JP5908994B2 - 音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents

Description

開示の実施形態は、音響発生器、音響発生装置および電子機器に関する。

従来、圧電素子を用いた音響発生器が知られている（たとえば、特許文献１参照）。かかる音響発生器は、振動板に取り付けた圧電素子に電圧を印加して振動させることによって振動板を振動させ、かかる振動の共振を積極的に利用することで音響を出力するものである。

また、かかる音響発生器は、振動板に樹脂フィルムなどの薄膜を用いることができるため、一般的な電磁式スピーカなどに比べて薄型かつ軽量に構成することが可能である。

なお、振動板に薄膜を用いる場合、薄膜は、優れた音響変換効率を得られるように、たとえば一対の枠部材によって厚み方向から挟持されることによって均一に張力をかけられた状態で支持されることが求められる。

特開２００４−０２３４３６号公報

しかしながら、上記した従来の音響発生器は、均一に張力がかけられた振動板の共振を積極的に利用するが故に、音圧の周波数特性においてピーク（周囲よりも音圧が高い部分）およびディップ（周囲よりも音圧が低い部分）が生じやすく、良質な音質を得にくいという問題があった。

実施形態の一態様は、上記に鑑みてなされたものであって、良好な音圧の周波数特性を得ることができる音響発生器、音響発生装置および電子機器を提供することを目的とする。

実施形態の一態様に係る音響発生器は、励振器と、振動体と、枠体と、導線とを備える。前記励振器は、電気信号が入力されて振動する。前記振動体は、前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する。前記枠体は、前記振動体の外周部に設けられ、該振動体を扁平に支持する。前記導線は、前記励振器に接続され、該励振器へ電気信号を入力する。また、前記枠体は前記導線への接続点となる複数個の端子を有しており、該複数個の端子は、当該複数個の端子の少なくとも２つを結ぶ線が平面視で前記枠体の辺と非平行となるように設けられている。

実施形態の一態様によれば、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

図１Ａは、基本的な音響発生器の概略構成を示す模式的な平面図である。 図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’線断面図（その１）である。 図１Ｃは、図１ＡのＡ−Ａ’線断面図（その２）である。 図２は、音圧の周波数特性の一例を示す図である。 図３Ａは、実施形態に係る音響発生器の構成の一例を示す模式的な平面図（その１）である。 図３Ｂは、実施形態に係る音響発生器の構成の一例を示す模式的な平面図（その２）である。 図３Ｃは、図３ＢのＢ−Ｂ’線断面図である。 図３Ｄは、図３Ａの変形例を示すＣ−Ｃ’線断面図である。 図３Ｅは、図３Ｄに示すＨ部の拡大図である。 図４Ａは、枠体の各部位を説明するための模式的な斜視図である。 図４Ｂは、枠体の各部位を説明するための模式的な平面図である。 図５Ａは、端子板または端子の変形例を示す模式的な平面図（その１）である。 図５Ｂは、端子板または端子の変形例を示す模式的な平面図（その２）である。 図５Ｃは、端子板または端子の変形例を示す模式的な平面図（その３）である。 図５Ｄは、端子板または端子の変形例を示す模式的な平面図（その４）である。 図５Ｅは、端子板の変形例の一つを示す模式的な斜視図である。 図５Ｆは、端子の変形例の一つを示す模式的な断面図である。 図５Ｇは、図３Ｂの変形例を示すＢ−Ｂ’線断面図である。 図５Ｈは、端子板または端子の変形例を示す模式的な平面図（その５）である。 図５Ｉは、端子板または端子の変形例を示す模式的な平面図（その６）である。 図５Ｊは、端子板または端子の変形例を示す模式的な平面図（その７）である。 図６Ａは、実施形態に係る音響発生装置の構成を示す図である。 図６Ｂは、実施形態に係る電子機器の構成を示す図である。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する音響発生器、音響発生装置および電子機器の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの発明が限定されるものではない。

まず、実施形態に係る音響発生器１の説明に先立って、基本的な音響発生器１’の概略構成について、図１Ａ〜図１Ｃを用いて説明する。図１Ａは、音響発生器１’の概略構成を示す模式的な平面図であり、図１Ｂは、図１ＡのＡ−Ａ’線断面図（その１）であり、図１Ｃは、図１ＡのＡ−Ａ’線断面図（その２）である。

なお、説明を分かりやすくするために、図１Ａ〜図１Ｃには、鉛直上向きを正方向とし、鉛直下向きを負方向とするＺ軸を含む３次元の直交座標系を図示している。かかる直交座標系は、後述の説明に用いる他の図面でも示す場合がある。

また、図１Ａにおいては、樹脂層７（後述）の図示を省略している。また、説明を分かりやすくするために、図１Ｂおよび図１Ｃは、音響発生器１’を厚み方向（Ｚ軸方向）に大きく誇張して示している。

図１Ａに示すように、音響発生器１’は、枠体２と、振動板３と、圧電素子５と、リード線６ａ、６ｂとを備える。なお、図１Ａに示すように、以下の説明では、圧電素子５が１個である場合を例示するが、圧電素子５の個数を限定するものではない。

また、図１Ｂに一例として示すように、枠体２は、振動板３の周縁部で振動板３を支持する支持体として機能する。振動板３は、板状やフィルム状の形状を有しており、その周縁部が枠体２に固定され、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持される。

