JP5960828B2 - 音響発生器、音響発生装置および電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、音響発生器、音響発生装置および電子機器に関するものである。

従来、アクチュエータ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アクチュエータ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て音響を出力するものである。

特開２００９−１３０６６３号公報

しかしながら、上記した従来の音響発生器は、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。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、良好な音圧の周波数特性を有する音響発生器、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。

本発明の音響発生器は、電気信号が入力されて振動する励振器と、該励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって振動する振動体と、を含み、平面視したときに隣接する互いに剛性の異なる２つの部分のペアを、少なくとも１つ有しており、前記ペアの両方に接触するように設けられた少なくとも１つのダンピング材を有していることを特徴とするものである。

本発明の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。

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、本発明の実施形態の例の音響発生器の構成を示す模式的な平面図である。 図３Ｂは、図３ＡのＢ−Ｂ’線略断面図である。 図４Ａは、音響発生器を平面視したダンピング材の配置説明図（その１）である。 図４Ｂは、音響発生器を平面視したダンピング材の配置説明図（その２）である。 図４Ｃは、音響発生器を平面視したダンピング材の配置説明図（その３）である。 図５Ａは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その１）である。 図５Ｂは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その２）である。 図５Ｃは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その３）である。 図６Ａは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その４）である。 図６Ｂは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その５）である。 図６Ｃは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その６）である。 図７Ａは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その７）である。 図７Ｂは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その８）である。 図８Ａは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な断面図（その１）である。 図８Ｂは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な断面図（その２）である。 図８Ｃは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な断面図（その３）である。 図９Ａは、ダンピング材の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その９）である。 図９Ｂは、図９ＡのＣ−Ｃ’線断面図である。 図１０Ａは、本発明の実施形態の例の音響発生装置の構成を示す図である。 図１０Ｂは、本発明の実施形態の例の電子機器の構成を示す図である。 図１１Ａは、本発明の実施形態の例の音響発生器の音圧の周波数特性を示すグラフである。 図１１Ｂは、比較例の音響発生器の音圧の周波数特性を示すグラフである。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態の例である音響発生器、音響発生装置および電子機器を詳細に説明する。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、本発明の実施形態の例の音響発生器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および図１Ｂ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’線断面図である。

なお、説明を分かりやすくするために、図１Ａおよび図１Ｂ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の図示を省略している。

また、同じく説明を分かりやすくするために、図１Ｂ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とを備える。なお、図１Ａに示すように、以下の説明では、明記しない限り圧電素子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。

枠体２は、矩形の枠状の同じ形状を有する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している。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に挟まれて固定されている。すなわち、振動板３は、枠体２の枠内に張った状態で支持されている。なお、振動板３のうち枠体２よりも内側に位置する部分、すなわち、振動板３のうち枠体２に挟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。したがって、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。例えば、厚さ１０〜２００μｍ程度のポリエチレン、ポリイミド等の樹脂フィルムで振動板３を構成することができる。

枠体２を構成する枠部材の厚みや材質などは、特に限定されるものではない。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。例えば、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程度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、その内側の部分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。

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、電気信号が加えられ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、リード端子６ａ、６ｂが接続される。

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、リード端子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、反対側の圧電体層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。

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を構成する材料としては、ＰＺＴ（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。例えば、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する場合、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、リード端子６ａ、６ｂは、種々の金属材料を用いて形成することができる。例えば、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端子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。なお、振動体３ａおよび圧電素子５と一体化された樹脂層７とは、振動体３ａおよび圧電素子５に接合されて、振動体３ａおよび圧電素子５と一体的に振動する状態になっている樹脂層を意味する。

樹脂層７は、たとえば、アクリル系樹脂，シリコーン系樹脂等の樹脂やゴムなどを用いることができ、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によって圧電素子５を埋設することで、適度なダンピング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、同じ高さでなくても良く、圧電素子５が埋設されていればよい。たとえば、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。

ところで、本例の音響発生器は、図１Ａおよび図１Ｂに示したように、振動体３ａに圧電素子５が取り付けられるとともに樹脂層７で被覆されて、振動体３ａ，圧電素子５および樹脂層７が一体化されており、その振動体３ａ，圧電素子５および樹脂層７が一体的に振動する。

