(57)【要約】【課題】ラウドスピーカの提供  ラウドスピーカは、電子デバイスのハウジングの一部であり得る支持部８と、支持部８に取り付けられたダイヤフラム２１とを含む。作動時に屈曲して両端が相対的に動くように構成された圧電アクチュエータ１は、両端１１および１２の各々でダイヤフラム２１に連結され、作動時にダイヤフラム２１を振動させて音を発生させる。ダイヤフラムのエッジにおいてダイヤフラム２１の部分６２に連結されたアクチュエータ１の一端は、支持部８に固定されている。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ラウドスピーカであって、
支持部と、
前記支持部に取り付けられたダイヤフラムと、
作動時に両端が相対的に動くように構成された圧電アクチュエータであって、前記両端の各々が前記ダイヤフラムに連結されており、作動時に前記ダイヤフラムを振動させる圧電アクチュエータと、
を備えたラウドスピーカ。
【請求項２】
ダイヤフラムは、その一部がアクチュエータの一端に連結された状態で支持部に取り付けられ、前記アクチュエータは前記支持部に固定されている、請求項１に記載のラウドスピーカ。
【請求項３】
アクチュエータの一端が、ダイヤフラムのエッジにおいて前記ダイヤフラムの一部分に連結されている、請求項２に記載のラウドスピーカ。
【請求項４】
ダイヤフラムは開口部を有し、前記開口部は前記ダイヤフラムの複数の部分であってアクチュエータの両端部にそれぞれ連結する複数の部分を分割している、請求項２または３に記載のラウドスピーカ。
【請求項５】
ダイヤフラムと支持部との間に、前記ダイヤフラムの一部分の周囲に沿って延びるシール部材をさらに含む、請求項２から４のいずれかに記載のラウドスピーカであって、アクチュエータの一端が前記シール部材より外側で前記ダイヤフラムの一部分に連結されており、前記アクチュエータの他端が前記シール部材の近傍または前記シール部材より内側で前記ダイヤフラムの一部分に連結している、前記ラウドスピーカ。
【請求項６】
アクチュエータの横方向長さが両端間の長さよりも長い、請求項２から５のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項７】
ダイヤフラムに連結された少なくとも１つの係止部材をさらに含み、前記係止部材はアクチュエータの一端の近傍に位置しており、さらに前記アクチュエータの他端近傍の位置まで延びることにより、前記アクチュエータの他端に連結された前記ダイヤフラムの一部分の動きを制限する、請求項２から６のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項８】
アクチュエータの一端に連結された、ダイヤフラムの一部分は、支持部に直接連結されることにより前記支持部に固定されている、請求項２から７のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項９】
アクチュエータの一端に連結され、且つアクチュエータから離れたダイヤフラムの更なる部分にも連結された剛性ブリッジエレメントをさらに含み、前記アクチュエータの一端に連結された前記ダイヤフラムの一部分は、前記ダイヤフラムの更なる部分が支持部に連結されることにより前記支持部に固定されている、請求項２から７のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１０】
アクチュエータが両端間で湾曲している、請求項１から９のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１１】
湾曲部が円の一部である、請求項１０に記載のラウドスピーカ。
【請求項１２】
アクチュエータの他端がダイヤフラムに対向する端面を有する、請求項１０または１１に記載のラウドスピーカ。
【請求項１３】
アクチュエータの他端がスペーサを介してダイヤフラムに間接的に連結されている、請求項１２に記載のラウドスピーカ。
【請求項１４】
アクチュエータの一端がアクチュエータの側面に沿ってダイヤフラムに直接連結されており、前記アクチュエータは一端から他端までループ状に延びている、請求項１０から１３のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１５】
アクチュエータが直線状である、請求項１から９のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１６】