また、図１Ｃに示す一例では、枠体２は、矩形の枠状で同一形状を有する２枚の枠部材によって構成されており、振動板３の周縁部を挟み込んで振動板３を支持する支持体として機能する。振動板３は、板状やフィルム状の形状を有しており、その周縁部が枠体２に挟み込まれて固定され、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持される。

この場合、２枚の枠部材で振動板３を挟むことで、振動板３の張りを安定させることができるので、音響発生器１’の周波数特性を長期間変動しない耐久性のあるものとすることができるからさらに良い。

なお、振動板３のうち枠体２の内周よりも内側の部分、すなわち、振動板３のうち枠体２に挟み込まれておらず自由に振動することができる部分を振動体３ａとする。すなわち、振動体３ａは、枠体２の枠内において略矩形状をなす部分である。

また、振動板３は、樹脂や金属等の種々の材料を用いて形成することができる。たとえば、厚さ１０〜２００μｍのポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン等の樹脂フィルムで振動板３を構成することができる。樹脂フィルムは金属板などに比べて弾性率および機械的なＱ値の低い材料であるため、振動板３を樹脂フィルムにより構成することで、振動板３を大きな振幅で屈曲振動させ、音圧の周波数特性における共振ピークの幅を広く、高さを低くして共振ピークとディップとの差を低減することができる。なお、金属と樹脂との複合体を振動板３として用いてもよい。

また、枠体２の厚みや材質などについても、特に限定されるものではなく、金属や樹脂など種々の材料を用いて形成することができる。たとえば、機械的強度および耐食性に優れるという理由から、厚さ１００〜１０００μｍのステンレス製のものなどを枠体２として好適に用いることができる。

なお、図１Ａには、その内側の領域の形状が略矩形状である枠体２を示しているが、平行四辺形、台形および正ｎ角形といった多角形であってもよい。本実施形態では、図１Ａに示すように、略矩形状であるものとする。

圧電素子５は、振動体３ａの表面に貼り付けられるなどして設けられ、電圧の印加を受けて振動することによって振動体３ａを励振する励振器である。

かかる圧電素子５は、図１Ｂまたは図１Ｃに示すように、たとえば、４層のセラミックスからなる圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと、３層の内部電極層５ｅが交互に積層された積層体と、かかる積層体の上面および下面に形成された表面電極層５ｆ、５ｇと、内部電極層５ｅが露出した側面に形成された外部電極５ｈ、５ｊとを備える。また、外部電極５ｈ、５ｊには、リード線６ａ、６ｂが接続される。リード線６ａ、６ｂは、外部から電気信号を入力する導線である。

なお、圧電素子５は板状であり、上面側および下面側の主面が長方形状または正方形状といった多角形をなしている。また、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは、図１Ｂまたは図１Ｃに矢印で示すように分極されている。すなわち、ある瞬間に加えられる電界の向きに対する分極の向きが厚み方向（図のＺ軸方向）における一方側と他方側とで逆転するように分極されている。

そして、リード線６ａ、６ｂを介して圧電素子５に電圧が印加されると、たとえば、ある瞬間において、振動体３ａに接着された側の圧電体層５ｃ、５ｄは縮み、圧電素子５の上面側の圧電体層５ａ、５ｂは延びるように変形する。よって、圧電素子５に交流信号を与えることにより、圧電素子５が屈曲振動し、振動体３ａに屈曲振動を与えることができる。

このように、圧電素子５の上面側の圧電体層５ａ、５ｂと下面側の圧電体層５ｃ、５ｄとが、相反する伸縮挙動を示し、その結果、圧電素子５がバイモルフ型の屈曲振動をすることにより、振動体３ａに一定の振動を与えて音を発生させることができる。圧電素子５がバイモルフ型の積層型圧電振動素子であり、圧電素子５自体が単独で屈曲振動することから、振動体３ａの材質によらず、例えば柔らかい振動体３ａであっても強い振動を発生させることができ、少数の圧電素子５により充分な音圧を得ることができる。

また、圧電素子５は、その主面が、振動体３ａの主面と、エポキシ系樹脂等の接着剤により接合されている。

なお、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃおよび５ｄを構成する材料には、チタン酸ジルコン酸鉛（lead zirconate titanate）、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、従来から用いられている圧電セラミックスを用いることができる。

また、内部電極層５ｅの材料としては、種々の金属材料を用いることができる。たとえば、銀とパラジウムとからなる金属成分と、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄを構成するセラミック成分とを含有した場合、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄと内部電極層５ｅとの熱膨張差による応力を低減することができるので、積層不良のない圧電素子５を得ることができる。

また、表面電極層５ｆ、５ｇと外部電極５ｈ、５ｊは、金属、例えば銀などを主成分とする。また、ガラス成分を含有しても良い。ガラス成分を含有させることによって、圧電体層５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄや内部電極層５ｅと、表面電極層５ｆ、５ｇまたは外部電極５ｈ、５ｊとの間に強固な密着力を得ることができる。ガラス成分の含有量は、たとえば２０体積％以下とすればよい。

また、リード線６ａ、６ｂは、導線の一例であり、一端部が圧電素子５に接続され、圧電素子５へ電気信号を入力する。かかるリード線６ａ、６ｂは、種々の金属材料を用いて形成することができる。たとえば、銅またはアルミニウムなどの金属箔を樹脂フィルムで挟んだフレキシブル配線を用いてリード線６ａ、６ｂを構成すると、圧電素子５の低背化を図ることができる。

また、図１Ｂまたは図１Ｃに示すように、音響発生器１’は、枠体２の枠内において圧電素子５および振動体３ａの表面に被せるように配置されて、振動体３ａおよび圧電素子５と一体化された樹脂層７をさらに備える。

