JPH0323757Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ａ 考案の目的 （産業上の利用分野） この考案は、圧電効果を有する板状のセラミツ
ク素子を振動板基材に貼着して構成される電気音
響変換器用圧電セラミツク振動板に関する。

（従来の技術） 圧電効果のある圧電セラミツク素子を、薄い金
属板、プラスチツクフイルム等の基材に貼着して
構成した振動板を使用するマイクロホン、スピー
カ等の圧電型電気音響変換器は広く使用されてい
る。

従来のこのような圧電セラミツク振動板は、第
１１〜１２図に例示するように、薄い金属板やプ
ラスチツクフイルムの円板状の基材１に、圧電効
果を持つ円板状のセラミツク素子２を貼着し、１
本の導線３ａをセラミツク素子２の１面に設けた
電極に接続し、他の１本の導線３ｂを、基材が導
体の場合は基材１に、基材がプラスチツクのよう
な不導体の場合はセラミツク素子２の他面に設け
た電極に接続して、基材１とセラミツク素子２と
の構成する圧電セラミツク振動板の振動によりセ
ラミツク素子２に誘起される電圧を導線３ａ，３
ｂから取出し、又は電圧を圧電素子２に印加して
変歪を起させて振動板を振動させるものであつ
た。図面において、基材１、セラミツク素子２の
厚さは誇張して示している。後述の本考案の実施
例図面においても同様である。

（考案が解決しようとする課題） 上記のように構成される従来の圧電セラミツク
振動板は、後述するように、振動を速やかに減衰
させることが困難になるため感度が悪くなり、又
周波数の高い領域において周波数特性が悪くなる
のが避けられないという不都合があつた。

ｂ 考案の構成 （課題を解決するための手段） この考案は、両面に電極５，６，６ａを取付
け、導線３ａ，３ｂを接続した輪状の圧電セラミ
ツク素子２ａを、中央部にドーム部１ｂを形成し
た基板１ａの周縁の平板部１ｃに貼着して成る圧
電セラミツク振動板をを得て、上記の課題を解決
したものである。

（作用） 圧電振動板が振動する場合に、中央のドーム部
は剛性が高いため、部分的に変形することなく一
体として振動する。従つて従来の平板状の圧電振
動板に比べると、振動時に振動板の同一振幅に対
して圧電素子を歪ませる量が多くなり、電気音響
変換効率が高くなる。又、振動板の振動減衰を速
やかに行なわせることができる。

即ち、第３図のように振動板の中央の点Ａ（ド
ーム部の中心点）の変位がΔxであるとき、ドー
ム部は変歪することなく振動するので、ドーム部
の縁の点Ｂの変位もΔxとなり、圧電セラミツク
２は角度θの捩れ変位をすることになる。

これに対して従来の平板状の圧電振動板は、第
１３図のように中心部A′の変位がΔxのとき、振
動板は半径方向の各部がそれぞれ撓むため、第３
図のＢ点に対応する位置B′の点の変位量Δx′は、
Δx′＜Δxとなり、B′点の変位による圧電セラミ
ツク素子２の捩れ角θ′はθ′＜θとなつて変歪量が
小さくなるため、平板状振動板の出力は本考案に
よるドーム形振動板より小さくなる。

又、振動板のドーム部は変歪することなく振動
するため、空気を移動させる量が多くなり、振動
板の減衰（ダンピング）が速やかに行なわれるよ
うになる。

（実施例） 第１〜１０図は本考案の圧電振動板の実施例を
示し、第１図は基材と圧電セラミツク板との貼着
前の状態を示す斜視図、第２図は振動板の縦断面
図、第３図は振動時の振板の変位状態を示す部分
縦断面図、第４図は圧電セラミツク板の片側の電
極配置を示す図、第５図は同じく他側の電極配置
を示す図、第６図は両電極の位置関係を、環状に
配置された電極を直線状に展開して示した略図、
第７図はマイクロホンユニツトの半部縦断面図、
第８図は従来の平板状振動板の特性線図と共に示
した周波数特性線図、第９〜１０図は振動板の二
つの変形例を示す部分縦断面図である。

圧電振動板４の基材１ａは中央部に球面状のド
ーム部１ｂを形成している。このドーム部１ｂ
は、振動板の中央部の剛性を高くするために形成
するものであるから、球面に限る必要はない。基
材１ａの材質は、従来と同様に真鍮、銅、アルミ
ニウム等の薄い金属板やガラスエポキシ樹脂のよ
うな比較的固いプラスチツクが使用できるが、こ
の実施例では部分安定化ジルコニア（PSZ）を使
用し、全体の外径を20mm、ドーム部の外径を10
mm、ドーム部を球面としその半径を15mmとし、厚
さを80μｍに成型した。