そして、音響発生器を、振動体３ａの主面に垂直な方向（振動体３ａの厚み方向であり、図のＺ軸方向）から平面視したときに、隣接して存在する互いに剛性の異なる部分のペアが複数存在している。この剛性の異なる部分とは、例えば、音響発生器を平面視したときに、枠体２が存在する部分、振動体３ａと樹脂層７のみが存在する部分（励振器が存在しない部分）、振動体３ａと樹脂層７と圧電素子５が存在する部分（励振器が存在する部分）などである。

なお、平面視したときに振動体３ａと樹脂層７と圧電素子５が存在する部分とは、振動体３ａの主面に垂直な方向において振動体３ａと樹脂層７と圧電素子５が存在する部分を意味する。このような場合、振動体３ａが屈曲振動するにあたり、かかる剛性の異なる部分において歪みが大きく生じやすい。

なお、本明細書において、何かを平面視する場合は、振動体３ａの厚み方向（振動体３ａの主面に垂直な方向であり、図のＺ軸方向）から俯瞰して平面視するものとする。

図２は、音圧の周波数特性の一例を示す図である。前述の図１Ａに示したように、たとえば、圧電素子５を含めた振動体３ａ，圧電素子５および樹脂層７によって構成される複合振動体が全体として対称性を有しているような場合、図２に示すように、特定の周波数にピークが集中して縮退し、急峻なピークやディップが生じやすい。

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ため、良好な音質を得にくくなる。

かかる場合、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）ピークを小さくするような方策をとることが有効である。

そこで、本実施形態では、まず、振動体３ａに対して、ダンピング材８による機械的な振動損失を与えることによって、ピークＰの高さを下げることとした。

また、本実施形態の音響発生器は、平面視したときに隣接する互いに剛性の異なる２つの部分のペアを少なくとも１つ有しており、平面視したときに隣接する互いに剛性の異なる２つの部分の両方に接触するように設けられた少なくとも１つのダンピング材８をさらに有している。これにより、音圧の周波数特性におけるピークやディップのレベルをさらに小さくすることができる。

例えば、ダンピング材８を、音響発生器を平面視したときの励振器（圧電素子５）が存在する部分と、それに隣接する励振器（圧電素子５）が存在しない部分との両方に接触するように設けることにより、音圧の周波数特性におけるピークやディップのレベルを小さくすることができる。

また、ダンピング材８を、音響発生器を平面視したときに励振器（圧電素子５）が存在する部分と、それに隣接する励振器（圧電素子５）が存在しない部分（振動体３ａと樹脂層７が存在する部分）との両方に跨るように設けることにより、さらに効果的に音圧の周波数特性におけるピークやディップのレベルを小さくすることができる。

また、ダンピング材８を、音響発生器を平面視したときの支持体（枠体２）が存在する部分と、それに隣接する支持体（枠体２）が存在しない部分（振動体３ａと樹脂層７が存在する部分）との両方に接触するように設けることにより、音圧の周波数特性におけるピークやディップのレベルを小さくすることができる。

また、ダンピング材８を、音響発生器を平面視したときに支持体（枠体２）が存在する部分と、それに隣接する支持体（枠体２）が存在しない部分（振動体３ａと樹脂層７が存在する部分）との両方に跨るように設けることにより、さらに効果的に音圧の周波数特性におけるピークやディップのレベルを小さくすることができる。

また、ダンピング材８を、励振器（圧電素子５）および励振器（圧電素子５）が取り付けられた振動体３ａの表面に被せるように配置されて、振動体３ａおよび励振器（圧電素子５）と一体化された樹脂層７の表面に取り付けるようにすると良い。これにより、ダンピング材の効果を高めることができるとともに、ダンピング材の取り付けを容易にすることができる。また、ダンピング材８を、電気信号が入力されて振動を発生させる励振器（圧電素子５）と、振動板３との、両方に直接接触しないように設けることにより、音圧特性におけるピークやディップのレベルを小さくしつつ、音圧レベルが広い周波数範囲に渡って全体的に低下するのを低減することができる。