樹脂層７は、たとえば、アクリル系樹脂を用いてヤング率が１ＭＰａ〜１ＧＰａの範囲程度となるように形成されることが好ましい。なお、かかる樹脂層７に圧電素子５を埋設することで適度なダンパー効果を誘発させることができるので、共振現象を抑制して、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さく抑えることができる。

また、図１Ｂまたは図１Ｃには、樹脂層７が、枠体２と同じ高さとなるように形成された状態を示しているが、樹脂層７が枠体２の高さよりも高くなるように形成されてもよい。逆に、樹脂層７は、必ずしも圧電素子５および振動体３ａの表面に被せるように配置されていなくてもよく、圧電素子５と、この圧電素子５が配置されている側の振動体３ａの表面の少なくとも一部とが樹脂層７により被覆されていればよい。

このように、振動体３ａ、圧電素子５および樹脂層７は一体化されており、一体的に振動するいわば複合振動体を構成している。

なお、図１Ｂまたは図１Ｃでは、圧電素子５として、バイモルフ型の積層型圧電素子を例に挙げたが、これに限られるものではなく、たとえば、伸縮する圧電素子５を振動体３ａに貼り付けたユニモルフ型であっても構わない。

ところで、図１Ａ〜図１Ｃに示したように、振動体３ａは、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持されている。このような場合、圧電素子５の振動に誘導された共振に起因するピークディップや歪みが生じるために、特定の周波数において音圧が急激に変化し、音圧の周波数特性が平坦化しづらい。

かかる点を、図２に図示する。図２は、音圧の周波数特性の一例を示す図である。図１Ａの説明で既に述べたように、振動体３ａは、枠体２の枠内において均一に張力をかけられた状態で略扁平に支持されている。

しかしながら、このような場合、振動体３ａの共振によって特定の周波数にピークが集中して縮退するため、図２に示すように、周波数領域全体にわたって急峻なピークやディップが散在して生じやすい。

一例として、図２において破線の閉曲線ＰＤで囲んで示した部分に着目する。このようなピークが生じる場合、周波数によって音圧にばらつきが生じることとなるため、良好な音質を得にくくなる。

こうした場合、図２に示すように、ピークＰの高さを下げ（図中の矢印２０１参照）、かつ、ピーク幅を広げ（図中の矢印２０２参照）、ピークＰやディップ（図示略）を小さくするような方策をとることが有効である。

ここで、枠体２に着目する。枠体２は、上述のように、振動体３ａへ均一に張力をかけつつ支持する支持体であるが、振動体３ａが振動する際には、その振動体３ａの共振に誘導されてやはり枠体２自体も振動している。また、枠体２は、振動体３ａに対して反射波を返している。したがって、枠体２は、上述の、一体的に振動する複合振動体の構成要素の一つとみなすことができる。

そこで、本実施形態では、まず枠体２の主面に対し、外部からリード線６ａ、６ｂへの接続点となる「端子」を設けることによってかかる「端子」の周囲で振動波を乱すことで、枠体２から振動体３ａへ返る反射波を乱すこととした。そして、これにより、共振周波数を部分的に揃わなくさせることで共振モードの縮退を解いて分散させ、ピークＰの高さを下げるとともに、ピーク幅を広げることとした。

さらに、本実施形態では、かかる「端子」を枠体２の辺の中央を避けた部位に設けることによって、上述の複合振動体全体の形状に非対称性をもたせ、反射波の対称性を低下させることとした。そして、これにより、やはり共振周波数を部分的に揃わなくさせることでピークＰの高さを下げるとともに、ピーク幅を広げることとした。

また、枠体２の対称性を崩すことにより、枠体２の縮退した振動モードを複数の振動モードに分散させることができ、枠体２の共振周波数における音圧のピーク形状をなだらかにできる。結果として、複合振動体全体の音圧の周波数特性における共振ピークとディップの差を低減して音圧の周波数変動を可及的に抑制でき、音質の向上を図ることができる。特に、「端子」へ電気信号が入力された場合には、「端子」の近傍において枠体２の温度が変化して膨張収縮が起こり枠体２に歪みが生じるため、縮退した振動モードをさらに分散することができる。

以下、実施形態に係る音響発生器１について、具体的に図３Ａ〜図５Ｊを用いて順次説明する。まず、図３Ａは、実施形態に係る音響発生器１の構成の一例を示す模式的な平面図（その１）である。また、図３Ｂは、実施形態に係る音響発生器１の構成の一例を示す模式的な平面図（その２）である。また、図３Ｃは、図３ＢのＢ−Ｂ’線断面図である。

なお、図３Ａおよび図３Ｂの模式的な平面図を含め、以下に示す各図面では、説明の便宜上、図１Ａと同様に樹脂層７の図示を省略する場合がある。

図３Ａに示すように、音響発生器１は、図１Ａ〜図１Ｃに示した音響発生器１’に加えて、端子２ｂを備える。端子２ｂは、外部からの接続点となるいわゆる電極ターミナルであり、枠体２に少なくとも１つ以上設けられる。なお、図３Ａには、枠体２に複数個（ここでは２個）の端子２ｂが設けられている場合を例示している。これにより、縮退した振動モードをさらに分散させることができ、より共振周波数における音圧のピーク形状をなだらかにできる。