圧電素子２ａは、３成分型のPZT系材料を使
用し、これの表面に、第４図のように円輪を同大
の扇形に５分割した形状の電極５，５を銀焼付け
により形成し、裏面に第５図のように円輪を同大
の扇形に５分割し、更にその内の１個を等分割し
た電極を銀焼付けして、大小の電極６，６ａを同
様に形成し、電極６ａ，６ａには導線３ａ，３ｂ
を接続した。電極５，６，６ａは圧電素子２ａ
（図示省略）を隔てて第６図のように互い違いに
対向させている。

第７図は、この圧電振動板を使用したマイクロ
ホンユニツトの構造を例示する。ケース７内に中
枠８が嵌合しており、中枠８の周縁のナイフエツ
ジ部８ａに振動板４を載せ接着する。振動板４の
前方はケース７に嵌着したカバー９で塞ぎ、カバ
ーの背後に音孔１０を通つて音波が入るようにす
る。カバー８と振動板４との間の空間は第一後部
容積１１となり、この容積１１は、音響抵抗１
２，１３で覆われた通孔１４，１５を介して第二
後部容積１６に通じている。音波が音孔１０を通
つてカバー９の背面に入つて振動板４を振動させ
ると、この振動のため環状の圧電セラミツク２ａ
が変形して電圧を発生する。

第８図の実線ａは、このように構成したマイク
ロホンの周波数特性を示す曲線である。

10KHzに到るまで平坦な周波数特性が得られ
る。

第８図の波線ｂは、従来の平板状の振動板を使
用して同様に構成したマイクロホンの周波数特性
を示し、1KHz以上の周波数域で出力が大きく波
動的に変化している。

上記の実施例では、環状の圧電セラミツク素子
２ａを基板１ａの周縁の平坦部の下面に貼着した
が、第９図のように平坦部の上面に貼着したり、
第１０図のように平坦部の上下両面に貼着したり
することもできる。

ｃ 考案の効果 (1) 基材１ａの重量が従来の平板状の基材の重量
とほぼ同じ場合に、圧電振動板の共振周波数が
高くなるので、マイクロホン、スピーカ等の周
波数特性を高周波数域に延ばすことができる。

(2) 振動板４の同一振幅に対して圧電素子を歪ま
せる量が従来の平板状振動板より多いので、電
気音響変換効率が高くなる。

(3) 振動時に、ドーム部１ｂが歪むことなくドー
ム部の各部が平行して変位するため、振動板背
後の第一後部容積１１の容積変化量が大きくな
り、振動板を制動（ダンピング）し易くなる。
このため周波数特性が平坦になる。

【図面の簡単な説明】

第１〜１０図は本考案の圧電振動板の実施例を
示し、第１図は基材と圧電セラミツク板との貼着
前の状態を示す斜視図、第２図は振動板の縦断面
図、第３図は振動時の振動板の変位状態を示す部
分縦断面図、第４図は圧電セラミツク板の片側の
電極配置を示す図、第５図は同じく他側の電極配
置を示す図、第６図は環状の両電極の配置を直線
状に展開して示した略図、第７図はこの振動板を
使用したマイクロホンの半部縦断面図、第８図は
従来の平板状振動板の特性線ｂと共に示した周波
数特性線図、第９〜１０図は振動板の二つの変形
例を示す部分縦断面図、第１１〜１３図は従来の
平板状圧電振動板を例示し、第１１図は振動板の
下面斜視図、第１２図は同じく側面図、第１３図
は振動時の振動板の変位状態を示す部分縦断面図
である。 １，１ａ：基材、１ｂ：ドーム部、１ｃ：平板
部、２，２ａ：圧電セラミツク素子、３ａ，３
ｂ：導線、４：圧電振動板、５，６，６ａ：電
極、７：ケース、８：中枠、８ａ：ナイフエツジ
部、９：カバー、１０：音孔、１１：第一後部容
積、１２，１３：音響抵抗、１４，１５：通孔、
１６：第二後部容積。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 両面に電極５，６，６ａを取付け、導線３ａ，
   ３ｂを接続した輪状の圧電セラミツク素子２ａ
   を、中央部にドーム部１ｂを形成した基板１ａの
   周縁の平板部１ｃに貼着して成る圧電セラミツク
   振動板。