JPS6161760B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、例えばスピーカやマイクロフオンな
どの電気−音響変換装置に関するものである。

近年、電池駆動の時計、計算機、ラジオ、テー
プレコーダなどのエレクトロニツク・マイクロ・
デバイスなどでは、デイスプレイと発音体または
（および）マイクロフオンを併設する傾向にあ
る。この場合、デイスプレイは液晶表示素子の出
現で小型化、薄型化、省電力化が可能となつた
が、発音体やマイクロフオンについては小型化、
薄型化、省電力化などを十分に満足するものがな
かつた。

このような要求に応えるものとして、両面に電
極を有する圧電性薄板を剛性の枠内に圧入して、
その圧電性薄板のわん曲状態を枠で保持した圧電
セラミツクトランスジユーサが提案されている。
このトランスジユーサでは、例えば電極に電圧を
印加すれば、わん曲状態にある圧電性薄板が伸縮
する。このとき剛性の枠によつて圧電性薄板の周
辺部が寸法変化しないように固定されているた
め、圧電性薄板に屈曲運動が生じる。このように
圧電性薄板の垂直な方向に振動が生じ、圧電性薄
板自体が発音体となつてスピーカを構成する。

ところでこのようにセラミツク製の圧電性薄板
をわん曲した状態でそれの周辺部を剛性の枠体で
保持した構造のスピーカは、振動系のＱが高く、
鋭い共振特性を示し、周波数応答性の変動が大き
いという欠点がある。しかもわん曲モードでの共
振周波数が1000ヘルツ以上の高周波となるので、
低周波領域での応答性が極めて悪く感度も十分で
ない。

本発明の目的は、このような従来技術の欠点を
解消し、高感度で、低周波領域での応答性も良好
で、全体として平坦な周波数特性を有する電気−
音響変換装置を提供するにある。

この目的を達成するため、本発明は、両面に電
極を有するほぼ平板状の第１圧電性薄板と両面に
電極を有するわん曲状の第２圧電性薄板とを、互
に向かい合う面の分極極性が異極になるように重
ね合わせ、両圧電性薄板の接合外周部を互に連結
し、外面どうしと内面どうしを逆位相になるよう
に接続して、その外周部が径方向に伸縮可能にな
つていることを特徴とするものである。

次に本発明の実施例を図とともに説明する。こ
の図は実施例に係るスピーカの切断側面図であ
る。

Pb（Zr−Ti）O₃系セラミツクの同材質のもの
からなる直径40mmで厚さ0.1mmのフラツトな円板
状のセラミツク薄板を２枚準備し、それぞれの薄
板の両主面に銀電極１，１を印加・焼成によつて
形成する。一方のセラミツク薄板をプレス加工に
よつて曲率半径200mmにわん曲して第２圧電性薄
板３とし、他方の平板状のままのものを第１圧電
性薄板２とする。これら圧電性薄板２，３の各電
極１にはそれぞれリード線が半田付けされる。

第１圧電性薄板２と第２圧電性薄板３とが重ね
合わされる訳であるが、第１図に示すように第２
圧電性薄板３の凹面が第１圧電性薄板２の平面と
対向するように重ね合わされる。また、両圧電性
薄板２，３の互に向かい合う面の分極極性が反対
の極になるように構成されている。両圧電性薄板
２，３の内面どうし電気的に接続し、リード線４
を付けてから重ね合わせたのち、これらの接合外
周部にエポキシ系接着剤５を塗布して外周部だけ
を一体に連結しさらに外面どうし電気的に接続
し、リード線４を付ける。第１圧電性薄板２の中
心部に支持部材６の先端部が接着剤５によつて連
結され、圧電性薄板２，３の連結体が支持部材６
によつて支持されることになる。ここで内面側リ
ード線４と外面側リード線４の間に交流電気信号
を印加すると、圧電薄板は互いに逆位相に振動す
る。

このようにして形成されたスピーカは図示して
いないが木製のスピーカキヤビネツトに収容さ
れ、前記リード線４，４はスピーカ用プラグ付同
軸ケーブルに接続されて、このケーブルのプラグ
はカセツト式テープレコーダの出力端子用ジヤツ
クに差し込まれる。なお、スピーカをスピーカボ
ツクスに収容したとき、両圧電性薄板２，３の外
周部は無支持の状態になつており、第１圧電性薄
板２の径方向の伸縮が自在に起こるようになつて
いる。