また、同じく複数個の端子２ｂが設けられる場合、少なくとも１つの端子２ｂの極性がその他の端子２ｂの極性と異なることがより効果的である。すなわち、端子２ｂの極性が異なれば、端子２ｂそれぞれに異なった信号成分があるので、端子２ｂそれぞれの周囲の温度上昇が異なることとなる。したがって、伝播する振動波をさらに乱すことができるので、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。

また、端子２ｂは、リード線６ａ、６ｂによって、圧電素子５と接続されるので、リード線６ａ、６ｂを介して圧電素子５の周囲の振動を拾うことができる。これにより、さらに端子２ｂの周囲で振動波を効果的に乱すことができる。

ここで、端子２ｂは、たとえば、中間層２ｄを介して枠体２に設けられているのが好ましい。また、枠体２が金属材料を用いて形成されている場合には、端子２ｂは、たとえば、接続点となる部分が金属材料で、枠体２と接する部分が絶縁体でそれぞれ構成されて、中間層２ｄを介して枠体２に設けられる。

かかる点について図３Ｄおよび図３Ｅを参照して説明する。図３Ｄは、図３ＡのＣ−Ｃ’線断面図であり、図３Ｅは、図３Ｄに示すＨ部の拡大図である。

図３Ｄに示すように、端子２ｂは、枠体２の主面に対して中間層２ｄを介して固定されている。かかる端子２ｂには、リード線６ａ、６ｂの他端部が接続される。

中間層２ｄは、たとえば接着剤であり、枠体２よりもヤング率（Ｅ）が低い部材である。このように、第１の実施形態では、端子２ｂが、枠体２よりもヤング率（Ｅ）が低い中間層２ｄを介して枠体２に固定される。ヤング率（Ｅ）が低い材料は通常、機械的Ｑ値が小さい、すなわち機械的損失が大きいため、このような中間層２ｄを設けることにより、枠体２の振動が中間層２ｄによって吸収され、端子２ｂが設けられた部分において枠体２の振動をより大きく乱すことができるため、音圧をより平坦化することができ、音質の更なる向上を図ることができる。また、枠体２の振動が端子２ｂに伝わる際に減衰されるので、端子２ｂの振動による劣化が低減し、耐久性が向上するという効果も得られる。

ここで、枠体２および端子２ｂがともに金属で構成される場合、中間層２ｄは、絶縁性を有することが望ましい。このように、絶縁性を有する中間層２ｄを介して端子２ｂを枠体２へ固定することで、枠体２と端子２ｂとの絶縁性を確保しつつ、枠体２の振動をより大きく乱すことができる。

なお、中間層２ｄは、たとえば、接着剤、絶縁層、接着剤の３層構造であってもよい。また、端子２ｂの枠体２と接する部分または枠体２が樹脂等の絶縁体で構成される場合、中間層２ｄは、必ずしも絶縁性を有することを要しない。

また、図３Ｅに示すように、中間層２ｄは、内部に気孔２ｄａ、いわゆるボイドを含んでいることが好ましい。

このように、中間層２ｄに気孔２ｄａを設けることで、中間層２ｄ内にヤング率の異なる領域が点在するようになることから、その領域において共振のエネルギーが吸収され、共振周波数における音圧のピーク形状がなだらかになる。この結果、音圧の周波数特性における共振ピークとディップとの差が低減され周波数特性を平坦化することができる。なお、気孔２ｄａは、中間層２ｄ内のあらゆる方向からの応力や共振のエネルギーを吸収しやすくするために球状であることが好ましい。

また、端子２ｂは、枠体２の外側面や、振動体３ａに対して圧電素子５が設けられる側およびそれと反対側の枠体２の主面のいずれに固定されてもよいが、特に、圧電素子５が設けられる側の枠体２の主面に固定されることが好ましい。これにより、圧電素子５から発生して空中を伝わる振動に起因して生じる枠体２の共振を抑制でき、音質が向上する。

また、振動体３ａの振動面に対して、端子２ｂを圧電素子５や樹脂層７などの他の構成要素と同じ側に配置することで、振動体３ａの振動面に対する複合振動体全体の対称性が低下して複合振動体全体の共振周波数が分散されるという効果も得られる。

なお、図３Ｄに示すように、リード線６ａ、６ｂは、弛みをもたせて端子２ｂおよび圧電素子５の間に接続されることが好ましい。これにより、端子２ｂから圧電素子５へ伝わる振動を減衰することができるので、振動源である圧電素子５に伝わるノイズを低減し、クリアな音質の高い音響を発生させることができる。また、端子２ｂおよび圧電素子５への応力を抑えられるので、耐久性を向上させ、製品寿命を延ばすことができる。

また、ノイズの発生を抑えるという点から、端子２ｂは、枠体２の素材よりも軟らかい、すなわち弾性率の小さい素材からなることが好ましい。これにより、枠体２で生じる振動を減衰することができるので、やはり圧電素子５に伝わるノイズを低減することができる。

また、端子２ｂには、たとえば貫通孔などの孔部が設けられていてもよい。このように端子２ｂに孔部を設けた場合、枠体２の縮退した振動モードを分散させるとともに、孔部において枠体２の振動をさらに乱すことができ、振動体３ａへの反射波を乱すことができるので、複合振動体全体の共振周波数における音圧のピーク形状をなだらかにできる。

また、図３Ｂに示すように、端子２ｂは、端子板２ａを介して枠体２に設けられてもよい。端子板２ａは、枠体２に設けられる基板であり、ガラスエポキシ基板などを好適に用いることができる。

