of the irradiated ultraviolet rays UV. Moreover, a functional group having hydrophilicity such as —OH and —COOH can be imparted to the surface of the metal diaphragm by active oxygen which is a decomposition product of ozone generated by the energy of ultraviolet UV. As a result, the metal diaphragm can be given polarity. By this effect, the wettability of the metal diaphragm with respect to the polymer resin used for forming the edge can be improved, and the adhesion between the polymer resin and the metal diaphragm can be improved.
[0133]
Even when plasma irradiation or corona irradiation is performed on the surface of the metal diaphragm, the metal diaphragm is modified for the same reason as described above. Thereby, the adhesiveness of polymer resin and a metal diaphragm can be improved.
[0134]
Since the piezoelectric material used here undergoes depolarization in an environment of 100 ° C., when a resin that requires heat fusion is used, the adhesion between the diaphragm and the polymer resin material at a lower temperature is reduced. Required.
[0135]
8). Method for manufacturing piezoelectric speaker
Hereinafter, as a representative method of manufacturing the piezoelectric speaker of the present invention, a method of manufacturing the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5) will be described. The manufacturing method of the other piezoelectric speakers 1a to 1d and 1f to 1j is the same. The manufacturing method of the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5) includes a step of processing a plate, a step of arranging a piezoelectric element, a step of forming an edge, and a step of forming a wiring.
[0136]
Hereafter, each process is demonstrated in detail with reference to FIG. 20A-FIG. 20N.
[0137]
8.1 Process of processing board
In this step, the outer frame 2a, the inner frame 2b, the diaphragms 4a to 4d, and the dampers 5a to 5h and 6a to 6d are formed by processing the plate.
[0138]
The dampers 5a and 5b are formed so as to support the diaphragm 4a and allow the diaphragm 4a to linearly swing. Similarly, the dampers 5c and 5d support the diaphragm 4b, and are formed so that the diaphragm 4b can linearly swing. The dampers 5e and 5f support the diaphragm 4c, and the diaphragm 4c is formed so as to be able to swing linearly, and dampers 5g and 5h support the diaphragm 4d, and are formed so that the diaphragm 4d can swing linearly.
[0139]
For example, each member described above can be formed by etching or punching the metal plate 200. As the metal plate 200, for example, a 42 alloy metal plate having a thickness of 100 μm can be used. Instead of the metal plate 200, conductive plastics or a plastic plate having electrodes formed at predetermined locations may be used.
[0140]
FIG. 20A shows the metal plate 200 before processing. FIG. 20B shows the metal plate 200 after processing. In FIG. 20B, reference numeral 10a indicates a gap between the diaphragms 4a to 4d and the inner frame 2b, and reference numeral 10b indicates a gap between the inner frame 2b and the outer frame 2a.
[0141]
As shown in FIG. 21, punching at a position corresponding to a position (indicated by a broken line in FIG. 21) where the piezoelectric element 3e is to be disposed in a later step may be omitted.
[0142]
8.2 Step of placing piezoelectric element
In this process, two types of piezoelectric elements are used.
[0143]
The piezoelectric element 3e is a PZT (lead zirconate titanate) piezoelectric element having a thickness of 50 μm and a diameter of 24 mm. Electrodes are formed on both surfaces of the piezoelectric element 3e with a conductive paste.
[0144]
Each of the piezoelectric elements 3f to 3i is a PZT (lead zirconate titanate) piezoelectric element having a diameter of 10 mm. Electrodes are formed on both surfaces of each of the piezoelectric elements 3f to 3i with a conductive paste.
[0145]
The piezoelectric element 3e is attached to the position (X) shown in FIG. 20C using, for example, an acrylic adhesive. The piezoelectric element 3e is formed on both surfaces of the metal plate (that is, sandwiching the vibration plates 4a to 4d) so as to form a bimorph structure. In this way, the piezoelectric element 3e is arranged so as to transmit vibration to the diaphragms 4a to 4d.