アクチュエータがベンダ構造を有する、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１７】
アクチュエータがセラミック圧電材料を含む、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１８】
支持部が電子デバイスのハウジングの一部である、前記請求項のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項１９】
ラウドスピーカアセンブリであって、
ダイヤフラムと、
作動時に両端が相対的に動くように構成された圧電アクチュエータであって、前記両端の各々がダイヤフラムに連結されており、作動時に前記ダイヤフラムを振動させる圧電アクチュエータと、
を備えたラウドスピーカアセンブリ。
【請求項２０】
アクチュエータの一端が、ダイヤフラムのエッジにおいてダイヤフラムの一部分に連結されている、請求項１９に記載のラウドスピーカ。
【請求項２１】
ダイヤフラムが開口部を有し、前記開口部は前記ダイヤフラムの複数の部分であってアクチュエータの両端部にそれぞれ連結する複数の部分を分割している、請求項１９または２０に記載のラウドスピーカ。
【請求項２２】
ダイヤフラムと支持部との間に、ダイヤフラムの一部分の周囲に沿って延びるシール部材をさらに含む、請求項１９から２１のいずれかに記載のラウドスピーカであって、アクチュエータの一端が前記シール部材より外側で前記ダイヤフラムの一部分に連結されており、前記アクチュエータの他端が前記シール部材の近傍または前記シール部材より内側で前記ダイヤフラムの一部分に連結している、前記ラウドスピーカ。
【請求項２３】
アクチュエータの横方向長さが両端間の長さよりも長い、請求項１９から２２のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２４】
ダイヤフラムに連結された少なくとも１つの係止部材をさらに含み、前記係止部材はアクチュエータの一端の近傍に位置しており、さらにアクチュエータの他端近傍の位置まで延びることにより、アクチュエータの他端に連結されたダイヤフラムの一部分の動きを制限する、請求項１９から２３のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２５】
アクチュエータの一端に連結され、且つダイヤフラムの更なる部分であって前記アクチュエータから離れた部分にも連結された剛性ブリッジエレメントをさらに含む、請求項１９から２４のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２６】
アクチュエータが両端間で湾曲している、請求項１９から２５のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項２７】
湾曲部が円の一部である、請求項２６に記載のラウドスピーカ。
【請求項２８】
アクチュエータの他端がダイヤフラムに対向する端面を有する、請求項２６または２７に記載のラウドスピーカ。
【請求項２９】
アクチュエータの他端がスペーサを介してダイヤフラムに間接的に連結されている、請求項２８に記載のラウドスピーカ。
【請求項３０】
アクチュエータの一端が前記アクチュエータの側面に沿ってダイヤフラムに直接連結されており、前記アクチュエータは一端から他端までループ状に延びている、請求項１９から２９のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項３１】
アクチュエータが直線状である、請求項１９から３０のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項３２】
アクチュエータがベンダ構造を有する、請求項１９から３１のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【請求項３３】
アクチュエータがセラミック圧電材料を含む、請求項１９から３２のいずれかに記載のラウドスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、比較的小型で携帯可能な電子デバイス（例えば携帯電話、パーソナル・デジタル・アシスタント(ＰＤＡ）またはラップトップコンピュータ）での使用に特に適したラウドスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