図３Ａ〜図４Ｃを用いて具体的に説明する。図３Ａは、本発明の実施形態の例の音響発生器１の構成を示す模式的な平面図であり、図３Ｂは、図３Ａに示すＢ−Ｂ’線略断面図である。また、図４Ａ〜図４Ｃは、音響発生器１を平面視したダンピング材８の配置説明図（その１）〜（その３）である。

図３Ａに示すように、音響発生器１は、図１Ａおよび図１Ｂに示した音響発生器１’に加えて、ダンピング材８を備える。なお、図３Ａには、略矩形状の４個のダンピング材８を例示しているが、その形状や個数を限定するものではない。

ダンピング材８は、機械的損失を有するものであればよいが、機械的損失係数が高い、言い換えれば、機械的品質係数（いわゆる、メカニカルＱ）が低い部材であることが望ましい。

このようなダンピング材８は、たとえば、種々の弾性体を用いて形成することができるが、柔らかく変形しやすいことが望ましいため、ウレタンゴム等のゴム材料や、シリコーン樹脂等の軟質な樹脂材料などを用いて好適に形成することができる。

特に、ウレタンフォーム等の多孔質なゴム材料を好適に用いることができる。また、ダンピング材８は、図１Ｂに示した樹脂層７の表面に取り付けられて、振動体３ａ、圧電素子５および樹脂層７と一体化されている。

そして、このようにダンピング材８を設けることによって、振動体３ａにおけるダンピング材８が取り付けられた部分は、樹脂層７を介してダンピング材８による振動損失を受け、これにより共振現象が抑制されることとなる。

また、ダンピング材８は、振動板３の平面方向において存在する、隣接して剛性の異なる部分の両方に接触するように設けられる。ここで、かかる「隣接して剛性の異なる部分」について説明する。

図４Ａに示すように、音響発生器１を平面視した場合（図の＋ｚ方向から俯瞰した場合）、音響発生器１は、たとえば、振動体３ａおよび樹脂層７が存在する部分Ｓ１と、枠体２が存在する部分Ｓ２と、圧電素子５，樹脂層７および振動体３ａが存在する部分Ｓ３とに大別することができる。これら部分Ｓ１〜Ｓ３は、枠体２や圧電素子５の存在の有無によって、それぞれ剛性が異なるものとなっている。

なお、図４Ａ〜図４Ｃを用いた説明では、説明を分かりやすくする観点から、剛性の異なる部分を矩形の組み合わせによって簡略的に示している。また、同様に、説明を分かりやすくする観点から、同一部分内の剛性は均一であるものと仮定する。

ここで、「隣接して剛性の異なる部分」とは、たとえば、部分Ｓ１と部分Ｓ２とを、あるいは、部分Ｓ１と部分Ｓ３とを指す。そして、このように隣接して剛性の異なる部分の境界近傍では、振動体３ａが屈曲振動する際に、その剛性の違い故に歪みが大きくなりやすい。そこで、本実施形態の音響発生器１は、ダンピング材８を、その歪みが大きい部分に接触するように設けることによって、より効果的にピークやディップを小さくすることができる。

たとえば、本実施形態では、図４Ｂに示すように、音響発生器１を平面視した場合に、部分Ｓ１と部分Ｓ２との境界（すなわち、振動体３ａの輪郭）の少なくとも一部に接するように配置する配置パターンＰ１でダンピング材８を設ける。なお、配置パターンＰ１は、部分Ｓ１と部分Ｓ３との境界（すなわち、平面視したときに圧電素子５が存在する部分の輪郭）の少なくとも一部に接するように配置されていてもよい。

また、本実施形態では、部分Ｓ１と部分Ｓ３とに跨るように、すなわち、部分Ｓ１と部分Ｓ３との境界（すなわち、平面視したときに圧電素子５が存在する部分の輪郭）の少なくとも一部を跨ぐように配置する配置パターンＰ２でダンピング材８を設ける。なお、配置パターンＰ２は、部分Ｓ１と部分Ｓ２とに跨るように、すなわち、部分Ｓ１と部分Ｓ２との境界（すなわち、振動体３ａの輪郭）の少なくとも一部を跨ぐように配置してもよい。

