(57)【要約】  従来よりも音圧周波数特性を平坦にすることができて、しかも音圧周波数特性のバラツキを小さくすることができる圧電発音素子を提供する。振動板１３を輪郭形状が円形を有する円板状に形成する。振動板１３の底壁部３ｂ側に、対向する一対の長辺部１５ａと、対向する一対の短辺部１５ｂと、４つの連結辺部１５ｃとを備える非対称の八角形の輪郭形状を有する圧電素子１５を貼り付ける。
2013021906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子と該圧電素子を貼り付けた振動板とを有し、前記振動板の外周部が固定されている圧電発音素子であって、
前記振動板の輪郭形状が円形であり、
前記圧電素子の輪郭形状は、前記振動板の前記輪郭形状との間に平行に延びる部分が形成されないように定められており、
前記圧電素子の前記輪郭形状は、非対称の八角形であり、
前記非対象の八角形は、対向する一対の長辺部と、該一対の長辺部が対向する方向と直交する方向に対向する一対の短辺部と、前記長辺部及び前記短辺部よりも長さが短く且つ前記長辺部と前記短辺部とを連結する４つの連結辺部とからなり、
前記一対の長辺部が互いに非平行に延びており、前記一対の短辺部が互いに平行に延びており、
前記一対の長辺部が、前記振動板の輪郭に向かって凸となるように湾曲する形状を有しており、
前記４つの連結辺部が直線形状を有しており、
前記４つの連結辺部の長さが等しいか、前記４つの連結辺部のうち対向する一対の前記連結辺部の長さが等しいか、または前記４つの連結辺部のうち対向する一対の前記連結辺部の長さが異なることを特徴とする圧電発音素子。
【請求項２】
圧電素子と該圧電素子を貼り付けた振動板とを有し、前記振動板の外周部が固定されている圧電発音素子であって、
前記振動板の輪郭形状が円形であり、
前記圧電素子の輪郭形状は、前記振動板の前記輪郭形状との間に平行に延びる部分が形成されないように定められていることを特徴とする圧電発音素子。
【請求項３】
前記圧電素子の前記輪郭形状が多角形である請求項２に記載の圧電発音素子。
【請求項４】
前記圧電素子の前記輪郭形状は、八角形である請求項３に記載の圧電発音素子。
【請求項５】
前記圧電素子の前記輪郭形状は、非対称の八角形である請求項４に記載の圧電発音素子。
【請求項６】
前記非対象の八角形は、対向する一対の長辺部と、該一対の長辺部が対向する方向と直交する方向に対向する一対の短辺部と、前記長辺部及び前記短辺部よりも長さが短く且つ前記長辺部と前記短辺部とを連結する４つの連結辺部とからなる請求項５に記載の圧電発音素子。
【請求項７】
前記一対の長辺部が互いに平行に延びており、前記一対の短辺部が互いに平行に延びている請求項６に記載の圧電発音素子。
【請求項８】
前記一対の長辺部が互いに非平行に延びており、前記一対の短辺部が互いに平行に延びている請求項６に記載の圧電発音素子。
【請求項９】
前記一対の長辺部が、前記振動板の輪郭に向かって凸となるように湾曲する形状を有している請求項８に記載の圧電発音素子。
【請求項１０】
前記４つの連結辺部が直線形状を有している請求項６乃至９のいずれか１項に記載の圧電発音素子。
【請求項１１】
前記４つの連結辺部が直線形状を有しており、
前記４つの連結辺部の長さが等しいか、前記４つの連結辺部のうち対向する一対の前記連結辺部の長さが等しいか、または前記４つの連結辺部のうち対向する一対の前記連結辺部の長さが異なる請求項６乃至９のいずれか１項に記載の圧電発音素子。
【請求項１２】
圧電素子と該圧電素子を貼り付けた振動板とを有し、前記振動板の外周部が固定されている圧電発音素子であって、
前記振動板の前記輪郭形状が多角形であり、前記圧電素子の前記輪郭形状が円形である圧電発音素子。
【請求項１３】
前記多角形が四角形状である請求項１２に記載の圧電発音素子。
【請求項１４】
