(57)【要約】【課題】製造作業を簡単にできるとともに品質のバラツキも抑えることができる圧電スピーカを提供する。【解決手段】圧電スピーカ１００は、底板１０１と蓋体１０３との間に振動ＡＳＳＹ１１０を備えている。振動ＡＳＳＹ１１０は、振動体１１１と被振動体１１１５とで構成されている。振動体１１１は、振動板１１２の両面に圧電素子１１３が固定されて構成されている。被振動体１１５は、樹脂製の板材を凹状に窪ませた略皿状に形成されており、固定部１１６、外周支持部１１７および空洞形成部１１８によって構成されている。をそれぞれ備えている。外周支持部１１７は、振動体１１１を支持するための部分であり、連通溝１２０および外周溝１２１がそれぞれ形成されている。連通溝１２０は、外周支持部１１７を径方向に沿って最内周部と最外周部との間を貫通して形成されている。外周溝１２１は、外周支持部１１７の幅方向の中央部にリング状に形成されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の導体における少なくとも一方の面に圧電素子を固定した振動体と、
前記振動体における外周部が接着剤を介して固定される外周支持部および前記振動体における前記外周部より内側部分を空気層を介して覆う凹状の空洞形成部を有した薄板状の被振動体とを備えた圧電スピーカにおいて、
前記被振動体は、
前記外周支持部に同外周支持部に対して内側領域と外側領域との間を連通する連通溝を有することを特徴とする圧電スピーカ。
【請求項２】
請求項１に記載した圧電スピーカにおいて、
前記被振動体は、
前記外周支持部に同外周支持部の周方向に沿って延びるとともに前記連通溝に連通する外周溝を有することを特徴とする圧電スピーカ。
【請求項３】
請求項２に記載した圧電スピーカにおいて、
前記外周溝は、溝幅が前記連通溝の溝幅以下に形成されていることを特徴とする圧電スピーカ。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のうちのいずれか１つに記載した圧電スピーカにおいて、
前記連通溝は、溝幅および溝の深さが１.０ｍｍ以下であることを特徴とする圧電スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動原として薄板状の圧電素子を用いた圧電スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両や家電製品などの各種家庭用および産業用機器においては作動音や警報音を発生させるスピーカとして圧電スピーカが用いられている。圧電スピーカは、例えば、下記特許文献１に示されるように、金属板の一方の面に薄板状の圧電素子を貼り付けた振動体を凹状に凹む円盤状の被振動体（プラスチックフィルム）に貼り付けて構成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０２−７６９８号公報
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に記載された圧電スピーカにおいては、圧電スピーカの製造時に振動体を被振動体に貼り付ける際、振動体と被振動体との間に隙間が生じることによってスピーカとしての性能が不十分な圧電スピーカが製造されることがあった。すなわち、被振動体における凹部上に振動体を接着剤によって貼り付ける際、振動体が被振動体に押圧されることによって振動体が被される被振動体の凹部内の空気が被振動体と振動体との間を介して外部に流出する。この場合、この流出する空気とともに被振動体と振動体との間に塗布した接着剤の一部が流出するため、振動体と被振動体との間に接着剤が存在しない隙間が生じることがある。このため、従来の圧電スピーカにおいては、振動体と被振動体とを固定する接着剤の流出を防止する必要があり、製造作業が煩雑かつ困難となるとともに品質にもバラツキが生じるという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題に対処するためなされたもので、その目的は、製造作業を簡単にできるとともに品質のバラツキも抑えることができる圧電スピーカを提供することにある。
