(57)【要約】  【課題】  音圧の周波数特性におけるピークやディップが小さい音響発生器およびそれを用いた音響発生装置を提供する。  【解決手段】  振動板と、振動板に互いに間隔を開けて取り付けられた、振動板を振動させる複数の圧電素子とを少なくとも有しており、複数の圧電素子は、厚みが異なる少なくとも２種類の圧電素子１，２を有しており、振動板の主面上の互いに交差する２つの方向のそれぞれにおいて、厚みが異なる圧電素子１，２が配置されている音響発生器およびそれを用いた音響発生装置とする。音圧の周波数特性におけるピークやディップが小さい音響発生器および音響発生装置を得ることができる。【選択図】  図１
2013002384.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、該振動板に互いに間隔を開けて取り付けられた、前記振動板を振動させる複数の圧電素子とを少なくとも有しており、該複数の圧電素子は、厚みが異なる少なくとも２種類の前記圧電素子を有しており、前記振動板の主面上の互いに交差する２つの方向のそれぞれにおいて、厚みが異なる前記圧電素子が配置されていることを特徴とする音響発生器。
【請求項２】
前記２つの方向のそれぞれにおいて、隣り合う前記圧電素子の厚みが異なることを特徴とする請求項１に記載の音響発生器。
【請求項３】
前記２つの方向のそれぞれにおいて、各々の厚みの前記圧電素子が順番に配置さ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。
【請求項４】
前記２つの方向のそれぞれにおいて、厚みが異なる２種類の前記圧電素子が交互に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の音響発生器。
【請求項５】
前記２つの方向のそれぞれにおいて、各々の厚みの前記圧電素子が、それぞれ等間隔に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の音響発生器。
【請求項６】
前記２つの方向のそれぞれにおいて、各々の厚みの前記圧電素子同士の間隔が全て等しいことを特徴とする請求項５に記載の音響発生器。
【請求項７】
各々の厚みの前記圧電素子の個数が全て等しいことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の音響発生器。
【請求項８】
少なくとも１つの高音用スピーカーと、少なくとも１つの低音用スピーカーと、前記高音用スピーカーおよび前記低音用スピーカーを支持する支持体とを少なくとも有しており、前記高音用スピーカーおよび前記低音用スピーカーの少なくとも一方は、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の音響発生器であることを特徴とする音響発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響発生器およびそれを用いた音響発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動板に圧電素子を取り付けた音響発生器が知られている（例えば、特許文献１を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−２３４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上述した従来の音響発生器は、特定の周波数において共振現象が発生して、音圧の周波数特性において大きなピークやディップが生じやすいという問題があった。【０００５】
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、音圧の周波数特性におけるピークやディップが小さい音響発生器およびそれを用いた音響発生装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の音響発生器は、振動板と、該振動板に互いに間隔を開けて取り付けられた、前記振動板を振動させる複数の圧電素子とを少なくとも有しており、該複数の圧電素子は、厚みが異なる少なくとも２種類の前記圧電素子を有しており、前記振動板の主面上の互いに交差する２つの方向のそれぞれにおいて、厚みが異なる前記圧電素子が配置されていることを特徴とするものである。【０００７】
本発明の音響発生装置は、少なくとも１つの高音用スピーカーと、少なくとも１つの低音用スピーカーと、前記高音用スピーカーおよび前記低音用スピーカーを支持する支持体とを少なくとも有しており、前記高音用スピーカーおよび前記低音用スピーカーの少なくとも一方が前記音響発生器であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の音響発生器および音響発生装置によれば、音圧の周波数特性におけるピークやディップを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態の第１の例の音響発生器を模式的に示す平面図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。