端子２ｂは、かかる端子板２ａ上に少なくとも１つ以上設けられる。なお、図３には、端子板２ａ上に２個の端子２ｂが設けられている場合を例示しているが、端子板２ａの１個あたりの端子２ｂの個数を限定するものではない。

ここで、以下の説明を分かりやすくする観点から、本実施形態における枠体２の各部位の名称について、図４Ａおよび図４Ｂを用いて述べておく。図４Ａは、枠体２の各部位を説明するための模式的な斜視図であり、図４Ｂは、枠体２の各部位を説明するための模式的な平面図である。なお、図４Ａでは、枠体２を構成する２枚の枠部材のうち、１枚分のみを示している。

図４Ａに示すように、本実施形態では、枠体２が有する端面のうち、ＸＹ平面に平行な端面を「主面」と表現する。また、同じく枠体２が有する端面のうち、ＸＺ平面あるいはＹＺ平面に平行な端面を「側面」と表現する。

また、図４Ｂに示すように、本実施形態では、長手方向あるいは短手方向の骨を「辺」と表現する。また、かかる「辺」と「辺」が重なる部分を「角部」と表現する（図中の斜線で塗りつぶした斜線領域参照）。

また、枠体２の中心線ＣＬ１と「辺」が交差する部分を「中央」と表現する。なお、図４Ｂには長手方向の中心線ＣＬ１と交差する「中央」のみ図示しているが、短手方向についてもかかる表現は同様にあてはまるものとする。

また、図４Ｂは、枠体２が直線状の「辺」のみからなる略矩形状である場合の例示であるが、両端を有する骨であれば、「辺」は曲線状であってもよい。

また、図４Ｂに示すように、本実施形態では、枠体２の内側の領域を「枠内」と、また外側の領域を「枠外」と、それぞれ表現する。

図３Ａおよび図３Ｂの説明に戻り、実施形態に係る音響発生器１について詳細に説明する。そして、本実施形態では、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、上述の端子２ｂを、枠体２の主面に、枠体２の中央を避けて設けることとした。また、これに関連して、端子板２ａについては、枠体２の辺の中央から枠体２の角部寄りにずらして設けることとした。

かかる構成により得られる効果について、まず端子２ｂから説明する。振動体３ａの共振に誘導されて枠体２自体も振動する点については既に述べたが、かかる枠体２に端子２ｂが設けられることによって、端子２ｂの周囲で枠体２を伝播する振動波を乱すことができる。

とりわけ、端子２ｂへ電気信号が入力された場合、端子２ｂの周囲は部分的に温度上昇するため、熱膨張を起こして振動波は乱れやすい。これにより、枠体２から振動体３ａへ返る反射波を乱すことができる。

そして、その結果、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、音圧の周波数特性を平坦化させることができる。すなわち、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

また、端子２ｂは、音響発生器１の発生させる音声が伝播する側である枠体２の主面側に設けられることで、音声信号に誘導された振動波が端子２ｂを振動させやすくなる。

したがって、端子２ｂの周囲では、伝播される振動波が乱されやすくなり、これにともなって共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。すなわち、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

また、端子２ｂは、枠体２の中央を避けて設けられることで、上述の複合振動体全体の形状に非対称性をもたせることができるので、枠体２から振動体３ａへの反射波を乱し、反射波の対称性を低下させることができる。

これにより、やはり共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

つづいて、端子板２ａによる効果について説明する。端子板２ａは、まず枠体２に設けられることで、枠体２の表面を伝播する振動波をかかる端子板２ａの存在する部位で反射させることができる。

すなわち、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができるので、共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

とりわけ、端子板２ａに、上述のようにガラスエポキシ基板を用いた場合、ヤング率の異なる素材が分散した構造であることから、端子板２ａの周囲の振動波を激しく乱すことができる。したがって、共振周波数を部分的に揃わなくさせるうえで、より効果的である。

また、端子板２ａは、枠体２の辺の中央から枠体２の角部寄りにずらして設けられることで、上述の複合振動体全体の形状に非対称性をもたせることができる。これにより、枠体２から振動体３ａへの反射波を乱し、反射波の対称性を低下させることができるので、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。すなわち、やはり共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

なお、図３Ｂに示すように、端子板２ａは、枠体２の角部と枠体２の辺の中央との間に設けられることが好ましい。この場合、２つの辺が交差することで剛性の高い（すなわち、振動しにくい）角部を避けつつ、複合振動体全体の形状に非対称性をもたせることができるので、より効果的に枠体２から振動体３ａへの反射波を乱すことができる。

また、これを踏まえつつ、端子板２ａは、枠体２の長手方向の辺に設けられることが好ましい。これにより、短手方向の辺に設けられる場合よりも反射波の対称性を低下させることができるので、より効果的に共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。

そして、このような端子板２ａ上に端子２ｂを設けることによって、端子板２ａおよび端子２ｂによる効果を相乗的に得ることができる。すなわち、より効果的に共振点の音圧のピークＰをばらつかせ、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

また、図３Ａに示すように複数個（ここでは、２個）の端子２ｂが設けられる場合、端子２ｂそれぞれが異なる共振ピークをもつことができるので、端子２ｂの周囲の振動波をさらに乱すことができる。したがって、これによっても共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。

また、同じく複数個の端子２ｂが設けられる場合、少なくとも１つの端子２ｂの極性がその他の端子２ｂの極性と異なることがより効果的である。すなわち、端子２ｂの極性が異なれば、端子２ｂそれぞれに異なった信号成分があるので、端子２ｂそれぞれの周囲の温度上昇が異なることとなる。したがって、端子板２ａを伝播する振動波をさらに乱すことができるので、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。