前述のように第１圧電性薄板２と第２圧電性薄
板３とは、互に対向する面が逆極性になるように
配置されている。そのため第１圧電性薄板２の電
極１，１ならびに第２圧電性薄板３の電極１，１
にそれぞれ同時に音響信号が印加されて、第１圧
電性薄板２の面が縮みその径が縮少しようとする
とき、第２圧電性薄板３の面は反対に延びて径が
拡がり、曲率半径が小さくなるように作用する。
ところでこの両圧電性薄板２，３はそれらの外周
部が互に連結されているため、その連結部を介し
て第１圧電性薄板２の伸縮力が第２圧電性薄板３
に作用する。従つて前述の場合は、第１圧電性薄
板２の径方向への収縮力が第２圧電性薄板３に作
用して、第２圧電性薄板３が単独で変形する場合
よりも大きく変化し、曲率半径がより小さくな
る。このことは第１圧電性薄板２の面が延びて径
が拡がり、その反対に第２圧電性薄板３の面が縮
み径が縮少して曲率半型が大きくなる場合でも同
様で、このときは第２圧電性薄板３が単独で変形
する場合よりも大きく変化し、曲率半径がより大
きくなる。

このように平板状の第１圧電性薄板２にわん曲
した第２圧電性薄板３を連結して逆極性特性を利
用することにより、すなわち逆位相のプツシユ・
プル動作を行なうことにより、第２圧電性薄板の
わん曲運動の振幅を増幅することができ、このこ
とは後述のように電気−音響変換装置の特性改善
に大きく関与する。

第１圧電性薄板２を故意にわん曲させることも
考えられるが、このようにすればそれ自体の伸縮
効率が悪くなり、そのため第２圧電性薄板３のわ
ん曲運動に対する補助機能が極端に減退するか
ら、第１圧電性薄板２の形状はほぼ平板状である
ことが必要である。なお、第１圧電性薄板２もセ
ラミツクなどで作られるから、焼成時の歪や寸法
誤差などによつて僅かにわん曲することもある
が、この程度のわん曲は特性上ほとんど影響しな
い。従つて本発明の明細書で使用する「ほぼ平板
状」の語句は、前述のように僅かにわん曲したも
のをも含んでいることを意味する。

前記実施例では第１圧電性薄板の中心部、すな
わち第１圧電性薄板の伸縮にさほど影響のない部
分に支持部材を接合して、第１圧電性薄板と第２
圧電性薄板の連結体を支持し、これら圧電性薄板
の外周部を他の部材と無接触にした構造について
説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
ない。例えば両圧電性薄板の外周部を、第１圧電
性薄板の伸縮動作をほとんど妨げない非常に柔軟
性に富んだ部材で支持することもできるし、また
両圧電性薄板の外周接合部の一部から両圧電性薄
板の連結体を吊り下げて、連結体の外周部を他の
部材と無接触にしても構わない。

前記実施例ではスピーカの場合について説明し
たが、本発明は他の電気−音響変換装置、例えば
マイクロフオンとしても使用することができる。
この場合には電気−音響変換装置の前方に、例え
ばラツパ状の導音筒体を付設するとよい。

本発明は前述のような構成になつており、第１
圧電性薄板と第２圧電性薄板との共働により、電
気−音響変換効率を高めることができ、従来提案
されたセラミツク圧電トランスジユーサに比べ
て、高感度で、低周波領域での応答性も良好で、
滑めらかな周波数特性を有する電気−音響変換装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の実施例に係るスピーカの切断側面
図である。 １……銀電極、２……第１圧電性薄板、３……
第２圧電性薄板、５……接着剤、６……支持部
材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 両面に電極を有するほぼ平板状の第１圧電性
   薄板と両面に電極を有するわん曲状の第２圧電性
   薄板とを、互に向かい合う面の分極極性が異極に
   なるように重ね合わせ、両圧電性薄板の接合外周
   部を互に連結し、外面どうしと内面どうしを逆位
   相になるように接続して、その外周部が径方向に
   伸縮可能になつていることを特徴とする電気−音
   響変換装置。 ２ 特許請求の範囲第１項記載において、前記第
   １圧電性薄板の外面のほぼ中央部が支持部材に連
   結され、両圧電性薄板の外周部が他の部材と接触
   しないように前記支持部材で支持されていること
   を特徴とする電気−音響変換装置。 ３ 特許請求の範囲第１項記載において、前記第
   １圧電性薄板と第２圧電性薄板とが同一材質の圧
   電性セラミツクから構成されていることを特徴と
   する電気−音響変換装置。