【図３】本発明の実施の形態の第２の例の音響発生器を模式的に示す平面図である。
【図４】本発明の実施の形態の第３の例の音響発生器を模式的に示す平面図である。
【図５】本発明の実施の形態の第４の例の音響発生器を模式的に示す平面図である。
【図６】本発明の実施の形態の第５の例の音響発生装置を模式的に示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態の第１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８】第１の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。
【図９】第２の比較例の音響発生器を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の音響発生器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、音響発生器とは、電気信号を音響信号に変換する機能を有するものであり、音響とは、可聴周波数範囲だけでなく、例えば超音波のような可聴周波数範囲を超えた周波数の振動も含むものとする。
【００１１】
（実施の形態の第１の例）
図１は本発明の実施の形態の第１の例の音響発生器を模式的に示す平面図である。図２は図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。なお、構造を理解しやすくするために、図１においては樹脂層２０の図示を省略しており、図２においては、音響発生器の厚み方向（図のｚ軸方向）に拡大して示している。
【００１２】
本例の音響発生器は、図１，図２に示すように、複数の圧電素子１と、複数の圧電素子２と、フィルム３と、枠部材５ａ，５ｂと、樹脂層２０と、導線２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとを有している。
【００１３】
フィルム３は、張力をかけた状態で周縁部を枠部材５ａ、５ｂで挟持されて固定されており、枠部材５ａ、５ｂによって振動可能に支持されて、振動板として機能する。
【００１４】
圧電素子１，２は、電気信号が加わることによって、フィルム３の主面と平行な方向に伸縮振動する。また、複数の圧電素子１は、２個ずつペアになっており、ペアを構成する２個の圧電素子１は、フィルム３の両面にフィルム３を挟むように配置されている。また、ペアを構成する２個の圧電素子１は、伸縮振動の方向が略一致するように配置されている。そして、ペアを構成する一方の圧電素子１が縮むときは、他方の圧電素子１が伸びるようにされている。また、複数の圧電素子２も、２個ずつペアになっており、ペアを構成する２個の圧電素子２は、フィルム３の両面にフィルム３を挟むように配置されている。また、ペアを構成する２個の圧電素子２は、伸縮振動の方向が略一致するように配置されている。そして、ペアを構成する一方の圧電素子２が縮むときは、他方の圧電素子２が伸びるようにされている。
【００１５】
また、圧電素子１は、フィルム３の両面にそれぞれ４個ずつ、合計８個がフィルム３に取り付けられており、圧電素子２も、フィルム３の両面にそれぞれ４個ずつ、合計８個がフィルム３に取り付けられている。すなわち、フィルム３に取り付けられている圧電素子１の個数と圧電素子２の個数は等しくされている。そして、複数の圧電素子１，２は、フィルム３の両面のそれぞれにおいて、互いに間隔を開けてフィルム３に取り付けられている。
【００１６】
さらに、圧電素子１の厚みと圧電素子２の厚みとは互いに異なっており、フィルム３の主面上の互いに交差する２方向（互いに直交する図のｘ軸方向とｙ軸方向との２方向）のそれぞれにおいて、各々の厚みの振動体（圧電素子１および圧電素子２）が順番に配置されている。すなわち、フィルム３の主面上の互いに交差する２方向（互いに直交する２方向）である図のｘ軸方向とｙ軸方向のそれぞれにおいて、圧電素子１と圧電素子２とが交互に配置されている。
【００１７】
そして、フィルム３の主面上の互いに交差する２方向の一方（図のｘ軸方向）において、圧電素子１同士の間隔と、圧電素子２同士の間隔と、隣り合う圧電素子１と圧電素子２との間隔とが全て等しくされている。また、フィルム３の主面上の互いに交差する２方向の他方（図のｙ軸方向）において隣り合う圧電素子１と圧電素子２との間隔も全て等しくされている。
【００１８】
圧電素子１，２は、セラミックスからなる圧電体層７と内部電極層９とを交互に積層してなる積層体１３と、この積層体１３の上下面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂと、積層体１３の長手方向（図のｙ軸方向）の両端部にそれぞれ設けられた一対の外部電極１７、１９とで構成されている。なお、圧電素子１は、４層の圧電体層７と３層の内部電極層９とを有しており、圧電素子２は、２層の圧電体層７と１層の内部電極層９とを有している。よって、圧電素子１の厚みは、圧電素子２の厚みの２倍程度になっている。