また、端子２ｂは、リード線６ａ、６ｂによって、圧電素子５と接続されるので、リード線６ａ、６ｂを介して圧電素子５の周囲の振動を拾うことができる。これにより、さらに端子２ｂの周囲で振動波を効果的に乱すことができる。

なお、図３Ｃに示すように、リード線６ａ、６ｂは（６ａは図示略）、弛みをもたせて端子２ｂおよび圧電素子５の間に接続されることが好ましい。これにより、端子２ｂから圧電素子５への振動を減衰することができるのでノイズの発生を抑え、クリアな音質の高い音響を発生させることができる。また、端子２ｂおよび圧電素子５への応力を抑えられるので、耐久性を向上させ、製品寿命を延ばすことができる。

また、ノイズの発生を抑える点については、端子２ｂは、枠体２の素材よりも軟らかい素材からなることが好ましい。これにより、枠体２で生じる振動を減衰することができるので、やはりノイズの発生を抑えることができる。

また、図３Ａおよび図３Ｂに示すように、端子２ｂは、枠体２の枠外または枠内にはみ出さないように設けられることで、端子２ｂ自体の振動の自由度を規制される。これにより、端子２ｂからの音鳴りを抑えることができ、やはりノイズの発生を抑えることができる。

なお、逆に、端子２ｂは、枠体２の枠外または枠内にはみ出すように設けられてもよい。かかる点については、図５Ｂを用いて後述する。また、図３Ｃの、二点鎖線で囲まれたＭ１部は、図５Ｆを用いた説明において拡大図としてあらためて示す。

次に、図５Ａ〜図５Ｊを用いて、端子板２ａまたは端子２ｂの変形例について順次説明する。図５Ａ〜図５Ｄ、および、図５Ｈ〜図５Ｊは順に、端子板２ａまたは端子２ｂの変形例を示す模式的な平面図（その１）〜（その７）である。また、図５Ｅは、端子板２ａの変形例の一つを示す模式的な斜視図である。また、図５Ｆは、端子２ｂの変形例の一つを示す模式的な断面図、図５Ｇは、図３Ｂの変形例を示すＢ−Ｂ’線断面図である。

まず、図５Ａに示すように、端子板２ａは、枠体２の枠外または枠内にはみ出すように設けられてもよい。かかる場合、振動体３ａの振動に誘発されて枠体２が振動しても、端子板２ａのはみ出した部分は共振周波数がずれるため、端子２ｂの周囲を伝播する枠体２の振動波をさらに乱すことができる。その結果、枠体２から振動体３ａへの反射波もさらに乱すことができる。

すなわち、共振周波数を部分的に揃わなくさせ、共振点の音圧のピークＰをばらつかせて、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

また、図５Ａでは、端子２ｂが、枠体２の主面内に位置するように端子板２ａ上に設けられる場合の例を示したが、図５Ｂに示すように、端子２ｂを枠体２の枠外または枠内にはみ出すような位置に設けてもよい。この場合もやはり図５Ａの場合と同様の理由により、共振周波数を部分的に揃わなくさせ、共振点の音圧のピークＰをばらつかせて、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

また、図５Ｃに示すように、端子板２ａは、枠体２の辺と平面視で非平行となるように設けられてもよい。具体的には、枠体２の辺の中心線ＣＬ２と、端子板２ａの中心線ＣＬ３とが、平面視で非平行となるような場合である。

かかる場合、振動体３ａの振動に誘発されて枠体２が振動しても、端子板２ａが枠体２と非平行であることから端子板２ａの領域でさらに共振周波数がずれることとなる。したがって、端子２ｂの周囲を伝播する枠体２の振動波をさらに乱すことができるので、枠体２から振動体３ａへの反射波もまたさらに乱すことができる。

すなわち、共振周波数を部分的に揃わなくさせ、共振点の音圧のピークＰをばらつかせて、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

また、このように非平行であることで、複合振動体としての形状に非対称性をもたせることができる。すなわち、反射波の対称性を低下させ、共振周波数を部分的に揃わなくさせることができる。

これに関連して、図５Ｄに示すように、端子２ｂが、枠体２の辺と平面視で非平行となるように設けられてもよい。具体的には、２つの端子２ｂを結ぶ線ＣＬ４と、枠体２の辺の中心線ＣＬ２とが、平面視で非平行となるような場合である。

この場合もまた図５Ｃの場合と同様の理由により、共振周波数を部分的に揃わなくさせ、共振点の音圧のピークＰをばらつかせて、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

また、図５Ｅに示すように、端子板２ａには、孔部２ａａを設けてもよい。たとえば、図５Ｅは、ネジＳＣのネジ孔として孔部２ａａを端子板２ａに設け、枠体２にやはり設けたネジ孔２ｃへネジ締結することで、端子板２ａを枠体２へ取り付ける場合を示している。ここで、たとえば、ネジＳＣは、端子２ｂを兼ねてもよい。

また、図５Ｅに示す例に関連して、図５Ｆに示すように、端子２ｂに対して孔部２ｂａを設けることとしてもよい。このように、端子板２ａまたは端子２ｂに対して、孔部２ａａや孔部２ｂａのような孔を設けた場合、振動に応じて孔の内部で振動波を形成することができるので、枠体２から振動体３ａへの反射波をさらに乱すことができる。

