JP4211155B2 - 圧電型ツイータ - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は圧電型ツイータに関し、特に、たとえばステレオ用スピーカに搭載され、圧電体を用いた圧電型ツイータに関する。
【0002】
【従来の技術】
この発明の背景となる従来の圧電型スピーカが、たとえば特開平7−203591号公報および特開平9−215093号公報にそれぞれ開示されている。
特開平7−203591号公報に開示されている圧電型スピーカは、平板状の圧電セラミック板を含み、圧電セラミック板には、振動板としての可撓圧電性フィルムが湾曲した状態で接着されている。この圧電セラミック板は、両側部が制動材を介して支持部材で支持されている。
また、特開平9−215093号公報に開示されている圧電型スピーカは、平板状のフレームを含み、フレームには、円板状の圧電素子が接着されるとともに振動板が湾曲した状態で接着されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開平7−203591号公報に開示されている圧電型スピーカでは、圧電セラミック板の両側部が支持部材で支持されているので、圧電セラミック板および振動板の振動が抑制され、音圧があまり大きくない。
また、特開平9−215093号公報に開示されている圧電型スピーカでは、円板状の圧電素子が用いられているので、共振周波数が狭い範囲でした得られず、再生帯域が広くない。
【0004】
それゆえに、この発明の主たる目的は、音圧が大きくしかも再生帯域が広い圧電型ツイータを提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
この発明にかかる圧電型ツイータは、長方形板状の振動子と、振動子に接着されるホーンとを含み、振動子は、長方形板状の振動板と、振動板の主面に形成される長方形板状の圧電素子とを含み、ホーンは、中央部が圧電素子の幅方向における中央部に接着され、ホーンの中央部の両側の中間部がそれぞれ略半円筒状に形成され、ホーンの両側の端部が振動板の幅方向における両端部にそれぞれ接着され、振動子はノード部分の近傍で支持される、圧電型ツイータである。
この発明にかかる圧電型ツイータでは、たとえば、振動子のノード部分の近傍において振動板にリブを介して支持板が形成され、支持板が支持される。この場合、支持板はたとえば緩衝材を介して支持されてもよい。
また、この発明にかかる圧電型ツイータでは、たとえば、振動子のノード部分の近傍が緩衝部材を介して支持されてもよい。
さらに、この発明にかかる圧電型ツイータでは、ホーンは、たとえば、金属層の両面に合成樹脂層を形成した材料で形成されてもよい。
【0006】
この発明にかかる圧電型ツイータでは、振動子のノード部分の近傍が支持されているので、振動子およびホーンの振動がほとんど抑制されず、音圧がほとんど小さくならない。
さらに、この発明にかかる圧電型ツイータでは、長方形板状の振動子が用いられているので、多数の共振点が発生するとともに、振動子にホーンが接着されているので、振動子の共振のQがホーンでダンピングされ、それによって、再生帯域が広くなる。
【0007】
この発明の上述の目的、その他の目的、特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【0008】
【発明の実施の形態】
図1はこの発明にかかる圧電型ツイータの一例を示す斜視図であり、図2はその圧電型ツイータの分解斜視図であり、図3はその圧電型ツイータの要部を示す正面図である。この圧電型ツイータ10は、長方形板状の振動子12を含む。振動子12は、長方形板状の振動板14を含む。振動板14の長手方向における一端および他端には、それぞれ、細い2つのリブ16を介して、矩形板状の支持板18が形成される。この場合、リブ16は、振動子12のノード部分の近傍に形成される。振動子12のノード部分は、振動板14の幅をWとし、振動板14の長さをLとすると、振動板14の幅方向における両端から0.224W内側のそれぞれの部分と、振動板14の長手方向における両端から0.224L内側のそれぞれの部分とであるが、この圧電型ツイータ10では振動板14の幅方向における両端から0.224W内側のそれぞれの部分の端面にリブ16が形成される。また、各支持板18には、それぞれ、2つの取付用の孔20が形成される。これらのリブ16、支持板18および取付用の孔20は、たとえば金属板をプレスすることによって、振動板14とともに一体的に形成される。なお、振動板14は、振動のQをダンピングするために、その材料としてできるだけ軟質の金属板を使用することが好ましい。