また、本実施形態では、図４Ｃに示すように、音響発生器１を平面視した場合に、部分Ｓ１と部分Ｓ２との両方に接触するとともに、部分Ｓ１と部分Ｓ３との両方に接触する配置パターンＰ３でダンピング材８を設ける。

このような配置パターンＰ１〜Ｐ３を組み合わせてダンピング材８を設けることによって、ダンピング材８による機械的な振動損失を歪みの大きい箇所に効率的に与えることによって、より効果的に、ピークやディップを小さくすることができる。

これにより、共振周波数のピークやディップを小さくして、変動のなだらかな、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

なお、図４Ｃに破線の閉曲線Ｃで囲んで示すように、振動体３ａの四隅とその近傍については、ダンピング材８を必ずしも設けなくてもよい。かかる四隅およびその近傍は、平面視した場合の枠体２の内側の直交する２辺によって支持されており、歪みにくいためである。

次に、図４Ａ〜図４Ｃに示した配置パターンＰ１〜Ｐ３を前提とするダンピング材８の具体的な配置例について、図５Ａ〜図８Ｃを用いて順次説明する。なお、図５Ａ〜図８Ｃでは、圧電素子５をはじめとする音響発生器１の各部材を、ごく簡略化して図示する場合がある。

まず、図５Ａ〜図５Ｃは、ダンピング材８の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その１）〜（その３）である。図５Ａに示すように、ダンピング材８は、平面視したときに圧電素子５が存在する部分の輪郭の長手方向の辺に接するように配置することができる。なお、１個のダンピング材８のみを、かかる長手方向の辺の一方にのみ配置することとしてもよい。

また、図５Ｂに示すように、ダンピング材８は、平面視した際に圧電素子５が存在する部分と、それに隣接する圧電素子５が存在しない部分とに跨るように、すなわち、平面視したときに圧電素子５が存在する部分の輪郭の長手方向の辺を跨ぐように圧電素子５へ重畳させて配置することができる。なお、一対のダンピング材８のうち、一方のみを圧電素子５へ重畳させ、他方のダンピング材８は、長手方向の辺に接するように配置することとしてもよい。

また、図５Ａおよび図５Ｂでは、平面視したときに圧電素子５が存在する部分の輪郭の長手方向の辺についてダンピング材８を配置する配置例を挙げたが、図５Ｃに示すように、平面視したときに圧電素子５が存在する部分の輪郭の短手方向の辺について配置できることは言うまでもない。

つづいて、図６Ａ〜図６Ｃは、ダンピング材８の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その４）〜（その６）である。図６Ａに示すように、ダンピング材８は、枠体２の内側の短手方向の辺に接するように配置することができる。なお、１個のダンピング材８のみを、かかる短手方向の辺の一方にのみ配置することとしてもよい。

また、図６Ｂに示すように、ダンピング材８は、平面視した際に枠体２が存在する部分と、それに隣接する枠体２が存在しない部分とに跨るように、すなわち、枠体２の内側の短手方向の辺を跨ぐように枠体２へ重畳させて配置することができる。なお、一対のダンピング材８のうち、一方のみを重畳させ、他方のダンピング材８は、短手方向の辺に接するように配置することとしてもよい。

また、図６Ａおよび図６Ｂでは、枠体２の内側の短手方向の辺についてダンピング材８を配置する配置例を挙げたが、図６Ｃに示すように、枠体２の内側の長手方向の辺について配置できることは言うまでもない。

つづいて、図７Ａおよび図７Ｂは、ダンピング材８の具体的な配置例を示す模式的な平面図（その７）および（その８）である。これまで図５Ａ〜図６Ｃを用いて説明した配置例を組み合わせることによって、図７Ａに示すように、たとえば、１個の圧電素子５を取り囲むように４個のダンピング材８を配置することができる。

また、かかる場合、図７Ａに示すように、たとえば枠体２の短手方向に沿った枠体２および圧電素子５の間の空隙を埋めるように、ダンピング材８を配置してもよい。なお、このとき、ダンピング材８’のように圧電素子５などに重畳させて配置されるものがあってもよい。