携帯電子デバイスでの使用に適したタイプのラウドスピーカの一例は、本願と同一の所有者を有する国際出願WO-03/001841号に記載されている。このタイプのラウドスピーカは、本明細書では「Ｃ窓（C-Window)スピーカ」と呼び、「Ｃモルフ(C-morph)アクチュエータ」により駆動するダイヤフラムを含む。「Ｃモルフアクチュエータ」は圧電アクチュエータであって、バイモルフ同様に動作するように構成され、一部が除去された円筒形状（したがって断面Ｃ字形状である）を有する。アクチュエータの一端はダイヤフラムに取り付けられ、他端は電子デバイスのハウジングに取り付けられている。Ｃ窓スピーカは、様々な製品（例えば携帯電話およびＰＤＡ）のハウジング内のパネルがラウドスピーカとして駆動することを可能にし、以下の利点を提供する。
【０００３】
・スピーカは断面が非常に小さいため製品内部であまりスペースをとらない。
・Ｃモルフアクチュエータは電気的にはキャパシタに類似しており、消費電力が小さい。
・表示部を用いる製品（例えば携帯電話）の場合、ダイヤフラムは現在ＬＣＤの保護に用いられているポリカーボネートスクリーンであってもよい。
・このようなラウドスピーカを用いることにより、製品を水および埃に対してより効果的にシールすることができる。
・生成される音が分散するため、耳の近くで大音量で用いても聴力を損なわない。
・同等サイズのスピーカに比べて音質が良い。
・スピーカのパーツおよび構造は簡素であり、従来のスピーカに対して潜在的にコスト面で勝る。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、圧電アクチュエータを採用したＣ窓スピーカおよび他のラウドスピーカは、以下のように製造上多くの問題を有している。特に、従来のボイスコイル駆動型ラウドスピーカは自己内蔵型であり、簡単な糊付けまたは機械的固定により電子デバイス（例えば携帯電話）のハウジング内に取り付けることができる。さらに上記ボイスコイルラウドスピーカは製品として組み立てる前にテストすることができる。これに対し、圧電アクチュエータを採用したラウドスピーカ（例えばＣ窓スピーカ）は、製品として組み立てるためにより複雑な手順を必要とする。なぜならダイヤフラムのエッジおよびアクチュエータの固定端の両方をハウジングに固定する必要があるからである。さらにこのラウドスピーカは、ケースワーク(casework)に固定されるまではスピーカとして動作しないため、組立て前にテストすることができない。
【０００５】
圧電アクチュエータを採用したＣ窓スピーカおよび他のラウドスピーカについての付随的問題は、アクチュエータは使用中の過剰な応力に弱いことである。これは例えばダイヤフラムが誤って外部の物体に突かれたり押されたりした場合などに起こる。両端がそれぞれダイヤフラムとケースワークに固定されているため、ダイヤフラムがケースワークに対して動くとアクチュエータに過剰な応力がかかり機械的破壊が起こり得る。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の第１の局面によると、ラウドスピーカであって、
支持部と、
前記支持部に取り付けられたダイヤフラムと、
作動時に両端が相対的に動くように構成された圧電アクチュエータであって、
前記両端の各々が前記ダイヤフラムに連結されており、作動時に前記ダイヤフラムを振動させる圧電アクチュエータと、
を備えたラウドスピーカが提供される。
【０００７】
ラウドスピーカの上記構成は、組立時に利点があり且つアクチュエータが作動時にダイヤフラムを振動させて音を発生させることを可能にする。特に、アクチュエータの各端部がダイヤフラムに連結されているため、ダイヤフラムとアクチュエータからなるアセンブリの製造を、アセンブリを支持部に取り付ける最終段階とは別に行うことが可能である。したがってラウドスピーカアセンブリの製造を圧電材料の取り扱いおよび処理に特定の技術を有する第１のコンポーネント製造業者が行い、その後ラウドスピーカアセンブリを別の製造業者に供給して当該別の製造業者がアセンブリを支持部に取り付けるということが可能である。圧電アクチュエータを直接支持部に接着することが必要でないため、特定の圧電材料接着技術を必要とすることなく容易に行うことができる。これらの利点は、支持部が電子デバイスのハウジングの一部である場合に特に顕著である。この場合、典型的には電子デバイスの製造業者が多数の多種コンポーネントを組み立てており、例えば機能的サブアセンブリをハウジングに入れ込むなどの簡単な製造を望む。本発明はラウドスピーカをハウジングに組み込む際にこの要件を満たす。なぜなら圧電アクチュエータをハウジングに固定する必要なくアセンブリを取り付けることができるからである。