【００１９】
圧電素子１においては、外部電極１７は、表面電極層１５ａ、１５ｂと、１層の内部電極層９とに接続され、外部電極１９は、２層の内部電極層９に接続されている。圧電素子２においては、外部電極１７は、表面電極層１５ａ、１５ｂに接続され、外部電極１９は、１層の内部電極層９に接続されている。圧電体層７は、図２に矢印で示すように、圧電体層７の厚み方向に交互に分極されており、フィルム３上面に配置された圧電素子１，２の圧電体層７が縮む場合には、フィルム３下面に配置された圧電素子１，２の圧電体層７が延びるように、外部電極１７、１９に電圧が印加されるように構成されている。
【００２０】
外部電極１９の上下端部は、積層体１３の上下面まで延長されてそれぞれ延長部１９ａが形成されており、これらの延長部１９ａは、積層体１３の表面に形成された表面電極層１５ａ、１５ｂに接触しないように、表面電極層１５ａ、１５ｂと所定間隔をおいて配置されている。
【００２１】
積層体１３のフィルム３と反対側の面では、音響発生器の長さ方向（図のｘ軸方向）に隣り合う圧電素子１，２の延長部１９ａ同士が、導線２２ａによって接続されており、さらに一方の端部に位置する振動体の延長部１９ａには、導線２２ｂの一端部が接続され、導線２２ｂの他端部が外部に引き出されている。また、音響発生器の長さ方向（図のｘ軸方向）に隣り合う振動体における外部電極１７に接続する表面電極層１５ｂ同士は、導線２２ｄによって接続されており、さらに一方の端部に位置する振動体における表面電極層１５ｂには、導線２２ｃの一端部が接続され、導線２２ｃの他端部が外部に引き出されている。
【００２２】
従って、音響発生器の長さ方向（図のｘ軸方向）に配列された複数の圧電素子１，２は、互いに並列接続されており、導線２２ｂ、２２ｃを介して、同一電圧が印加されることになる。
【００２３】
圧電素子１，２は板状であり、上下の主面が長方形状とされ、積層体１３の主面の長手方向（図のｙ軸方向）には、内部電極層９が交互に引き出された一対の側面を有している。
【００２４】
圧電素子１，２は、そのフィルム３側の主面とフィルム３とが接着剤層２１で接合されている。圧電素子１，２とフィルム３との間の接着剤層２１の厚みは２０μｍ以下とされている。特には、接着剤層２１の厚みは１０μｍ以下であることが望ましい。このように、接着剤層２１の厚みが２０μｍ以下である場合には、積層体１３の振動をフィルム３に伝えやすくなる。
【００２５】
接着剤層２１を形成するための接着剤としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂等公知のものを使用することができる。
【００２６】
圧電素子１，２の圧電特性は、大きな屈曲撓み振動を誘起させ音圧を高めるために、圧電ｄ３１定数は１８０ｐｍ／Ｖ以上の特性を有していることが望まれる。圧電ｄ３１定数が１８０ｐｍ／Ｖ以上の場合は、６０ＫＨｚ〜１３０ＫＨｚにおける平均の音圧を６５ｄＢ以上にすることも可能である。
【００２７】
そして、本例の音響発生器では、圧電素子１，２を埋設するように、枠部材５ａ、５ｂの内側に樹脂が充填されて樹脂層２０が形成されている。導線２２ａ、導線２２ｂの一部も、樹脂層２０中に埋設されている。  この樹脂層２０は、例えばアクリル系樹脂、シリコン系樹脂、あるいはゴム等を用いることができ、ヤング率が１ＭＰａ〜１ＧＰａの範囲にあるものが望ましく、特には、１ＭＰａ〜８５０ＭＰａであるものが望ましい。また、樹脂層２０の厚みは、スプリアスを抑制するという点から、圧電素子１，２を完全に覆う状態で塗布することが望ましい。さらに、振動板として機能するフィルム３も圧電素子１，２と一体となり振動することから、圧電素子１，２で覆われないフィルム３の領域も同様に樹脂層２０で覆われている。
【００２８】
このような本例の音響発生器では、フィルム３と、フィルム３の上下面にそれぞれ設けられた２個の圧電素子１，２と、これらの圧電素子１，２を埋設するように、枠部材５ａ，５ｂの内側に形成された樹脂層２０とを具備するため、積層型圧電体１は高周波音に対応した波長の屈曲撓み振動を誘起することが可能になり、１００ＫＨｚ以上の超高周波成分の音を再生することが可能になる。
【００２９】
さらには、圧電素子１，２の共振現象に伴うピークやディップは、圧電素子１，２を樹脂層２０で埋設することで適度なダンピング効果を誘発させ、共振現象の抑制とともにピークやディップを小さく抑えることができるとともに、音圧の周波数依存性を小さくすることが可能になる。
【００３０】
また、複数の圧電素子１，２を一枚のフィルムに取り付け、同一の電圧を印加することで、それぞれの圧電素子１，２で発生した振動の相互干渉により強い振動が抑制され、振動の分散化に伴いピークやディップを小さくする効果をもたらす。１００ＫＨｚを超える超高周波においても音圧を高くすることができる。