この点、図７Ｂに示すように、圧電素子５を２個以上備えるような中型あるいは大型の音響発生器１についても、同様に枠体２および圧電素子５によって形成された空隙を埋めるようにダンピング材８を配置することができる。

このように、振動板３の平面方向に沿って枠体２および圧電素子５により形成された空隙を埋めるようにダンピング材８を配置することで、連続的に剛性の異なる部分が続いて歪みの変化が激しいような場合でも、適切なダンピング効果を誘発して、良好な音圧の周波数特性を得ることができる。

つづいて、図８Ａ〜図８Ｃは、ダンピング材８の具体的な配置例を示す断面図（その１）〜（その３）である。なお、図８Ａ〜図８Ｃは、音響発生器１のＡ−Ａ’線（図１Ａ参照）断面図となっている。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、ダンピング材８は、圧電素子５が設けられた振動板３の主面側とは反対の主面側に設けてもよい。かかる場合、ダンピング材８の配置位置はこれまでと同様に、平面視した場合に隣接して剛性の異なる部分の両方に接触するようにダンピング材８を配置することが好適である。

なお、図８Ａには、ダンピング材８が、平面視した場合の圧電素子５が存在する部分の輪郭を跨ぐように配置された配置例を示している。また、図８Ｂには、ダンピング材８が、枠体２の内壁に接して配置された配置例を示している。

なお、このように、ダンピング材８を、圧電素子５とは反対側の振動板３の主面に設けることによって、音響発生器１の低背化に資することができる。また、ダンピング材８を、音響を発生する振動板３に直接接触するように配置することにより、ダンピング材によるダンピング効果を高めることができる。

また、図８Ｃに示すように、たとえば、ユニモルフ型の圧電素子５が、振動板３を両面から挟みつけて取り付けられるような場合、振動板３の下面側にも樹脂層７を形成し、かかる樹脂層７の表面にダンピング材８を設けてもよい。

図９Ａは、ダンピング材８の具体的な配置例を示す平面図（その９）であり、図９Ｂは、図９Ａに示す音響発生器１のＣ−Ｃ’線断面図である。

図９Ａおよび図９Ｂにおいて、ダンピング材８は、平面視した場合に隣接して剛性の異なる２つ部分（振動板３の厚み方向において振動板３および樹脂層７のみを含む部分と、振動板３の厚み方向において振動板３および樹脂層７に加えて圧電素子５を含む部分）の両方に接触するように配置されている。また、図９Ａおよび図９Ｂにおいて、ダンピング材８は、振動板３および圧電素子５の両方に接触するように配置されている。このように、ダンピング材８を、電気信号が入力されて振動する圧電素子５に接触するように配置することにより、ダンピング材によるダンピング効果を高めることができる。

なお、ダンピング材８の配置については、上述したものに限定されるものではなく、他の様々な方法で配置しても構わない。例えば、樹脂層７の表面と枠体２の表面とに接するように１つのダンピング材８が配置されているとともに、樹脂層７の内部に、振動体３ａと圧電素子５とに接するように他のダンピング材８が配置されているようにしても構わない。

次に、これまで説明してきた本発明の実施形態の例の音響発生器１を搭載した音響発生装置および電子機器について、図１０Ａおよび図１０Ｂを用いて説明する。図１０Ａは、本発明の実施形態の例の音響発生装置２０の構成を示す図であり、図１０Ｂは、本発明の実施形態の例の電子機器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、音響発生器１の詳細な構成や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１０Ａに示すように、たとえば、筐体３０と、筐体３０に取り付けられた音響発生器１とを備える。筐体３０は、直方体の箱状の形状を有しており、１つの表面に開口３０ａを有している。このような筐体３０は、例えば、プラスチック、金属、木材などの既知の材料を用いて形成することができる。また、筐体３０の形状は、直方体の箱状に限定されるものではなく、例えば、円筒状や錐台状など、種々の形状とすることができる。