前記振動板は、絶縁樹脂フィルムにより形成されている請求項１，２，３，４，５，６，７，８，９，１２または１３に記載の圧電発音素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子と該圧電素子を貼り付けた振動板とを有し、振動板の外周部が固定されている圧電発音素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許第３４４６６８５号公報（特許文献１）の図１には、振動板の輪郭形状が円形で且つ圧電素子の輪郭形状が円形の従来の圧電発音素子の構造が示され、また該公報の図７には振動板の輪郭形状が四角形で圧電素子の輪郭形状が四角形の従来の圧電発音素子の構造が示されている。特許文献１の図１に示す従来の圧電発音素子の構造では、圧電素子の輪郭と振動板の輪郭との距離が一定であり、特許文献１の図７に示す従来の圧電発音素子の構造では、圧電素子の輪郭形状と振動板の輪郭形状とがすべての箇所で平行に延びている。そのためこれら従来の構造では、共振を分散して音圧周波数特性をできるだけ平坦に近づけることが難しい。【０００３】
特開２００５−３１１６７９号公報（特許文献２）の図３には、振動板の輪郭形状が四角形で圧電素子の輪郭形状が八角形の従来の圧電発音素子の構造が示されている。この従来の圧電発音素子では、圧電素子の輪郭形状と振動板の輪郭形状とが、平行になる部分と平行にならない部分とを備えている。特許文献１に示された圧電発音素子と比べて、特許文献２に示された圧電発音素子では、音圧周波数特性をより平坦に近づけることができる。【０００４】
また特許第３３６０５５８号公報（特許文献３）の図１４及び図１５には、圧電素子の輪郭形状が円形で、振動板の輪郭形状が四角形の一部をカットして非四角形にした圧電発音素子が示されている。【０００５】
さらに特開２００４−２２１９０３号公報（特許文献４）の図６には、輪郭形状が四角形の振動板に輪郭形状が楕円形の圧電素子を貼り付けた圧電振動体を、圧電振動体よりも大きな樹脂シート（発電振動体の振動に追従して変形する部材）で覆い、樹脂シートの周囲を固定した圧電発音素子が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第３４４６６８５号公報
【特許文献２】特開２００５−３１１６７９号公報
【特許文献３】特許第３３６０５５８号公報
【特許文献４】特開２００４−２２１９０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献３に示された、振動素子の輪郭が円形で、振動板の輪郭形状が四角形の一部をカットした非四角形形状を有する圧電発音素子では、特許文献１乃至３の圧電発音素子と比べて音圧周波数特性はより平坦になる。しかしながら非四角形形状の振動板の外縁部を一律に固定することは難しく、音圧周波数特性のバラツキが大きくなる問題が発生する。【０００８】
また特許文献４に示された圧電発音素子では、圧電発音素子を覆う樹脂シート（発電振動体の振動に追従して変形する部材）の周囲を固定しているため、振動板の周囲をしっかりと固定することができない。そのため特許文献１乃至３に示された圧電発音素子と比べて、音圧周波数特性が平坦になるものの、音圧周波数特性のバラツキが大きくなる問題がある。【０００９】
本発明の目的は、従来よりも音圧周波数特性を平坦にすることができて、しかも音圧周波数特性のバラツキを小さくすることができる圧電発音素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、圧電素子と該圧電素子を貼り付けた振動板とを有し、振動板の外周部が固定されている圧電発音素子を改良の対象とする。本発明の圧電発音素子では、振動板の輪郭形状を円形とする。そして圧電素子の輪郭形状を、振動板の輪郭形状との間に平行に延びる部分が形成されないように定める。圧電素子の輪郭形状と振動板の輪郭形状との間に、平行に延びる部分があると、その部分の圧電発音素子の硬さは一定となる。このような一定の硬さ部分が多く存在すればするほど、複数現れる共振点の振幅の差が大きくなり、音圧周波数特定は平坦になり難くなる。本発明によれば、圧電素子の輪郭形状を、振動板の円形の輪郭形状との間に平行に延びる部分が形成されないように定めているので、圧電発音素子内に硬度が一定になる部分が存在しない。そのため複数現れる共振点の振幅の差が小さくなり、音圧周波数特定は平坦になり易い。その結果、従来よりも広い周波数範囲で発音することが可能になる。【００１１】