【００３１】
圧電体層７としては、ジルコン酸鉛（ＰＺ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、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、従来より用いられている他の圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層７の１層の厚みは、低電圧駆動という観点から、１０〜１００μｍとするのが望ましい。
【００３２】
内部電極層９としては、銀とパラジウムとからなる金属成分と圧電体層７を構成する材料成分とを含有することが望ましい。内部電極層９に圧電体層７を構成するセラミック成分を含有することにより、圧電体層７と内部電極層９との熱膨張差による応力を低減することができ、積層不良のない圧電素子１，２を得ることができる。内部電極層９は、特に、銀とパラジウムとからなる金属成分に限定されるものではなく、また、セラミック成分として、圧電体層７を構成する材料成分に限定されるものではなく、他のセラミック成分であっても良い。
【００３３】
表面電極層１５ａ，ｂと外部電極１７、１９は、銀からなる金属成分にガラス成分を含有することが望ましい。ガラス成分を含有することにより、圧電体層７や内部電極層９と、表面電極層１５ａ，ｂまたは外部電極１７、１９との間に強固な密着力を得ることができる。
【００３４】
また、圧電素子１，２を積層方向から見たときの外形状としては、正方形や長方形等の多角形をしたものがよい。
【００３５】
枠部材５ａ，５ｂは、図１に示すように矩形状である。枠部材５ａ、５ｂ間にはフィルム３の外周部が挟み込まれ、フィルム３に張力を加えた状態で固定している。枠部材５ａ、５ｂは、例えば、厚み１００〜１０００μｍのステンレス製とすることができる。なお、枠部材５ａ、５ｂの材質はステンレス製に限らず、樹脂層２０よりも変形し難いものであればよく、例えば、硬質樹脂、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、セラミックス等を用いることができ、材質、厚み等は特に限定されるものではない。更に、枠部材５ａ、５ｂの形状も矩形状に限定されるものではなく、円形や菱形であってもよい。
【００３６】
フィルム３は、枠部材５ａ、５ｂ間にフィルム３の外周部を挟み込むことにより、フィルム３が面方向に張力をかけられた状態で、枠部材５ａ、５ｂに固定され、フィルム３が振動板の役割を果たしている。フィルム３の厚みは、例えば、１０〜２００μｍとされる。フィルム３は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリスチレン、テン等の樹脂、あるいはパルプや繊維等からなる紙から構成することができる。これらの材料を用いることでピークやディップを抑えることができる。
【００３７】
次に、本発明の音響発生器の製造方法について説明する。
【００３８】
まず、圧電素子１，２を準備する。圧電素子１，２は、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑剤、溶剤を添加して掻き混ぜて、スラリーを作製する。圧電材料としては、鉛系、非鉛系のうちいずれでも使用することができる。
【００３９】
次に、得られたスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する。このグリーンシートに導体ペーストを印刷して内部電極パターンを形成し、この内部電極パターンが形成されたグリーンシートを積層して、積層成形体を作製する。
【００４０】
次に、この積層成形体を脱脂、焼成し、所定寸法にカットすることにより積層体１３を得ることができる。必要に応じて、積層体１３の外周部を加工する。次に、積層体１３の積層方向の主面に、表面電極層１５ａ、１５ｂを形成するための導体ペーストを印刷し、積層体１３の長手方向（図のｙ軸方向）の両側面に、外部電極１７、１９を形成するための導体ペーストを印刷する。そして、所定の温度で電極の焼付けを行うことにより、図１，２に示す圧電素子１，２を得ることができる。
【００４１】
次に、圧電素子１，２に圧電性を付与するために表面電極層１５ｂまたは外部電極１７、１９を通じて直流電圧を印加して、圧電素子１，２の圧電体層７の分極を行う。このとき、分極方向が図２に矢印で示す方向となるように、直流電圧を印加する。
【００４２】
次に、振動板となるフィルム３を準備し、このフィルム３の外周部を枠部材５ａ、５ｂ間に挟み、フィルム３に張力をかけた状態で固定する。詳細には、フィルム３の両面に接着剤を塗布して、フィルム３を挟むようにフィルム３の両面に圧電素子１，２を押し当て、接着剤を熱や紫外線を照射することにより硬化させる。そして、樹脂を枠部材５ａ、５ｂの内側に流し込み、圧電素子１，２を樹脂中に完全に埋設させた後に、樹脂を硬化させることにより、本例の音響発生器を得ることができる。