【発明の概要】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の特徴は、板状の導体における少なくとも一方の面に圧電素子を固定した振動体と、振動体における外周部が接着剤を介して固定される外周支持部および振動体における外周部より内側部分を空気層を介して覆う凹状の空洞形成部を有した薄板状の被振動体とを備えた圧電スピーカにおいて、被振動体は、外周支持部に同外周支持部に対して内側領域と外側領域との間を連通する連通溝を有することにある。
【０００７】
このように構成した本発明の特徴によれば、圧電スピーカは、振動体を覆う被振動体における振動体を支持する外周支持部に同外周支持部に対して内側領域と外側領域との間を連通する連通溝が形成されている。このため、圧電スピーカは、被振動体における外周支持部に接着剤を塗布して振動体を貼り付ける際、振動体が被される被振動体の凹状の空洞形成部内の空気が連通溝を介して被振動体と振動体との間に存在する接着剤の一部とともに流出する。しかし、この場合、被振動体の空洞形成部内の空気の流出後においては、連通溝の周囲に存在する接着剤が毛細管現象や空洞形成部内に瞬間的に生じる負圧によって連通溝内に再び進入する。これにより、圧電スピーカは、製造時において被振動体に振動体を貼り付ける際、振動体と被振動体との間に隙間が生じることを防止することができ、製造作業を簡単にできるとともに品質のバラツキも抑えることができる。
【０００８】
また、本発明の他の特徴は、前記圧電スピーカにおいて、被振動体は、外周支持部に同外周支持部の周方向に沿って延びるとともに連通溝に連通する外周溝を有することにある。
【０００９】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、圧電スピーカは、被振動体が連通溝に加えて、外周支持部上において連通溝に繋がった状態で外周支持部の周方向に沿って延びる外周溝を有して構成されている。これにより、圧電スピーカは、被振動体における外周支持部に接着剤を塗布して振動体を貼り付ける際に振動体が被される被振動体の凹状の空洞形成部内の空気を外周溝によって効果的に連通溝に導いて排出できるとともに排出後における外周溝に接着剤を進入させることができる。
【００１０】
また、本発明の他の特徴は、前記圧電スピーカにおいて、外周溝は、溝幅が連通溝の溝幅以下に形成されていることにある。
【００１１】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、圧電スピーカは、外周溝の溝幅が連通溝の溝幅以下に形成されている。これにより、圧電スピーカは、長尺に形成される外周溝内に空洞形成部の内側領域内の空気の排出後において効果的に接着剤を進入させて隙間の形成を防止することができる。
【００１２】
また、本発明の他の特徴は、前記圧電スピーカにおいて、連通溝は、溝幅および溝の深さが１.０ｍｍ以下であることにある。
【００１３】
このように構成した本発明の他の特徴によれば、圧電スピーカは、連通溝の溝幅および溝の深さがそれぞれ１.０ｍｍ以下に形成されている。これにより、圧電スピーカは、本発明者らの実験によれば、空洞形成部内の空気の排出後において連通溝内に効果的に接着剤を進入させて隙間の形成を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】（Ａ），（Ｂ）本発明の一実施形態に係る圧電スピーカの構成を概略的に示しており、（Ａ）は圧電スピーカの平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＡ−Ａ線から見た圧電スピーカの断面図である。