【0009】
振動板14の幅方向における中間部の一方主面および他方主面には、長方形板状の圧電素子22aおよび22bがそれぞれ接着される。圧電素子22aおよび22bは、それぞれ、図3に示すように、長方形板状の圧電体層24を含み、圧電体層24の一方主面および他方主面には、電極26および28がそれぞれ形成される。また、圧電体層24は、厚み方向に分極されている。そして、一方の圧電素子22aの一方の電極26および他方の圧電素子22bの他方の電極28が、振動板14に導電性接着剤で接着される。
【0010】
上述の振動子12の一方の圧電素子22aおよび振動板14には、ホーン30が接着される。ホーン30は、金属箔32を含み、金属箔32の一方主面および他方主面には、合成樹脂層34および36がそれぞれ形成される。このホーン30は、中央部38が細長い短冊状に形成され、中央部38の両側の中間部40がそれぞれ略半円筒状に形成され、両側の端部42がそれぞれ断面L字状に形成される。そして、ホーン30の中央部38が圧電素子22aの幅方向における中央部に接着剤で接着され、ホーン30の両側の端部42が振動板14の幅方向における両端部において端面および他方主面にそれぞれ接着剤で接着される。
【0011】
また、各支持板18は、たとえばゴムなどの比較的柔らかいものからなる2枚の緩衝材44で挟まれる。これらの緩衝材44には、それぞれ、支持板18の2つの取付用の孔20に対応して、2つの取付用の孔46が形成される。さらに、支持板18および2枚の緩衝板44は、たとえば金属や合成樹脂などの比較的硬いものからなる2枚の押さえ部材48で挟まれる。これらの押さえ部材48にも、それぞれ、2つの取付用の孔46と同様に、2つの取付用の孔50が形成される。これらの支持板18、緩衝材44および押さえ部材48は、ねじ52によって、たとえば金属からなるベース54に固定される。ベース54は、支持板18に対応する2つの突出部56を有し、それらの突出部56には、それぞれ、2つの取付用の孔20に対応して、2つの雌ねじ58が形成される。そして、ねじ52が、支持板18、緩衝材44および押さえ部材48の取付用の孔20、46および50に挿通され、ベース54の雌ねじ58に螺合される。それによって、支持板18などがベース54に固定される。
【0012】
この圧電型ツイータ10では、振動子12の圧電素子22aおよび22bの電極26および28間に電気信号を入力すれば、振動子12が振動するとともにホーン30が振動し、ホーン30から外部に音が放出される。この場合、振動子12の屈曲振動がホーン30によって拡大される。
【0013】
また、この圧電型ツイータ10では、ホーン30が振動子12の長さいっぱいに接着されているため、効率がよい。
【0014】
さらに、この圧電型ツイータ10では、振動子12のノード部分の近傍が支持されているので、振動子12およびホーン30の振動がほとんど抑制されず、音圧がほとんど小さくならない。
【0015】
また、この圧電型ツイータ10では、振動子12に長方形板状の振動板14および長方形板状の圧電素子22a、22bが用いられているので、多数の共振点が発生するとともに、振動子12にホーン30が接着されているので、振動子12の共振のQがホーン30でダンピングされ、それによって、再生帯域が広くなるとともに安定した音圧になる。
【0016】