【００４３】
以上のように構成された本例の音響発生器は、簡単な構造であり、小型化や薄型化が図れるとともに、超高周波まで高い音圧が維持される。また、圧電素子１，２が樹脂層２０により埋設しているために水等の影響を受け難く、信頼性を向上させることが可能になる。
【００４４】
また、本例の音響発生器は、振動板であるフィルム３と、フィルム３に互いに間隔を開けて取り付けられた、フィルム３を振動させる複数の圧電素子とを少なくとも有している。そして、複数の圧電素子は、厚みが異なる少なくとも２種類の圧電素子（圧電素子１，２）を有している。すなわち、複数の圧電素子には、厚みが異なる少なくとも２種類の圧電素子（圧電素子１，２）が含まれている。そして、フィルム３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する２つの方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、厚みが異なる圧電素子１，２が配置されている。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を小さくすることができる。この効果が得られる理由は、厚みが異なる圧電素子のベンディング振動の共振周波数が異なるため、互いに交差する２つの方向のいずれにも厚みが異なる圧電素子１，２を配置することにより、発生する振動モードの数を増加させることができ、これによって、多数の振動モードにエネルギーを分散させて、１つの振動モードが有するエネルギーを小さくすることができるためではないかと推測される。なお、互いに交差する２つの方向は、それぞれ枠部材５ａ、５ｂの対向する辺と直交する方向であることが望ましい。このように、音響発生器の構造における対称性を低くすることにより、音圧の周波数特性上に発生するピークのレベルを小さくすることができる。
【００４５】
また、本例の音響発生器は、フィルム３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、隣り合う圧電素子１，２の厚みが異なる。これにより、音圧の周波数特性をさらに改善することができる。これは、圧電素子１，２によって発生する振動の分布およびフィルム３上における質量の分布が均一化されることや、構造的な対称性が低くなること等に起因しているのではないかと推測できる。
【００４６】
また、本例の音響発生器は、フィルム３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、厚みが異なる２種類の圧電素子（圧電素子１，２）が交互に配置されている。これにより、音圧の周波数特性をさらに改善することができる。これは、圧電素子１，２によって発生する振動の分布およびフィルム３上における質量の分布が均一化されることや、構造的な対称性が低くなること等に起因しているのではないかと推測できる。
【００４７】
また、本例の音響発生器は、各々の厚みの圧電素子の個数が全て等しい。すなわち、圧電素子１，２の個数が等しい。これにより、音圧の周波数特性をさらに改善することができる。これは、圧電素子１，２によって発生する振動の分布およびフィルム３上における質量の分布が均一化されることや、構造的な対称性が低くなること等に起因しているのではないかと推測できる。
【００４８】
（実施の形態の第２の例）
図３は本発明の実施の形態の第２の例の音響発生器を模式的に示す平面図である。なお、図３においては、構造を理解しやすくするために、樹脂層２０および導線２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの図示を省略するとともに、圧電素子１，２の詳細な構造の図示を省略している。また、本例においては、前述した実施の形態の第１の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００４９】
本例の音響発生器は、フィルム３の両主面に、それぞれ８個の圧電素子１，２が配置されている。すなわち、フィルム３の両主面に１６個ずつ、合計３２個の圧電素子が配置されている。なお、前述した実施の形態の第１の例と同様に、圧電素子１，２のそれぞれは、２個ずつペアになっており、ペアを構成する２個の圧電素子は、フィルム３を挟むようにフィルム３の両主面の同じ位置に配置されている。
【００５０】
本例の音響発生器は、フィルム３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、厚みが異なる２種類の圧電素子（圧電素子１，２）が交互に配置されている。これにより、音圧の周波数特性を改善することができる。これは、圧電素子１，２によって発生する振動の分布およびフィルム３上における質量の分布が均一化されることや、構造的な対称性が低くなること等に起因しているのではないかと推測できる。
【００５１】