【図２】（Ａ），（Ｂ）図１（Ａ），（Ｂ）に示す圧電スピーカを構成する被振動体の構成を概略的に示しており、（Ａ）は被振動体の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＢ−Ｂ線から見た被振動体の断面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は、図１（Ａ），（Ｂ）に示す圧電スピーカを構成する振動ＡＳＳＹを組み立てる工程を図２（Ｂ）に対応した図で示しており、（Ａ）は振動体を被振動体に固定する前の状態を示した断面図であり、（Ｂ）は振動体を被振動体に載置した直後の状態を示した断面図であり、（Ｃ）は振動体を被振動体に固定した状態を示した断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る圧電スピーカの一実施形態について図面を参照しながら説明する。図１（Ａ），（Ｂ）は、本発明の一実施形態に係る圧電スピーカ１００の構成を概略的に示しており、（Ａ）は圧電スピーカ１００の平面図であり、（Ｂ）は（Ａ）に示すＡ−Ａ線から見た圧電スピーカ１００の断面図である。なお、本明細書において参照する各図は、本発明の理解を容易にするために一部の構成要素を誇張して表わすなど模式的に表していることがあるため、各構成要素間の寸法や比率などは異なっていることがある。この圧電スピーカ１００は、自動四輪車や自動二輪車などの車両、家電製品、各種機械装置、または各種電気電子機器などにおいて作動音や警報音を発生させるスピーカとして用いられるものである。
【００１６】
（圧電スピーカ１００の構成）
この圧電スピーカ１００は、底板１０１を備えている。底板１０１は、圧電スピーカ１００における筐体の一部を構成する樹脂製の部材であり、平面視で円形の有底筒状に形成されている。この底板１０１には、外周部における図示下端部に底板１０１の径方向に張り出した状態で２つの取付片１０２が形成されているとともに、図示上端部が段状に形成されて蓋体１０３が振動ＡＳＳＹ１１０を介して嵌合している。取付片１０２は、この圧電スピーカ１００を所望する場所に取り付けるための部分であり、平板に貫通孔が形成さされて構成されている。
【００１７】
蓋体１０３は、圧電スピーカ１００における筐体の他の一部を構成する樹脂製の部材であり、平面視で円形の有底筒状に形成されている。この蓋体１０３には、外周部における図示下端部が段状に形成されて前記底板１０１が振動ＡＳＳＹ１１０を介して嵌合している。また、蓋体１０３の図示上面には、底板１０１および蓋体１０３の内側から発せられる音を圧電スピーカ１００の外部に放出するために複数の放音孔１０４が形成されている。
【００１８】
振動ＡＳＳＹ１１０は、音を発生させる部分であり、主として、振動体１１１と被振動体１１５とで構成されている。振動体１１１は、電気エネルギを受けて振動する部分であり、主として、振動板１１２と圧電素子１１３とで構成されている。振動板１１２は、屈曲（撓み）変形可能な厚さの金属板で構成されており、圧電素子１１３に生じた機械的な歪みにより屈曲変形して音波を生じさせるとともに、外部から与えられた音波により屈曲変形して圧電素子１１３に機械的な歪みを生じさせる。本実施形態においては、振動板１１２は、４２アロイ（鉄とニッケルとの合金）を円板状に形成して構成されている。
【００１９】
圧電素子１１３は、印加電圧に応じて機械的な歪みを生じるとともに、外部から与えられた機械的な歪みにより歪み量に応じた起電力を生じる受動素子である。本実施形態においては、圧電素子１１３は、チタン酸バリウムの結晶を円板状に形成して構成されている。この場合、圧電素子１１３は、前記振動板１１２よりも小さな外形に形成されている。そして、この圧電素子１１３は、前記振動板１１２の両面に対してそれぞれ接着剤によって密着した状態で貼り付けられている。この場合、振動板１１２の両面にそれぞれ貼り付けられた２つの圧電素子１１３は、図示しないジャンパー線によって互いに電気的に接続されている。そして、これらの振動板１１２および圧電素子１１３には、電気信号を送受するための信号線１１４がそれぞれ電気的に接続されている。
【００２０】
被振動体１１５は、振動体１１１の振動によって振動する部材であり、図２（Ａ），（Ｂ）にそれぞれ示すように、樹脂製の板材を凹状に窪ませた略皿状に形成されている。この被振動体１１５は、主として、固定部１１６、外周支持部１１７および空洞形成部１１８をそれぞれ備えている。固定部１１６は、この被振動体１１５、さらには振動ＡＳＳＹ１１０を底板１０１と蓋体１０３との間で保持させる部分であり、平らなリング状に形成されている。