本発明における圧電素子の輪郭形状の具体的な形状としては、多角形がある。多角形とは３つ以上の角部を有する形状を意味する。振動板の円形の輪郭形状に対して、このような多角形の輪郭形状を有する圧電素子を用いると、両輪郭形状の間全体に、すべて平行にならない部分を形成できる。したがってこのような構成を採用すると、本発明の効果を確実に発生する圧電発音素子を提供することができる。【００１２】
なお圧電素子の輪郭形状は、八角形であることが好ましい。八角形は、四角形の角をカットすることにより、簡単に得ることができる上、各角部の角度が鈍角となるため、圧電素子の角部から圧電素子と振動板との間の剥離が発生する可能性が低くなる。したがって機械的強度が高い圧電発音素子を提供できる。【００１３】
圧電素子の輪郭形状は、対称な八角形でも非対称の八角形でもよい。非対称の八角形を採用するほうが、その非対称性から、より音圧周波数特定は平坦になる。非対象の八角形は、対向する一対の長辺部と、該一対の長辺部が対向する方向と直交する方向に対向する一対の短辺部と、長辺部及び短辺部よりも長さが短く且つ長辺部と短辺部とを連結する４つの連結辺部とから構成することができる。圧電素子の輪郭形状が、このような構成を有していると、円に内接する大きさに近い大きさまで、圧電素子の大きさを大きくすることができる。したがって音圧を上昇させることができる。なお一対の長辺部が互いに平行に延びており、一対の短辺部も互いに平行に延びている場合には、圧電素子の形成が容易になる。また一対の長辺部が互いに非平行に延びており、一対の短辺部も互いに平行に延びていてもよい。この場合、一対の長辺部は、振動板の輪郭に向かって凸となるように湾曲する形状を有しているのが好ましい。このように長辺部が湾曲した形状を有していると、圧電素子の面積をより大きくすることができて音圧を上昇させることができる。【００１４】
なお４つの連結辺部が直線形状を有していれば、圧電素子の形状の特定が容易になる。また４つの連結辺部の長さは等しくてもよく、４つの連結辺部のうち対向する一対の連結辺部の長さが等しくてもよく、また４つの連結辺部のうち対向する一対の連結辺部の長さが異なっていてもよい。いずれにしても圧電素子の非対称性が増すほど、音圧周波数特性は平坦になる。【００１５】
本発明は、振動板の輪郭形状を多角形とし、圧電素子の輪郭形状を円形とする場合も含む。このような関係にしても、振動板の輪郭形状と圧電素子の輪郭形状との間に平行となる部分が含まれることはない。したがってこのようにしても、音圧周波数特性をより平坦なものとすることができる。この場合、多角形は四角であるのが好ましい。四角であれば振動板の固定を安定した品質で行うことができるので、特性のバラツキが発生し難い。【００１６】
振動板が、絶縁樹脂フィルムにより形成されていれば、振動板として任意の行動のものを簡単に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施の形態の圧電発音素子を備えた圧電発音装置の平面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】図１の圧電発音素子を台座部の底壁部側から見た図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は圧電発音素子の変形例を台座部の底壁部側から見た図である。
【図５】従来の圧電発音素子を用いた圧電スピーカの音圧周波数特性と、図１乃至図４に示す本発明の４つの実施の形態の圧電発音素子を用いた圧電スピーカの音圧周波数特性とを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の圧電発音素子の実施の形態の一例について説明する。図１は、本実施の形態の圧電発音素子を備えた圧電発音装置１の平面図を示している。図２は、図１に示す圧電発音装置１のＩＩ−ＩＩ線断面図を示している。なお、本実施の形態では、理解を容易にするため、一部の部品の厚み寸法を誇張して描いている。図１及び図２に示す圧電発音装置１は、例えば携帯電話に内蔵されるスピーカとして用いることができる。圧電発音装置１は、台座部３と、台座部３に支持される圧電発音素子５とを有している。