また、本例の音響発生器は、前述した実施の形態の第１の例の音響発生器よりも多くの圧電素子１，２がフィルム３上に配置されているため、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。これは、フィルム３上に発生する振動モードの個数がさらに増加するためであると推測できる。
【００５２】
また、本例の音響発生器は、フィルム３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、各々の厚みの圧電素子（圧電素子１，２）が、それぞれ等間隔に配置されている。れにより、音圧の周波数特性をさらに改善することができる。これは、圧電素子１，２によって発生する振動の分布およびフィルム３上における質量の分布が均一化されることや、構造的な対称性が低くなること等に起因しているのではないかと推測できる。
【００５３】
また、本例の音響発生器は、フィルム３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、各々の厚みの圧電素子（圧電素子１，２）同士の間隔が全て等しい。すなわち、圧電素子１同士の間隔と圧電素子２同士の間隔とが等しい。これにより、音圧の周波数特性をさらに改善することができる。これは、圧電素子１，２によって発生する振動の分布およびフィルム３上における質量の分布が均一化されることや、構造的な対称性が低くなること等に起因しているのではないかと推測できる。
【００５４】
（実施の形態の第３の例）
図４は本発明の実施の形態の第２の例の音響発生器を模式的に示す平面図である。なお、図４においては、構造を理解しやすくするために、樹脂層２０および導線２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの図示を省略するとともに、圧電素子１，２，４の詳細な構造の図示を省略している。また、本例においては、前述した実施の形態の第２の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００５５】
本例の音響発生器は、フィルム３の両主面に、５個の圧電素子１と、６個の圧電素子２と、５個の圧電素子４とが配置されている。すなわち、フィルム３の両主面に１６個ずつ、合計３２個の圧電素子が配置されている。圧電素子４は、圧電素子１，２と同様の構造を有しているが、６層の圧電体層７と５層の内部電極層９とを有しており、圧電素子２の厚みの３倍程度の厚みを有している。
【００５６】
本例の音響発生器は、フィルム３３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する２つの方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、各々の厚みの圧電素子（圧電素子１，２，４）が順番に配置されている。これにより、音圧の周波数特性を改善することができる。これは、圧電素子１，２によって発生する振動の分布およびフィルム３上における質量の分布が均一化されることや、構造的な対称性が低くなること等に起因しているのではないかと推測できる。
【００５７】
（実施の形態の第４の例）
図５は本発明の実施の形態の第２の例の音響発生器を模式的に示す平面図である。なお、図５においては、構造を理解しやすくするために、樹脂層２０および導線２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄの図示を省略するとともに、圧電素子１，２の詳細な構造の図示を省略している。また、本例においては、前述した実施の形態の第２の例と異なる点のみについて説明し、同様の構成要素には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する。
【００５８】
本例の音響発生器は、フィルム３の一方主面（枠部材５ａが位置する側の主面）に２個の圧電素子１と２個の圧電素子２とが配置されている。すなわち、フィルム３の一方主面（枠部材５ａが位置する側の主面）に４個の圧電素子が配置されており、フィルム３の他方主面（枠部材５ｂが位置する側の主面）には圧電素子が配置されていない。樹脂２０も、フィルム３の一方主面側のみに配置されており、フィルム３の他方主面側には配置されていない。また、本例の音響発生器における圧電素子１，２は、それぞれバイモルフ型の圧電素子となっている。すなわち、本例の音響発生器における圧電素子１，２は、ある瞬間における分極の向きと電界の向きとの関係が厚み方向（図のｘ軸およびｙ軸の両方に垂直なｚ軸方向）における一方側と他方側とで逆転するようにされており、電気信号が入力されることによって単独で屈曲振動することができる圧電素子である。
【００５９】