【００２１】
この固定部１１６の内側には、一段下がった状態で外周支持部１１７が形成されている。外周支持部１１７は、振動体１１１、より具体的には、振動板１１２の外周部を支持するための部分であり、平らなリング状に形成されている。この外周支持部１１７は、振動板１１２における圧電素子１１３に対して径方向外側に露出した外周部の幅と同じ幅で形成されるとともに、固定部１１６に対して振動板１１２の厚さと同じ深さで形成されている。そして、この外周支持部１１７には、連通溝１２０および外周溝１２１がそれぞれ形成されている。
【００２２】
連通溝１２０は、外周支持部１１７上に振動体１１１が取り付けられた場合に外周支持部１１７よりも内側領域と外周支持部１１７よりも外側領域とを連通させるための溝であり、外周支持部１１７を径方向に沿って最内周部と最外周部との間を貫通して形成されている。この場合、連通溝１２０は、外周支持部１１７に対して内側領域と外側領域とを貫通するため、より正確には、両端部が固定部１１６および空洞形成部１１８に達して形成されている。この連通溝１２０は、被振動体１１５の中心に対して互いに対象な位置に同中心に向かって直線状に形成、換言すれば、被振動体１１５の中心線上に同中心線に沿って２つ形成されている。
【００２３】
また、この連通溝１２０の溝の幅および深さは、外周支持部１１７に対して内側領域と外側領域との間で空気の流通が可能かつ外周支持部１１７上に振動体１１１を押し付けた際に連通溝１２０の周囲に存在する接着剤Ｇが進入して溝内を塞ぐことができる程度に形成されている。本実施形態においては、連通溝１２０は、溝幅および溝の深さがそれぞれ０.２ｍｍに形成されている。
【００２４】
外周溝１２１は、外周支持部１１７の周方向に沿って延びて前記連通溝１２０に連通する溝であり、外周支持部１１７の幅方向（外周支持部１１１７の径方向）の中央部にリング状に形成されている。この外周溝１２１の溝の幅および深さは、前記連通溝１２０と同様に、溝内に流入した空気を連通溝１２０に流通可能かつ外周支持部１１７上に振動体１１１を押し付けた際に外周溝１２１の周囲に存在する接着剤Ｇが進入して溝内を塞ぐことができる程度に形成されている。本実施形態においては、外周溝１２１は、溝幅および溝の深さがそれぞれ０.２ｍｍに形成されている。すなわち、外周溝１２１は、溝幅および溝の深さがそれぞれ同一に形成されている。
【００２５】
空洞形成部１１８は、外周支持部１１７上に振動体１１１を固定した際に振動体１１１の外周部よりも内側部分、換言すれば、外周支持部１１７よりも内側の空間である空気層ＥＬを介して覆う部分であり、外周支持部１１１７から凹状に凹んで形成されている。そして、この被振動体１１５は、固定部１１６、外周支持部１１７および空洞形成部１１８が一体的に形成されて構成されている。
【００２６】
（圧電ブザー１００の製造）
次に、このように構成した圧電ブザー１００の製造過程について説明する。まず、作業者は、振動体１１１および被振動体１１５をそれぞれ用意する。この場合、振動体１１１は、振動板１１２の両面に対して互いに電気的に接続された圧電素子１１３がそれぞれ接着固定されるとともに、振動板１１２および圧電素子１１３に信号線１１４が接続された状態で用意される。
【００２７】
次に、作業者は、図３（Ａ）に示すように、被振動体１１５における外周支持部１１７上に流動体状の接着剤Ｇを塗布する。この場合、作業者は、外周支持部１１７における外周溝１２１上および外周溝１２１が連通する連通溝１２０上にそれぞれ接着剤Ｇを塗布する。次に、作業者は、図３（Ｂ）に示すように、被振動体１１５における外周支持部１１７上に振動体１１１を載置するとともに外周支持部１１７上に載置した振動体１１１を外周支持部１１７側に押し付ける。
【００２８】
このため、被振動体１１５における外周支持部１１７上を含む外周支持部１１７より内側領域に存在する空気は、振動体１１１の押し付けによって圧縮されるため、外周支持部１１７に形成された連通溝１２０から直接、または外周溝１２１を介して連通溝１２０から被振動体１１５の外部に向かって流出する（図３（Ｂ）において破線矢印参照）。この場合、外周支持部１１７上における連通溝１２０内および外周溝１２１内にそれぞれ入り込んだ接着剤Ｇの一部は、連通溝１２０内および外周溝１２１内を流通する空気とともに被振動体１１５の外部に排出される。