このとき、孔と他部材（たとえば、枠体２）との間に継ぎ目があれば、かかる継ぎ目で振動波およびその反射波をさらに乱すことができる。また、音圧が高い場合には孔の周囲を変形させることができるので、波を乱し、共振周波数を部分的に揃わなくさせるうえではより効果的である。

また、図５Ｆに示すように、端子２ｂは、中間層２ｄ（接着剤のような接合材）を用いて端子板２ａへ接合されることが好ましい。かかる場合、端子２ｂと中間層２ｄとがそれぞれ枠体２の振動波を乱れさせるので、相乗的に激しく端子２ｂの周囲の振動波を乱れさせることができる。すなわち、この場合も、共振周波数を部分的に揃わなくさせるうえでより効果的である。

なお、端子板２ａが絶縁性を有する場合、中間層２ｄは、必ずしも絶縁性を有することを要しない。すなわち、導電性を有する中間層２ｄを用いても構わない。また、中間層２ｄが絶縁性を有する場合、端子板２ａは、必ずしも絶縁性を有することを要しない。たとえば、金属製の端子板２ａを用いても構わない。つまり、中間層２ｄおよび端子板２ａのうち、少なくとも一方が絶縁性を有していればよい。したがって、中間層２ｄとしては、接着剤だけでなく、座金などの部材であってもよい。また、図５Ｇに示すように、端子２ｂだけでなく、端子板２ａが中間層２ｄを用いて枠体２へ接合されてもよい。

ところで、図３Ｂを用いた説明では、端子板２ａは、枠体２の角部と枠体２の辺の中央との間に設けられることが好ましいこととしたが、かかる場合に限定されるものではない。

たとえば、図５Ｈに示すように、端子板２ａは、中心線ＣＬ１に係る枠体２の中央に重なっていてもよい。具体的には、枠体２の中央に重なっていても、端子板２ａの中心線ＣＬ５が、角部Ｃ１寄りあるいは角部Ｃ２寄りに、枠体２の中央からずれていればよい。

このような場合でも、少なくとも複合振動体全体の形状に非対称性をもたせることができるので、枠体２から振動体３ａへの反射波の対称性を低下させ、乱すことができる。なお、ここで図５Ｈに示すように、少なくとも端子２ｂもまた枠体２の中央から避けて設けられていれば、より効果的である。

また、図５Ｉに示すように、端子板２ａは、枠体２の角部（ここでは、角部Ｃ１）に重なるように設けられてもよい。この場合も、図５Ｈの場合と同様に、少なくとも複合振動体全体の形状に非対称性をもたせることができるので、枠体２から振動体３ａへの反射波の対称性を低下させ、乱すことができる。

また、図５Ｊに示すように、端子２ｂだけではなく、端子板２ａもまた複数個設けられてもよい。この場合、端子板２ａの２個目以降は、電気信号の導通を行わないダミーとして設けられてよい。

このダミーとして設けられる場合であっても、枠体２に端子板２ａおよび端子２ｂが複数個存在するだけで、枠体２から振動体３ａへの反射波を乱すことは可能である。

次に、これまで説明してきた実施形態に係る音響発生器１を搭載した音響発生装置および電子機器について、図６Ａおよび図６Ｂを用いて説明する。図６Ａは、実施形態に係る音響発生装置２０の構成を示す図であり、図６Ｂは、実施形態に係る電子機器５０の構成を示す図である。なお、両図には、説明に必要となる構成要素のみを示しており、一般的な構成要素についての記載を省略している。

音響発生装置２０は、いわゆるスピーカのような発音装置であり、図６Ａに示すように、たとえば、音響発生器１と、音響発生器１を収容する筐体３０を備える。筐体３０は、音響発生器１の発する音響を内部で共鳴させるとともに、筐体３０に形成された図示せぬ開口から音響を外部へ放射する。このような筐体３０を有することにより、たとえば低周波数帯域における音圧を高めることができる。

また、音響発生器１は、種々の電子機器５０に搭載することができる。たとえば、次に示す図６Ｂでは、電子機器５０が、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末装置であるものとする。

図６Ｂに示すように、電子機器５０は、電子回路６０を備える。電子回路６０は、たとえば、コントローラ５０ａと、送受信部５０ｂと、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄとから構成される。電子回路６０は、音響発生器１に接続されており、音響発生器１へ音声信号を出力する機能を有している。音響発生器１は電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響を発生させる。

また、電子機器５０は、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆと、音響発生器１とを備える。また、電子機器５０は、これら各デバイスを収容する筐体４０を備える。

なお、図６Ｂでは、１つの筐体４０にコントローラ５０ａをはじめとする各デバイスがすべて収容されている状態をあらわしているが、各デバイスの収容形態を限定するものではない。本実施形態では、少なくとも電子回路６０と音響発生器１とが、１つの筐体４０に収容されていればよい。

コントローラ５０ａは、電子機器５０の制御部である。送受信部５０ｂは、コントローラ５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送受信などを行う。

キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。

表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、コントローラ５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。

そして、音響発生器１は、電子機器５０における音響出力デバイスとして動作する。なお、音響発生器１は、電子回路６０のコントローラ５０ａに接続されており、コントローラ５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発することとなる。

ところで、図６Ｂでは、電子機器５０が携帯用端末装置であるものとして説明を行ったが、電子機器５０の種別を問うものではなく、音響を発する機能を有する様々な民生機器に適用されてよい。たとえば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、「話す」といった音響を発する機能を有する製品、例を挙げれば、掃除機や洗濯機、冷蔵庫、電子レンジなどといった種々の製品に用いられてよい。