このような構成を有する本例の音響発生器も、フィルム３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、厚みが異なる２種類の圧電素子（圧電素子１，２）が配置されていることから、音圧の周波数特性において発生するピークのレベルを小さくすることができる。さらに、フィルム３の主面上の互いに交差する２つの方向（互いに直交する方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、厚みが異なる圧電素子１，２が交互に配置されていることから、音圧の周波数特性において発生するピークのレベルをさらに小さくすることができる。
【００６０】
（実施の形態の第５の例）
本発明の実施の形態の第５の例の音響発生装置を模式的に示す斜視図である。本例の音響発生装置は、図６に示すように、高音用スピーカー３１と、低音用スピーカー３２と、支持体３３とを有している。
【００６１】
高音用スピーカー３１は、実施の形態の第１の例の音響発生器であり、主に高音を出力するためのスピーカーである。例えば、２０ＫＨｚ程度以上の周波数の音を出力するために使用される。
【００６２】
低音用スピーカー３２は、主に低温を出力するためのスピーカーである。例えば、２０ＫＨｚ程度以下の周波数の音を出力するために使用される。低音用スピーカー３２は、低い周波数の音を出力しやすくする観点から、例えば矩形状や楕円形状の場合には、高音用スピーカー３１よりも最長辺を長くしたものであり、その他は高音用スピーカー３１と同様の構成を有したものを用いることができる。
【００６３】
支持体３３は、例えば金属板で形成されており、２つの開口部に高音用スピーカー３１および低音用スピーカー３２をそれぞれ収容して固定している。
【００６４】
このような構成を備える本例の音響発生装置は、実施の形態の第１の例の音響発生器を高音用スピーカー３１として用いていることから、音圧の周波数特性におけるピークやディップが小さい高音を出力することができる。
【００６５】
このように、本例の音響発生装置は、少なくとも１つの高音用スピーカー３１と、少なくとも１つの低音用スピーカー３２と、高音用スピーカー３１および低音用スピーカー３２を支持する支持体３３とを少なくとも有しており、高音用スピーカー３１および低音用スピーカー３２の少なくとも一方が、上述した本発明の音響発生器である。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が小さい音を出力することができる高性能な音響発生装置を得ることができる。
【００６６】
（変形例）
本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。
【００６７】
例えば、フィルム３に取り付けられる圧電素子の個数は、上述した実施の形態の例に限定されるものではない。また、振動体の厚みの種類を４種類以上としても構わない。
【００６８】
また、前述した実施の形態の第１の例においては、振動板としてフィルム３を用いた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、金属や樹脂で形成された板状の振動板を用いても構わない。
【００６９】
また、前述した実施の形態の例においては、フィルム３および圧電素子の表面を被覆する樹脂層２０を形成した例を示したが、これに限定されるものではない。樹脂層２０を有さないようにしても構わない。
【実施例】
【００７０】
（第１の実施例）
本発明の音響発生器の具体例について説明する。図１，２に示した本発明の実施の形態の第１の例の音響発生器を作製して、その電気特性を測定した。【００７１】
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電極材料として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た。そして、導体ペーストが塗布されたグリーンシートおよび導体ペーストが塗布されていない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。【００７２】
次に、得られた積層体の長手方向（図のｙ軸方向）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９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表面電極層１５ａ，１５ｂ層を形成すべく、Ａｇとガラスを含有する導体ペーストを、圧電体の主面の片側にスクリーン印刷法により塗布した。その後、長手方向（図のｙ軸方向）の両側面に、外部電極１７、１９の材料として、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、大気中で焼き付けた。これによって、図２に示すような積層体１３を作製した。作製された積層体の主面の寸法は、幅が６ｍｍ、長さが７ｍｍとした。積層体１３の厚みは、圧電素子１用を１００μｍとし、圧電素子２用を５０μｍとした。【００７３】
次に、外部電極１７、１９を通して内部電極層９間および内部電極層９と表面電極層１５ａ，１５ｂ間に１００Ｖの電圧を２分間加えて分極を行い、ユニモルフ型の積層型圧電素子を得た。【００７４】