[0146]
Each of the piezoelectric elements 3f to 3i is attached to the position (Y) shown in FIG. 20C using, for example, an acrylic adhesive. Each of the piezoelectric elements 3f to 3i is formed on one side of the metal plate (that is, only on the upper surfaces of the vibration plates 4a to 4d) so as to form a monomorph structure. In this way, each of the piezoelectric elements 3f to 3i is arranged so as to transmit vibration to one corresponding diaphragm among the diaphragms 4a to 4d.
[0147]
The piezoelectric element 3e and the piezoelectric elements 3f to 3i are arranged so that the polarity of the piezoelectric element 3e and the respective polarities of the piezoelectric elements 3f to 3i are the same as viewed from the top surface of the diaphragms 4a to 4d. Is done.
[0148]
8.3 Step of forming an edge
In this step, an edge 7a is formed in the gap 10a between the diaphragms 4a to 4d and the inner frame 2b, and an edge 7b is formed in the gap 10b between the inner frame 2b and the outer frame 2a (FIG. 20D). . The edges 7a and 7b are formed to have a function of supporting the diaphragms 4a to 4d as well as a function of preventing air from leaking from the gaps 10a and 10b.
[0149]
For the edges 7a and 7b, for example, a polymer resin solution of styrene-butadiene rubber (SBR) is filled into the gaps 10a and 10b using a squeegee, and the surface tension (capillary phenomenon) of the polymer resin solution is used. Then, the polymer resin solution can be dried and cured at room temperature for 30 minutes while being held in the gaps 10a and 10b, and then further dried and cured by leaving it in a constant temperature bath at 50 ° C. for 1 hour.
[0150]
For example, it is possible to form edges having different physical characteristics (internal loss and elastic modulus) by changing the blending ratio of SBR rubber.
[0151]
When using a polymer resin solution that cures in a temperature range (100 ° C. to room temperature) at which the piezoelectric element does not depolarize, the edge forming process can be speeded up by drying. In addition, depending on the type of the polymer resin solution, the edge forming process can be speeded up by performing a crosslinking reaction.
[0152]
For the purpose of simplifying the process, a polymer resin solution may be applied to the gaps 10a and 10b by using a dipping method or a spin coating method. In this case, it is necessary to prevent the electrodes of the piezoelectric element from being completely covered with the polymer resin using a mask. This is because if the electrode of the piezoelectric element is completely covered with the polymer resin, the electrode is insulated.
[0153]
The above 1. As described above, the edges 7a and 7b can also be formed by attaching a sheet impregnated with a polymer resin to the back surfaces of the diaphragms 4a to 4d.
[0154]
8.4 Step of forming wiring
For example, an insulating resin is applied using a screen printing method, dried at room temperature for 30 minutes, and then dried in a thermostatic bath at 50 ° C. for 1 hour, whereby the piezoelectric elements 3 e to 3 i and the metal diaphragms 4 a to 4 d are obtained. An insulating coating 28 that prevents short-circuiting is formed (FIG. 20E).
[0155]
Here, as the insulating resin, the same resin as that used to form the edges 7a and 7b can be used.
[0156]
The main purpose of the insulating coating 28 is to insulate the piezoelectric elements 3e to 3i from the metal diaphragms 4a to 4d. Therefore, the insulating coating 28 is sufficient if it has no pinholes and sufficiently withstands insulation, and the insulating coating 28 does not have to have a specific shape or a specific amount. However, as a material for the insulating coating 28, a material having high internal loss and flexibility is desirable.
[0157]
Next, for example, by applying a conductive paste using a screen printing method, the wiring 29 that electrically connects the piezoelectric element 3e and each of the piezoelectric elements 3f to 3i is formed (FIG. 20F).
[0158]
Similarly, an insulating film 38a is formed at a predetermined position on the surface of the diaphragms 4a to 4d (FIG. 20G), and an insulating film 38b is formed at a predetermined position on the back surface of the diaphragms 4a to 4d (FIG. 20H). . A wiring 49a is formed on the insulating film 38a (FIG. 20I), and a wiring 49b is formed on the insulating film 38b (FIG. 20J).