さらに、この圧電型ツイータ10では、ホーン30が金属箔32の両面に合成樹脂層34、36を形成した材料からなるので、金属の持っている音圧の平坦性と合成樹脂の持っている波形自体に細かい凹凸をなくす効果とを有する。なお、金属箔の両面にシリコーンを薄膜として塗り付けた材料で振動板を形成しても同様の効果を奏する。すなわち、金属箔を合成樹脂で挟むことにより、周波数特性の共振を抑えることすなわちQをダンピングすることができ、平坦な帯域の広い特性を得ることができる。
なお、ホーン30は、金属あるいは合成樹脂のみで形成されてもよいが、ホーン30を金属で形成した場合、音圧自体は平坦であるが、波形自体に細かい凹凸が生じ、さらに、音的にも金属音であり好ましくないという欠点がある。一方、ホーン30を合成樹脂で形成した場合、音圧の平坦性が取れないが、波形自体の細かい凹凸はない。
それに対して、この圧電型ツイータ10のように金属箔の両面に合成樹脂層を形成した材料でホーンを形成した場合には、金属ホーンの長所および合成樹脂ホーンの長所をあわせ持つ。たとえば、ホーンの材質を金属箔の両面に樹脂フィルムをラミネートすることによって、金属ホーン、樹脂フィルムホーンそれぞれのよい点を取り込むことができる。
【0017】
また、この圧電型ツイータ10では、ホーン30の中央部38および両側の端部42が振動子12に接着されているので、ホーン30を振動しても、ホーン30は常に安定した張力が得られる。
【0018】
さらに、この圧電型ツイータ10では、緩衝材44が設けられているので、支持点よりの振動もれを完全に防止することができる。
【0019】
図4は図1に示す圧電型ツイータの変形例の要部を示す正面図である。図4に示す圧電型ツイータ10では、図1に示す圧電型ツイータ10と比べて、ホーン30の中央部38が2つに折り曲げられ、その中央部38が圧電素子22aの表面に接着した2つの支持部材39間に挿入されるとともに支持部材39に接着剤で接着される。図4に示す圧電型ツイータ10でも、図1に示す圧電型ツイータ10と同様の構造を有するので、図1に示す圧電型ツイータ10と同様の効果を奏する。
【0020】
図5はこの発明にかかる圧電型ツイータの他の例の要部を示す斜視図である。図5に示す圧電型ツイータ10では、図1に示す圧電型ツイータ10と比べて、振動子12の振動板14にリブ16や支持板18が形成される代わりに、振動子12のノード部分の近傍が、振動子12のノード部分に対応して形成されたベース54の突出部56に、緩衝部材となるシリコーンなどの接着剤57で接着される。この場合、振動子12のノード部分は、振動子12の幅をWとすると、振動子12の幅方向における両端から0.224W内側のそれぞれの部分である。なお、図5に示す圧電型ツイータ10では、ホーン(図示せず)が、図1に示す圧電型ツイータ10と同様に設けられる。図5に示す圧電型ツイータ10でも、図1に示す圧電型ツイータ10と同様の効果を奏する。
【0021】
図6はこの発明にかかる圧電型ツイータのさらに他の例を示す分解斜視図であり、図7はその圧電型ツイータの要部を示す斜視図であり、図8はその圧電型ツイータの要部を示す正面図である。図6に示す圧電型ツイータ10は、図1に示す圧電型ツイータ10と比べて、リブ16が振動子12の4辺において振動子12のノード部分の近傍に形成される。すなわち、リブ16は、振動子12の振動板14の幅をWとし、振動板14の長さをLとすると、振動板14の幅方向における両端から0.224W内側のそれぞれの部分の端面と、振動板14の長手方向における両端から0.224L内側のそれぞれの部分の端面とに形成される。また、支持板18は、枠状に形成される。そのため、緩衝材44および押さえ部材48も、枠状に形成される。また、ホーン30は、中央部38が圧電素子22aの幅方向における中央部に接着剤で接着されるとともに、両側の端部42が振動板14の幅方向における両端部において一方主面にそれぞれ接着剤で接着される。なお、ベース54には、突出部56は形成されていない。図6に示す圧電型ツイータ10でも、図1に示す圧電型ツイータ10と同様の効果を奏する。
【0022】
また、図1に示す圧電型ツイータ10では、振動子12が長辺に平行するノード部分の近傍で支持され短辺に平行するノード部分は開放されたままであるため、短辺に平行するノード部分のモードの振動のQを抑えることができず、音圧特性にリップルが生じるおそれがある。