【００１９】
台座部３は、円筒状に形成された周壁部３ａと、周壁部３ａの一方の端部に設けられた円板状の底壁部３ｂとから構成されている。台座部３の周壁部３ａと底壁部３ｂとは、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフレタレート）等の絶縁樹脂材料により一体に形成されている。周壁部３ａの他方の端部の内周部には、第１の環状段部３ｃ及び第２の環状段部３ｄが階段状に形成されている。第１の環状段部３ｃには、図示しないカバー部材等が載置される。また第２の環状段部３ｄには、環状の固定部材７が設けられている。
【００２０】
固定部材７は、円環状に形成された支持部材９と、円環状に形成されたＯリング１１とを備えている。支持部材９は、ＰＢＴ等の絶縁樹脂材料により形成されており、図２に示す状態で、台座部３の底壁部３ｂと径方向内側に向かって開口する円環状の段部９ａを有している。Ｏリング１１は、ゴム材料により形成されており、支持部材９の円環状の段部９ａにきつく嵌まる大きさを有している。支持部材９と支持部材９の円環状の段部９ａに嵌ったＯリング１１との間には、振動板１３の外周部１３ａが挟持されている。なおこの状態でＯリング１１が外れることはないが、第２の環状段部３ｄをＯリング１１の少なくとも一部と対向する位置まで径方向内側に延びる形状にして、第２の環状段部３ｄによりＯリング１１が外れることを防止するようにしてもよい。支持部材９は、台座部３の第２の環状段部３ｄに対して接着または溶着されている。このような構造により、振動板１３は、その外周部１３ａが支持部材９とＯリング１１とにより挟持されることにより、台座部３に対して固定された状態になる。
【００２１】
圧電発音素子５は、絶縁樹脂フィルムにより形成された振動板１３と、振動板１３に接着剤を用いて貼り付けられた圧電素子１５とを有している。振動板１３は、輪郭形状が円形を有する円板状に形成されている。振動板１３には、環状の凸条部１３ｂが外縁部に沿って連続して形成されている。環状の凸条部１３ｂは、台座部３の底壁部３ｂに向かって凸となるように形成されている。この環状の凸条部１３ｂは、圧電発音素子５の動作時に延び縮みして振動板１３の可撓性を増大する目的で設けられている。なお環状の凸条部１３ｂの径方向外側部分には、支持部材９とＯリング１１とにより挟持される環状の外周部１３ａが形成されている。
【００２２】
図３は、圧電発音素子５を底壁部３ｂ側から見た図である。振動板１３の底壁部３ｂと対向する面には、圧電素子１５が貼り付けられている。本実施の形態の圧電素子１５は、対向する一対の長辺部１５ａと、対向する一対の短辺部１５ｂと、４つの連結辺部１５ｃとを備えている。すなわち本実施の形態の圧電素子１５は、非対称の八角形の輪郭形状を有している。一対の長辺部１５ａは、互いに平行に伸びており、長さが等しくなるように形成されている。一対の短辺部１５ｂは、互いに平行に伸びており、長さが等しくなるように形成されている。本実施の形態では、一対の長辺部１５ａ及び一対の短辺部１５ｂはそれぞれ、直線形状を有している。
【００２３】
４つの連結辺部１５ｃは、長辺部１５ａ及び短辺部１５ｂよりも短い長さを有しており、隣り合う長辺部及び短辺部の端部をそれぞれ連結している。本実施の形態では、４つの連結辺部１５ｃは、それぞれ等しい長さを有する直線形状に形成されている。
【００２４】
図４（Ａ）〜図４（Ｃ）は、圧電素子１５の変形例を示す図である。図４（Ａ）では、圧電素子１５の一対の長辺部１５ａを、振動板の輪郭に向かって凸となるように湾曲する形状としている。図４（Ｂ）では、圧電素子１５の４つの連結辺部のうち、対向する一対の連結辺部の長さをそれぞれ等しく形成している。図４（Ｃ）では、圧電素子１５の４つの連結辺部のうち、短辺部の両端に連結された一対の連結辺部の長さをそれぞれ等しく形成している。