そして、筐体３０の開口３０ａに音響発生器１が取り付けられている。このような構成を有する音響発生装置２０によれば、音響発生器１から発生する音を筐体３０の内部で共鳴させることができるので、例えば低周波数帯域における音圧を高めることができる。なお、音響発生器１が取り付けられる場所は自由に設定することができる。また、音響発生器１が他の物を介して筐体３０に取り付けられるようにしても構わない。

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１０Ｂ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１０Ｂ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１０Ｂ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、少なくとも音響発生器１が筐体４０に直接または他の物を介して取り付けられていればよく、他の構成要素の配置は自由に設定できる。

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１０Ｂ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、音響や音声を発生させ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であってもよい。

なお、上述した実施形態では、振動体３ａの一方の主面に圧電素子５を設けた場合を主に例示して説明を行ったが、これに限られるものではなく、振動体３ａの両面に圧電素子５が設けられてもよい。

また、上述した実施形態では、枠体の内側の部分の形状が略矩形状である場合を例に挙げ、多角形であればよいこととしたが、これに限られるものではなく、円形や楕円形であってもよい。

また、上述した実施形態では、枠体２の枠内において圧電素子５および振動体３ａを覆ってしまうように樹脂層７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、振動体３ａを支持する支持体が枠体２であり、振動体３ａの周縁を支持する場合を例に挙げたが、これに限られるものではない。たとえば、振動体３ａの長手方向あるいは短手方向の両端のみを支持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５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良い。例えば、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。

本発明は、上述した実施形態の例に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更および改良が可能である。

次に、本発明の音響発生器１の具体例について説明する。図７Ｂに示すようにダンピング材８を配置した本発明の実施の形態の例の音響発生器１と、ダンピング材８を全く配置していない比較例の音響発生器とを作製して、その電気特性を測定した。

まず、Ｚｒの一部をＳｂで置換したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含有する圧電粉末と、バインダーと、分散剤と、可塑剤と、溶剤とをボールミル混合により２４時間混練してスラリーを作製した。そして、得られたスラリーを用いてドクターブレード法によりグリーンシートを作製した。このグリーンシートにＡｇおよびＰｄを含有する導体ペーストをスクリーン印刷法により所定形状に塗布して、内部電極層５ｅとなる導体パターンを形成した。そして、導体パターンが形成されたグリーンシートおよびその他のグリーンシートを積層して加圧し、積層成形体を作製した。そして、この積層成形体を５００℃で１時間、大気中で脱脂し、その後、１１００℃で３時間、大気中で焼成して、積層体を得た。

次に、得られた積層体の長手方向の両端面部をダイシング加工によりカットし、内部電極層５ｅの先端を積層体の側面に露出させた。そして、積層体の両側主面にＡｇとガラスを含有する導体ペーストをスクリーン印刷法により塗布して、表面電極層５ｆ，５ｇを形成した。その後、積層体の長手方向の両側面に、Ａｇとガラスを含有する導体ペーストをディップ法により塗布し、７００℃で１０分間、大気中で焼き付けて、一対の外部電極５ｈ、５ｊを形成した。これによって、積層体を作製した。作製された積層体の主面の寸法は、幅を１８ｍｍ、長さを４６ｍｍとした。積層体の厚みは１００μｍとした。そして、一対の外部電極５ｈ、５ｊを通して１００Ｖの電圧を２分間加えて分極を行い、バイモルフ型の積層型圧電素子である励振器（圧電素子）５を得た。

次に、厚み２５μｍのポリイミド樹脂からなるフィルム（振動板）３を準備し、張力を与えた状態で、枠体２を構成する２つの枠部材で周縁部を挟持して固定した。枠体２を構成する２つの枠部材は、それぞれ厚さ０．５ｍｍのステンレス製のものを用いた。枠体２内のフィルム３の寸法は、長さが１１０ｍｍで、幅が７０ｍｍとした。そして、固定されたフィルム３の一方主面の長さ方向の中央に、アクリル樹脂からなる接着剤にて２つの励振器５を接着した。この後、励振器５にリード端子６ａ，６ｂを接合して配線を行った。そして、フィルム３の一方主面側の枠部材の内側に、枠部材と同じ高さとなるように、固化後のヤング率が１７ＭＰａとなるアクリル系樹脂を充填して固化させて、樹脂層７を形成した。