上述してきたように、実施形態に係る音響発生器は、励振器（圧電素子）と、振動体と、枠体と、導線（リード線）とを備える。上記励振器は、電気信号が入力されて振動する。上記振動体は、上記励振器が取り付けられており、かかる励振器の振動によってこの励振器とともに振動する。上記枠体は、上記振動体の外周部に設けられ、かかる振動体を略扁平に支持する。上記導線は、上記励振器に接続され、かかる励振器へ電気信号を入力する。また、上記枠体は、上記導線への接続点となる端子を有している。

したがって、実施形態に係る音響発生器によれば、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

なお、上述した実施形態では、枠体の枠内において圧電素子および振動体を覆ってしまうように樹脂層を形成する場合を例に挙げたが、かかる樹脂層を必ずしも形成しなくともよい。

また、上述した実施形態では、樹脂フィルムなどの薄膜で振動板を構成する場合を例に挙げたが、これに限られるものではなく、たとえば、板状の部材で構成することとしてもよい。

また、上述した実施形態では、励振器が圧電素子である場合を例に挙げて説明したが、励振器としては、圧電素子に限定されるものではなく、電気信号が入力されて振動する機能を有しているものであればよい。

たとえば、スピーカを振動させる励振器としてよく知られた、動電型の励振器や、静電型の励振器や、電磁型の励振器であっても構わない。

なお、動電型の励振器は、永久磁石の磁極の間に配置されたコイルに電流を流してコイルを振動させるようなものであり、静電型の励振器は、向き合わせた２つの金属板にバイアスと電気信号とを流して金属板を振動させるようなものであり、電磁型の励振器は、電気信号をコイルに流して薄い鉄板を振動させるようなものである。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本発明のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の特許請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１、１’ 音響発生器
２ 枠体
２ａ 端子板
２ａａ 孔部
２ｂ 端子
２ｂａ 孔部
２ｃ ネジ孔
２ｄ 中間層
３ 振動板
３ａ 振動体
５ 圧電素子
５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ 圧電体層
５ｅ 内部電極層
５ｆ、５ｇ 表面電極層
５ｈ、５ｊ 外部電極
６ａ、６ｂ リード線
７ 樹脂層
２０ 音響発生装置
３０、４０ 筐体
５０ 電子機器
５０ａ コントローラ
５０ｂ 送受信部
５０ｃ キー入力部
５０ｄ マイク入力部
５０ｅ 表示部
５０ｆ アンテナ
６０ 電子回路
Ｃ１、Ｃ２ 角部
Ｐ ピーク
ＳＣ ネジ

Claims (10)

1. 電気信号が入力されて振動する励振器と、
   前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、
   前記振動体の外周部に設けられ、該振動体を扁平に支持する枠体と、
   前記励振器に接続され、該励振器へ電気信号を入力する導線とを備え、
   前記枠体は前記導線への接続点となる複数個の端子を有しており、該複数個の端子は、当該複数個の端子の少なくとも２つを結ぶ線が平面視で前記枠体の辺と非平行となるように設けられていることを特徴とする音響発生器。
2. 電気信号が入力されて振動する励振器と、
   前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、
   前記振動体の外周部に設けられ、該振動体を扁平に支持する枠体と、
   前記励振器に接続され、該励振器へ電気信号を入力する導線と、
   前記枠体に設けられた基板とを備え、
   前記導線への接続点となる端子が前記基板上に設けられているとともに、前記基板が前記枠体の辺の中央から前記枠体の角部寄りにずらして設けられていることを特徴とする音響発生器。
3. 電気信号が入力されて振動する励振器と、
   前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、
   前記振動体の外周部に設けられ、該振動体を扁平に支持する枠体と、
   前記励振器に接続され、該励振器へ電気信号を入力する導線と、
   前記枠体に設けられた基板とを備え、
   前記導線への接続点となる端子が前記基板上に設けられているとともに、前記基板が前記枠体の辺と平面視で非平行となるように設けられていることを特徴とする音響発生器。
4. 電気信号が入力されて振動する励振器と、
   前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、
   前記振動体の外周部に設けられ、該振動体を扁平に支持する枠体と、
   前記励振器に接続され、該励振器へ電気信号を入力する導線と、
   前記枠体に設けられた基板とを備え、
   前記導線への接続点となる端子が前記基板上に設けられているとともに、前記基板が前記枠体の枠外または枠内へはみ出すように設けられていることを特徴とする音響発生器。
5. 電気信号が入力されて振動する励振器と、
   前記励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって該励振器とともに振動する振動体と、
   前記振動体の外周部に設けられ、該振動体を扁平に支持する枠体と、
   前記励振器に接続され、該励振器へ電気信号を入力する導線とを備え、
   前記枠体は前記導線への接続点となる端子を有しており、該端子は気孔を有する中間層を介して設けられていることを特徴とする音響発生器。
6. 前記端子は、前記枠体の素材よりも軟らかい素材からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の音響発生器。
7. 前記振動体は、樹脂フィルムからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の音響発生器。
8. 前記励振器は、バイモルフ型の積層型圧電素子であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一つに記載の音響発生器。
9. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の音響発生器と、
   該音響発生器を収容する筐体とを備えることを特徴とする音響発生装置。
10. 請求項１〜８のいずれか一つに記載の音響発生器と、
    該音響発生器に接続された電子回路と、
    該電子回路および前記音響発生器を収容する筐体とを備え、
    前記音響発生器から音響を発生させる機能を有することを特徴とする電子機器。

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