それに対して、図6に示す圧電型ツイータ10では、振動子12の短辺に平行するノード部分の近傍も支持することにより、インピーダンス特性のQを下げるとともに、音圧のリップルを解消することができる。
【0023】
なお、図6に示す圧電型ツイータ10では、リブ16が、振動板14の幅方向における両端から0.224W内側のそれぞれの部分の端面と振動板14の長手方向における両端から0.224L内側のそれぞれの部分の端面とに形成されているが、リブ16は、図9に示すように、振動板14の短辺の両端部の端面と振動板14の長辺の両端部の端面とに形成されてもよく、図10に示すように、振動板14の幅方向における両端から0.224W内側のそれぞれの部分の端面と振動板14の長辺の両端部の端面とに形成されてもよく、図11に示すように、振動板14の短辺の両端部の端面と振動板14の長手方向における両端から0.224L内側のそれぞれの部分の端面とに形成されてもよい。これらの場合も、図6に示す圧電型ツイータ10と同様の効果を奏する。
【0024】
なお、上述の各例ではホーン30が3層構造に形成されているが、この発明では、ホーンはたとえばコーン紙など紙、合成樹脂または金属で1層に形成されてもよい。
【0025】
【発明の効果】
この発明によれば、音圧が大きくしかも再生帯域が広い圧電型ツイータが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明にかかる圧電型ツイータの一例を示す斜視図である。
【図2】図1に示す圧電型ツイータの分解斜視図である。
【図3】図1に示す圧電型ツイータの要部を示す正面図である。
【図4】図1に示す圧電型ツイータの変形例の要部を示す正面図である。
【図5】この発明にかかる圧電型ツイータの他の例の要部を示す斜視図である。
【図6】この発明にかかる圧電型ツイータのさらに他の例を示す分解斜視図である。
【図7】図6に示す圧電型ツイータの要部を示す斜視図である。
【図8】図6に示す圧電型ツイータの要部を示す正面図である。
【図9】図6に示す圧電型ツイータの振動板のリブの変形例を示す平面図である。
【図10】図6に示す圧電型ツイータの振動板のリブの他の変形例を示す平面図である。
【図11】図6に示す圧電型ツイータの振動板のリブのさらに他の変形例を示す平面図である。
【符号の説明】
10 圧電型ツイータ
12 振動子
14 振動板
16 リブ
18 支持板
20 取付用の孔
22a、22b 圧電素子
24 圧電体層
26、28 電極
30 ホーン
32 金属箔
34、36 合成樹脂層
38 中央部
40 中間部
42 端部
44 緩衝材
46 取付用の孔
48 押さえ部材
50 取付用の孔
52 ねじ
54 ベース
56 突出部
58 雌ねじ

Claims (5)

  1. 長方形板状の振動子、および
    前記振動子に接着されるホーンを含み、
    前記振動子は、
    長方形板状の振動板、および
    前記振動板の主面に形成される長方形板状の圧電素子を含み、
    前記ホーンは、中央部が前記圧電素子の幅方向における中央部に接着され、前記ホーンの中央部の両側の中間部がそれぞれ略半円筒状に形成され、前記ホーンの両側の端部が前記振動板の幅方向における両端部にそれぞれ接着され、
    前記振動子はノード部分の近傍で支持される、圧電型ツイータ。
  2. 記振動子のノード部分の近傍において前記振動板にリブを介して支持板が形成され、前記支持板が支持される、請求項1に記載の圧電型ツイータ。
  3. 前記支持板が緩衝材を介して支持される、請求項2に記載の圧電型ツイータ。
  4. 記振動子のノード部分の近傍が緩衝部材を介して支持される、請求項1に記載の圧電型ツイータ。
  5. 前記ホーンは、金属層の両面に合成樹脂層を形成した材料で形成される、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載の圧電型ツイータ。
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