次に、樹脂層７の表面に、アクリル樹脂からなる接着剤にてダンピング材８を貼り付けた。ダンピング材８は、厚さ０．２５ｍｍのウレタンフォームを使用した。ダンピング材８を取り付ける位置は、図７Ｂに示す位置とした。比較例の音響発生器は、ダンピング材８が全く取り付けられていないこと以外は同一構造の音響発生器とした。

そして、作製した音響発生器の音圧の周波数特性を、ＪＥＩＴＡ（電子情報技術産業協会規格）ＥＩＪＡ ＲＣ−８１２４Ａに準じて測定した。測定においては、音響発生器のリード端子６ａ，６ｂ間に、実効値５Ｖの正弦波信号を入力し、音響発生器の基準軸上０．１ｍの点にマイクを設置して音圧を測定した。本発明の実施の形態の例の音響発生器１の測定結果を図１１Ａに示し、ダンピング材８を取り付けていない比較例の音響発生器の測定結果を図１１Ｂに示す。なお、図１１Ａ，図１１Ｂのグラフにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は音圧を示す。

図１１Ｂに示す比較例の音響発生器の音圧の周波数特性と比較すると、図１１Ａに示す実施の形態の例の音響発生器１の音圧の周波数特性では、ピーク・ディップが低減された滑らかな音圧特性が得られていることが判る。これにより本発明の有効性が確認できた。

１、１’：音響発生器
２：枠体
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：リード端子
７：樹脂層
８：ダンピング材
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
Ｐ：ピーク

Claims (10)

1. 電気信号が入力されて振動する励振器と、
   該励振器が取り付けられており、該励振器の振動によって振動する振動体と、
   を含み、
   平面視したときに隣接する互いに剛性の異なる２つの部分のペアを、少なくとも１つ有しており、前記ペアの両方に接触するように設けられた少なくとも１つのダンピング材を有していることを特徴とする音響発生器。
2. 前記ペアの１つは、平面視したときの、前記励振器が存在する部分と、前記励振器が存在しない部分とのペアであり、
   前記ダンピング材の少なくとも１つは、
   平面視したときの、前記励振器が存在する部分と、前記励振器が存在しない部分との両方に接触するように設けられていること
   を特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
3. 前記ペアの１つは、平面視したときの、前記励振器が存在する部分と、前記励振器が存在しない部分とのペアであり、
   前記ダンピング材の少なくとも１つは、
   平面視したときの、前記励振器が存在する部分と、前記励振器が存在しない部分との両方に跨るように設けられていること
   を特徴とする請求項２に記載の音響発生器。
4. 前記励振器および該励振器が取り付けられた前記振動体の表面に被せるように配置されて、前記振動体および前記励振器と一体化された樹脂層
   をさらに備え、
   前記ダンピング材の少なくとも１つは、
   前記樹脂層の表面に取り付けられていること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の音響発生器。
5. 前記振動体を支持する支持体をさらに有しており、
   前記ペアの１つは、平面視したときの、前記支持体が存在する部分と、前記支持体が存在しない部分とのペアであり、
   前記ダンピング材の少なくとも１つは、
   平面視したときの、前記支持体が存在する部分と、前記支持体が存在しない部分との両方に接触するように設けられていること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の音響発生器。
6. 前記ペアの１つは、平面視したときの、前記支持体が存在する部分と、前記支持体が存在しない部分とのペアであり、
   前記ダンピング材の少なくとも１つは、
   平面視したときの、前記支持体が存在する部分と、前記支持体が存在しない部分との両方に跨るように設けられていること
   を特徴とする請求項５に記載の音響発生器。
7. 前記ダンピング材の少なくとも１つは、前記振動体に接触して設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１つに記載の音響発生器。
8. 前記ダンピング材の少なくとも１つは、前記励振器に接触して設けられていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１つに記載の音響発生器。
9. 筐体と、
   該筐体に取り付けられた請求項１〜８のいずれか１つに記載の音響発生器と、
   を備えることを特徴とする音響発生装置。
10. 筐体と、
    該筐体に取り付けられた請求項１〜８のいずれか１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、
    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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