[0159]
Thereafter, the external terminal 51 is inserted so as to sandwich the wiring 49a and the wiring 49b (FIG. 20K). FIG. 20L shows a cross section taken along line L-L ′ shown in FIG. 20K.
[0160]
Here, the application of the insulating resin may be performed simultaneously with the formation of the edges 7a and 7b using the mask 68a (FIG. 20M) and the mask 68b (FIG. 20N).
[0161]
The conductive paste used here is of a solvent volatile type, and is of a type that can obtain conductive performance below the temperature at which the piezoelectric element depolarizes.
[0162]
【The invention's effect】
According to the piezoelectric speaker of the present invention, the diaphragm is supported so that the diaphragm can linearly swing, and air is prevented from leaking from the gap between the diaphragm and the frame. An edge is formed as a support member for keeping the surface flat. As a result, it is possible to reproduce sound in a lower frequency band as compared with a conventional piezoelectric speaker.
[0163]
Further, according to another piezoelectric speaker of the present invention, the plurality of diaphragms are supported so that each of the plurality of diaphragms can be linearly oscillated. As a result, the resonance motion due to the surface shape is distributed to the plurality of diaphragms. As a result, a peak dip with a large sound pressure difference is prevented from appearing in the acoustic characteristics.
[0164]
According to the piezoelectric speaker manufacturing method of the present invention, it is possible to provide a piezoelectric speaker having the above-described structure.
[0165]
Further, by combining a plurality of piezoelectric speakers having the above-described structure, a speaker system with a sufficiently flat sound pressure level can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a plan view showing the structure of a piezoelectric speaker 1a according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2A is a view for explaining an example in which edges 7a and 7b are formed by sticking a sheet 8 to diaphragms 4a to 4d.
FIG. 2B is a diagram for explaining an example in which the edge 7a is formed by filling a gap between the diaphragms 4a to 4d and the inner frame 2b with resin.
FIG. 3A is a plan view showing a structure of a piezoelectric speaker 1b according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3B is a plan view showing the structure of the piezoelectric speaker 1c according to the embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing the structure of a piezoelectric speaker 1d according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing a structure of a piezoelectric speaker 1e according to the embodiment of the present invention.
6 is a diagram showing acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1a (FIG. 1).
FIG. 7 is a diagram showing acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1e (FIG. 5).
FIG. 8 is a diagram showing acoustic characteristics in a JIS box of a conventional piezoelectric speaker (FIG. 22).
FIG. 9A is a diagram showing a shape of a butterfly damper used in the piezoelectric speaker 1f.
FIG. 9B is a diagram showing a shape of a butterfly damper used in the piezoelectric speaker 1g.
FIG. 10 is a diagram illustrating acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1h in a JIS box.
FIG. 11 is a diagram illustrating acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1i in a JIS box.
FIG. 12 is a diagram showing acoustic characteristics in the JIS box of the piezoelectric speaker 1f.
FIG. 13 is a diagram illustrating acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1g in a JIS box.
14A is a diagram showing an external appearance of a speaker system 140. FIG.
14B is a diagram showing a connection relationship of the piezoelectric speakers 1f to 1i in the speaker system 140. FIG.
FIG. 15 is a diagram illustrating acoustic characteristics of the speaker system 140 in a JIS box.
FIG. 16 is a diagram showing diaphragms 4a to 4d used in the piezoelectric speaker 1j.
FIG. 17 is a diagram illustrating acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1j in a JIS box.
FIG. 18 is a plan view showing a structure of a piezoelectric speaker 1k according to the embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a diagram illustrating acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1k in a JIS box.
20A is a diagram showing a shape of a metal plate 200 before processing. FIG.
FIG. 20B is a diagram showing the shape of the metal plate 200 after processing.
FIG. 20C is a diagram showing a state where piezoelectric elements 3e to 3i are arranged.
FIG. 20D is a diagram showing a state where edges 7a and 7b are formed.
FIG. 20E is a diagram showing a state in which an insulating film is formed.