【００２９】
次に、振動体１１１の外周支持部１１７への押圧が解消された場合には、連通溝１２０を介した空気の流出が止まる。そして、連通溝１２０および外周溝１２１には、図３（Ｃ）に示すように、これらの連通溝１２０および外周溝１２１の各周囲に存在する接着剤Ｇがそれぞれ進入する。このように連通溝１２０内および外周溝１２１内にそれぞれ接着剤Ｇが進入する現象は、毛細管現象によるものと考えられる。また、振動体１１１の外周支持部１１７への押圧が解消された場合には、瞬間的に空洞形成部１１８の内側領域に負圧が生じることがある。このため、連通溝１２０および外周溝１２１には、空洞形成部１１８側に向かって外部の空気が連通溝１２０を介して流入して連通溝１２０および外周溝１２１の周囲（特に開口部付近）に存在する接着剤Ｇがそれぞれ進入することもある。
【００３０】
そして、接着剤Ｇが固化することにより振動体１１１が外周支持部１１７に固定される。すなわち、振動体１１１が外周支持部１１７に固定されることにより、振動ＡＳＳＹ１１０が形成される。次に、作業者は、振動ＡＳＳＹ１１０を底板１０１および蓋体１０３に取り付ける。具体的には、作業者は、振動ＡＳＳＹ１１０における被振動体１１５の固定部１１６の両面に図示しない接着剤を塗布した後、この固定部１１６を底板１０１と蓋体１０３とで挟んでこれらを一体的に接着固定する。この場合、作業者は、振動ＡＳＳＹ１１０における信号線１１４を底板１０１における図示しない貫通孔に通して底板１０１の外部に露出させておく。これにより、作業者は、圧電スピーカ１００を完成させることができる。なお、上記した圧電スピーカ１００の製造工程は、作業者が手作業で行うことができるとともにこれらの作業を機械装置によって自動的に行うこともできる。
【００３１】
（圧電スピーカ１００の作動）
次に、このように構成した圧電スピーカ１００の作動について説明する。この圧電スピーカ１００は、圧電スピーカ１００を使用するユーザによって圧電スピーカ１００を必要する製品、例えば、自動四輪車や自動二輪車などの車両、家電製品、各種機械装置、または各種電気電子機器などに取り付けられて使用される。そして、圧電スピーカ１００は、信号線１１４に電気信号が入力されることにより、この電気信号に応じた音を発生させる。
【００３２】
すなわち、圧電スピーカ１００は、電気信号に応じて振動体１１１が凸状と凹状とに繰り返し撓み変形して振動することによって被振動体１１５が振動して発音する。この場合、圧電スピーカ１００は、振動体１１１と被振動体１１５とが連通溝１２０内および外周溝１２１内を含む振動板１１２と外周支持部１１７との間に存在する接着剤Ｇによって固着されているため、精度よく安定的に発音することができる。
【００３３】
上記作動説明からも理解できるように、上記実施形態によれば、圧電スピーカ１００は、振動体１１１を覆う被振動体１１５における振動体１１１を支持する外周支持部１１７に同外周支持部１１７に対して内側領域と外側領域との間を連通する連通溝１２０が形成されている。このため、圧電スピーカ１００は、被振動体１１５における外周支持部１１７に接着剤Ｇを塗布して振動体１１１を貼り付ける際、振動体１１１が被される被振動体１１５の凹状の空洞形成部１１８内の空気が連通溝１２０を介して被振動体１１５と振動体１１１との間に存在する接着剤Ｇの一部とともに流出する。しかし、この場合、被振動体１１５の空洞形成部１１８内の空気の流出後においては、連通溝１２０の周囲に存在する接着剤Ｇが毛細管現象や空洞形成部１１８内に瞬間的に生じる負圧によって連通溝１２０内に再び進入する。これにより、圧電スピーカ１００は、製造時において被振動体１１５に振動体１１１を貼り付ける際、振動体１１１と被振動体１１５との間に隙間が生じることを防止することができ、製造し易くなるとともに品質のバラツキを抑えることができる。
【００３４】
さらに、本発明の実施にあたっては、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。