【００２５】
圧電素子の輪郭形状と振動板の輪郭形状との間に、平行に延びる部分があると、その部分の圧電発音素子の硬さは一定となる。このような一定の硬さ部分が多く存在すればするほど、音圧周波数特性に複数現れる共振点の振幅の差が大きくなり、音圧周波数特定は平坦になり難くなる。そこで上記各実施の形態によれば、圧電素子１５の輪郭形状を、振動板１３の円形の輪郭形状との間に平行に延びる部分が形成されないように定めているので、圧電発音素子内に硬度が一定になる部分が存在しない。そのため音圧周波数特性に複数現れる共振点の振幅の差が小さくなり、音圧周波数特定は平坦になり易くなる。その結果、従来よりも広い周波数範囲で発音することが可能になる。
【００２６】
図５は、従来の圧電発音素子を用いた圧電スピーカの音圧周波数特性と、図１乃至図４に示す本発明の４つの実施の形態の圧電発音素子を用いた圧電スピーカの音圧周波数特性とを示すグラフである。従来の圧電発音素子は、振動板の輪郭形状が四角形で圧電素子の輪郭形状が四角形の圧電発音素子である。従来の圧電発音素子では、周波数が５００Ｈｚ付近の帯域で、音圧が約６０ｄＢ程度まで落ち込んでいる。また、周波数が１０５０Ｈｚの付近及び２０００Ｈｚの付近でも、音圧が７０ｄＢ以下まで落ち込んでいることが分かる。すなわち従来の圧電発音素子では、低音域から中音域の範囲において、音圧が大きく落ち込む周波数帯域が複数ある。これに対して、図１乃至図４に示す本発明の４つの実施の形態の圧電発音素子では、４００Ｈｚから２０００Ｈｚまでの周波数範囲においては、音圧が７５ｄＢを下回ることはない。この結果から、本発明の圧電発音素子では、従来の圧電発音素子に比べて、低音域から中音域の一部にかけての広い周波数帯域に渡って大きな音圧の低下がない良好な音圧周波数特性を得ることができる。
【００２７】
上記各実施の形態においては、圧電素子の輪郭形状が非対称の八角形の圧電素子について説明をしたが、圧電素子の輪郭形状はこれに限定されるものではない。例えば、正八角形のように対称の八角形や、四角形、六角形等の他の多角形とすることができる。また、振動板の輪郭形状との間に平行に延びる部分が形成されないのであれば、例えば輪郭形状を楕円形としてもよい。
【００２８】
また上記実施の形態においては、振動板の輪郭形状が円形であり、圧電素子の輪郭形状が多角形である圧電発音素子について説明した。しかしながら、圧電素子の輪郭形状を円形として、圧振動板の輪郭形状を例えば四角形のような多角形とすることもできる。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明によれば、圧電素子の輪郭形状を、振動板の輪郭形状との間に平行に延びる部分が形成されないように定めているため、圧電発音素子内に硬度が一定になる部分が存在しない。そのため複数現れる共振点の振幅の差が小さくなり、音圧周波数特定は平坦になり易い。その結果、従来よりも広い周波数範囲で発音することが可能になる。
【符号の説明】
【００３０】
１  圧電発音装置
３  台座部
３ａ  周壁部
３ｂ  底壁部
３ｃ  第１の環状段部
３ｄ  第２の環状段部
５  圧電発音素子
７  固定部材
９  支持部材
９ａ  円環状の段部
１１  Ｏリング
１３  振動板
１３ａ  外周部
１３ｂ  凸条部
１５  圧電素子
１５ａ  長辺部
１５ｂ  短辺部
１５ｃ  連結辺部
【図１】
2013021906.tif 000003
【図２】
2013021906.tif 000004
【図３】
2013021906.tif 000005
【図４】
2013021906.tif 000006
【図５】
2013021906.tif 000007
【国際調査報告】
2013021906.tif 000008
2013021906.tif 000009
2013021906.tif 000010
2013021906.tif 000011