FIG. 20F is a diagram showing a state in which a wiring 29 is formed.
FIG. 20G is a diagram showing a state in which an insulating film 38a is formed.
20H is a diagram showing a state in which an insulating coating 38a is formed. FIG.
FIG. 20I is a diagram showing a state in which a wiring 49a is formed.
FIG. 20J is a diagram showing a state in which a wiring 49b is formed.
FIG. 20K is a diagram showing a state in which the external terminal 51 is inserted.
20L is a view showing a cross section taken along line L-L ′ shown in FIG. 20K. FIG.
FIG. 20M is a diagram showing the shape of a mask 68a.
20N is a diagram showing the shape of a mask 68b. FIG.
FIG. 21 is a diagram showing the shape of a metal plate 200 after processing.
22 is a diagram showing the structure of a conventional piezoelectric speaker 220. FIG.
FIG. 23 is a diagram showing acoustic characteristics of the piezoelectric speaker 1m in a JIS box.
FIG. 24 is a diagram showing acoustic characteristics of the JIS box of the piezoelectric speaker 1n.
[Explanation of symbols]
1a-1k, 1m-1n Piezoelectric Speaker
2a Outer frame
2b Inner frame
3, 3a-3i Piezoelectric element
4a to 4d diaphragm
5a-5h damper
6a-6d damper
7a, 7b edge
8 seats
9 Polymer resin
12 frames
13 Piezoelectric elements
14 Diaphragm
16a-16d damper
17 edge
140 Speaker system

Claims (12)

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、
前記ダンパが電極を兼ねることを特徴とする圧電スピーカ。Frame,
A diaphragm,
A piezoelectric element disposed on the diaphragm;
A damper that is connected to the frame and the diaphragm, and that supports the diaphragm so that the diaphragm is capable of linear amplitude;
An edge formed to fill the gap between the diaphragm, the damper and the frame;
The piezoelectric speaker, wherein the damper also serves as an electrode. 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、
前記ダンパが電極を兼ねることを特徴とする圧電スピーカ。Frame,
A plurality of diaphragms;
At least one piezoelectric element disposed on the plurality of diaphragms;
A plurality of dampers connected to the frame and the plurality of diaphragms and supporting the plurality of diaphragms such that each of the plurality of diaphragms is capable of linearly swinging;
An edge formed to prevent air from leaking from the gaps between the plurality of diaphragms and the frame;
The piezoelectric speaker, wherein the damper also serves as an electrode. 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。The at least one piezoelectric element includes a first piezoelectric element and a plurality of second piezoelectric elements, and the first piezoelectric element transmits vibration to the plurality of diaphragms, and the plurality of second piezoelectric elements. The piezoelectric speaker according to claim 2, wherein each of the piezoelectric elements transmits vibration to a corresponding one of the plurality of diaphragms. 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。The piezoelectric speaker according to claim 2, wherein a resin is formed on at least some of the surfaces of the plurality of diaphragms. 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。The piezoelectric speaker according to claim 4, wherein a common resin is used for the resin and the resin used for forming the edge. 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。The piezoelectric speaker according to claim 2, wherein the plurality of dampers include a plurality of portions having different physical characteristics. 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。The piezoelectric speaker according to claim 2, wherein the edge includes a plurality of portions having different physical characteristics. 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。The piezoelectric speaker according to claim 2, wherein the plurality of diaphragms have different weights. 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。The piezoelectric speaker according to claim 8, wherein resins having different thicknesses are formed on the plurality of diaphragms. 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。The piezoelectric speaker according to claim 8, wherein the plurality of diaphragms have different thicknesses. 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１ないし１０のいずれかに記載の圧電スピーカである、スピーカシステム。A speaker system comprising a plurality of piezoelectric speakers,
A speaker system, wherein each of the plurality of piezoelectric speakers is the piezoelectric speaker according to any one of claims 1 to 10. 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１１に記載のスピーカシステム。The speaker system according to claim 11, wherein the plurality of piezoelectric speakers have different acoustic characteristics so as to complement each other with a peak dip.
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