【００３５】
例えば、上記実施形態においては、振動体１１１は、振動板１１２の両面に圧電素子１１３を設けて構成した。しかし、振動体１１１は、振動板１１２における少なくとも一方の表面に圧電素子１１３を設けて構成することができる。
【００３６】
また、上記実施形態においては、被振動体１１５は、外周支持部１１７上に連通溝１２０および外周溝１２１をそれぞれ設けて構成した。しかし、被振動体１１５は、外周支持部１１７に少なくとも同外周支持部１１７に対して内側領域と外側領域との間を連通する連通溝１２０を有して構成されていればよい。すなわち、被振動体１１５は、外周溝１２１を省略して構成することもできる。また、連通溝１２０を設ける数についても、少なくもと１つ設けられていればよいとともに、３つ以上に設けてもよい。
【００３７】
また、外周溝１２１を設ける場合においても、外周溝１２１は連通溝１２０に連通して形成されていればよく、２つ以上の外周溝１２１を設けることもできる。また、外周溝１２１の溝幅についても任意の溝幅に設定することができるが、本発明者の実験によれば、外周溝１２１の溝幅は連通溝１２０の溝幅と同じまたはそれ以下に設定すると精度よく接着剤Ｇが外周溝１２１内に進入することが確認され好適であるとの知見を得た。
【００３８】
また、上記実施形態においては、連通溝１２０および外周溝１２１における各溝幅および各溝の深さを０.２ｍｍにそれぞれ設定した。しかし、連通溝１２０および外周溝１２１における各溝幅および各溝の深さは、圧電スピーカ１００の大きさや形状に応じて適宜設定されるものであり、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、連通溝１２０および外周溝１２１における各溝幅および各溝の深さは、被振動体１１５における空洞形成部１１８の内側領域の空気を被振動体１１５の外側に逃がすことができ、空洞形成部１１８内の空気の排出後において連通溝１２０および外周溝１２１内に効果的に接着剤を進入させることができるように形成されていればよい。そして、この場合、本発明者の実験によれば、連通溝１２０および外周溝１２１における各溝幅および各溝の深さをそれぞれ１.０ｍｍ以下に設定することにより、空洞形成部１１８内の空気の排出後において連通溝１２０内および外周溝１２１内に効果的に接着剤を進入させて隙間の形成を防止することができることを確認した。
【００３９】
また、上記実施形態においては、連通溝１２０は、被振動体１１５における固定部１１６側の端部が同固定部１１６の図示上面に開口するように構成されている。しかし、連通溝１２０は、空洞形成部１１８の内側領域の空気を被振動体１１５の外部に導くことができればよく、上記実施形態に限定されるものではない。したがって、連通溝１２０は、例えば、外周支持部１１７における一部または外周支持部１１７と固定部１１６との間の壁部に被振動体１１５の外部に連通する貫通孔を設けて構成することもできる。
【００４０】
また、上記実施形態においては、振動ＡＳＳＹ１１０は、平面視において円形に形成した。この場合、本実施形態においては、振動ＡＳＳＹ１００の外径は５０ｍｍに形成されている。しかし、振動ＡＳＳＹ１００の形状は、圧電スピーカ１００の仕様に応じて適宜設定されるものであり、上記実施形態に限定されるものではい。したがって、振動ＡＳＳＹ１００は、平面視において、円形以外の形状、例えば、三角形、四角形、六角形などの多角形および楕円形を単体でまたはこれらを適宜組み合わせて形成することができる。また、本発明に係る圧電ブザーは、圧電マイクの発明としても実施できるものである。
【符号の説明】
【００４１】
Ｇ…接着剤、ＥＬ…空気層、
１００…圧電スピーカ、１０１…容器本体、１０２…取付片、１０３…蓋体、１０４…放音孔、
１１０…振動ＡＳＳＹ、１１１…振動体、１１２…振動板、１１３…圧電素子、１１４…信号線、１１５…被振動体、１１６…固定部、１１７…外周支持部、１１８…空洞形成部、
１２０…連通溝、１２１…外周溝。
【図１】
2014143495.tif 000003
【図２】
2014143495.tif 000004
【図３】
2014143495.tif 000005