次に、厚み２５μｍのポリイミド樹脂からなるフィルム３を準備し、フィルム３を張力を与えた状態で枠部材５ａ、５ｂに固定した。そして、固定されたフィルム３の両主面にアクリル樹脂からなる接着剤を塗布し、接着剤を塗布したフィルム３の部分に、フィルム３を挟むように両側から圧電素子１，２を押し付け、１２０℃で１時間、空気中で接着剤を硬化させ、厚さ５μｍの接着剤層２１を形成した。枠部材５ａ、５ｂ内のフィルム３の寸法は、長さが４８ｍｍ、幅が１８ｍｍとした。隣り合う圧電素子１と圧電素子２との間隔は、音響発生器の長さ方向（図のｘ軸方向）における間隔を６ｍｍとし、音響発生器の幅方向（図のｙ軸方向）における間隔を１ｍｍとした。この後、圧電素子１，２に導線２ａ，２ｂ，２ｃ，２ｄを接合して配線を行った。【００７５】
そして、枠部材５ａ、５ｂの内側に、固化後のヤング率が１７ＭＰａのアクリル系樹脂を流しこみ、枠部材５ａ、５ｂの高さと同じ高さとなるようにアクリル系樹脂を充填して固化させて、樹脂層２０を形成した。このようにして、図１，図２に示すような音響発生器を作製した。【００７６】
そして、作製した音響発生器の音圧の周波数特性について、ＪＥＩＴＡ（電子情報技術産業協会規格）ＥＩＪＡ  ＲＣ−８１２４Ａに準じて評価した。評価は、音響発生器の導線２２ｂ，２２ｃ間に、実効値２．８Ｖの正弦波信号を入力し、音響発生器の基準軸上１ｍの点にマイクを設置して音圧を評価した。その評価結果を図７に示す。また、圧電素子１，２の厚みを全て等しくした第１の比較例の音響発生器を作製して、音圧の周波数特性を評価した。第１の比較例の音響発生器の評価結果を図８に示す。なお、図７および図８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。【００７７】
図７に示すグラフによれば、２０〜１８０ｋＨｚ程度までの広い周波数波における殆どの周波数で７０ｄＢを超える高い音圧が得られていることが判る。また、図８に示す第１の比較例の音響発生器の音圧の周波数特性と比較すると、ピークやディップが低減されて、ほぼ平坦な優れた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。【００７８】
（第２の実施例）
図５に示した実施の形態の第４の例の音響発生器と、図９に示した第２の比較例の音響発生器とについて、音圧特性に影響を与える振動の固有値の数（振動モードの数）をシミュレーションで算出した。なお、図５に示した実施の形態の第４の例の音響発生器と、図９に示した第２の比較例の音響発生器との違いは圧電素子１，２の配置方法のみである。すなわち、図５に示した実施の形態の第４の例の音響発生器は、互いに交差する２方向（互いに直交する方向である図のｘ軸方向とｙ軸方向）のそれぞれにおいて、厚みが異なる２種類の圧電素子（圧電素子１，２）が配置されている。これに対して、図９に示した第２の比較例の音響発生器は、図のｘ軸方向においては厚みが異なる２種類の圧電素子（圧電素子１，２）が配置されているものの、図のｙ軸方向においては、厚みが同じ圧電素子しか配置されていない。すなわち、図９に示した第２の比較例の音響発生器は、図のｙ軸方向の中央に位置するｘ軸と平行な線に対して線対称な構造となっている。【００７９】
このシミュレーションにおいて、枠部材５ａ、５ｂは、外側は長さが６０ｍｍで幅が５０ｍｍ、内側は長さが５０ｍｍで幅が４０ｍｍ、厚みが１ｍｍの枠状とした。フィルム３の厚みは０．０３ｍｍとした。圧電素子１は、１辺が１０ｍｍで厚みが０．１ｍｍの正方形の板状とした。圧電素子２は、１辺が１０ｍｍで厚みが０．０５ｍｍの正方形の板状とした。隣接する圧電素子同士の間隔は１５ｍｍとした。【００８０】
シミュレーションの結果、１ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの周波数範囲における音圧特性に影響を与える振動の固有値の数が、図９に示した第２の比較例の音響発生器では３８個であり、図５に示した実施の形態の第４の例の音響発生器では７３個だった。すなわち、図５に示した実施の形態の第４の例の音響発生器では、図９に示した第２の比較例の音響発生器と比較して、２倍程度の数の振動モードが発生することがわかった。これにより、本発明の音響発生器では、発生する振動モードの数が増大して音圧の周波数特性において発生するピークが分散し、これによって音圧の周波数特性において発生するピークのレベルが小さくなり、より平坦な音圧特性を得ることができるのではないかという予測の１つの裏付けを得ることができた。
【符号の説明】
【００８１】
１，２，４：圧電素子
３：フィルム
３１：高音用スピーカー
３２：低音用スピーカー
３３：支持体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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