【０００８】
本発明の第２の局面によると、ラウドスピーカアセンブリは支持部と別に提供されてもよい。したがってラウドスピーカアセンブリであって、
ダイヤフラムと、
作動時に両端が相対的に動くように構成された圧電アクチュエータであって、前記両端の各々が前記ダイヤフラムに連結されており、作動時に前記ダイヤフラムを振動させる圧電アクチュエータと、
を備えたラウドスピーカが提供される（請求項１９）。
【０００９】
好ましくは、前記ダイヤフラムは、その一部がアクチュエータの一端に連結された状態で支持部に取り付けられ、前記アクチュエータは前記支持部に固定されている。
【００１０】
この場合、アクチュエータの一端は、アクチュエータに連結されたダイヤフラムの部分によって実効的に支持部に固定される。したがって、アクチュエータの他端はアクチュエータの作動により自由に動き、ダイヤフラムの振動を駆動する。アクチュエータの一端が実効的に固定され他端が実効的に自由であるため、この構造では圧電アクチュエータは、あたかもアクチュエータ自体が直接支持部に連結されているかのようにダイヤフラムを動かす。
【００１１】
支持部に対してダイヤフラムの上記部分を固定することは、例えばダイヤフラムの上記部分が支持部に直接連結されることにより直接行われてもよい。あるいは、例えばラウドスピーカが、アクチュエータの一端に連結され、且つ前記ダイヤフラムの更なる部分であって前記アクチュエータから離れた部分にも連結された剛性ブリッジエレメントをさらに含むことにより間接的に行われてもよい。前記ダイヤフラムの更なる部分は支持部に連結されている。
【００１２】
典型的には、上記実効的に固定されたアクチュエータの一端が、ダイヤフラムのエッジに連結されている。アクチュエータの他端は、エッジより内側でダイヤフラムに連結されてダイヤフラムの振動を駆動する。
【００１３】
好適には、ダイヤフラムは開口部を有し、前記開口部は前記ダイヤフラムの複数の部分であってアクチュエータの両端部にそれぞれ連結する複数の部分を分割している。開口部は、開口部がない場合に比べて、動きに対するダイヤフラムの抵抗を低減するという利点を有する。このことはラウドスピーカの性能を高める。
【００１４】
ラウドスピーカは、ダイヤフラムと支持部との間に、前記ダイヤフラムの一部分の周囲に沿って延びるシール部材をさらに含んでもよい。この場合、アクチュエータの一端がシール部材より外側で前記ダイヤフラムの一部分に連結されており、前記アクチュエータの他端が前記シール部材の近傍または前記シール部材より内側で前記ダイヤフラムの一部分に連結している。
【００１５】
好適には、アクチュエータの横方向長さが両端間の長さよりも長い。このような比較的長い横方向長さは２つの利点を有する。第１に、圧電アクチュエータとダイヤフラムとの連結部の硬度を増し、それにより連結強度を高める。第２に、両端間に所与の長さを有する圧電アクチュエータによって付与され得る力を増す。
【００１６】
好適にはラウドスピーカは、ダイヤフラムに連結された少なくとも１つの係止部材をさらに含み、前記係止部材はアクチュエータの一端の近傍に位置しており、さらにアクチュエータの他端近傍の位置まで延びることにより、前記アクチュエータの他端に連結されたダイヤフラムの可動部の動きを制限する。係止部材は、アクチュエータにダメージを与える恐れのある度合いの動きを阻止するという利点を有する。係止部材がダイヤフラム自体に連結されているため、これに応じて、圧電アクチュエータがダイヤフラムに連結されていることによる上記利点も生まれる。
【００１７】
本発明は、両端間で湾曲している（例えば上記でＣ窓スピーカと呼んだタイプのラウドスピーカなどのように、円の一部の形状を有する）アクチュエータに特に有利に適用することができる。本発明は他方、異なる形態（例えば直線状）の圧電アクチュエータにも同様に適用することができる。
【００１８】
本発明の理解を深めるため、本発明の実施形態を、非限定的実施例によって添付の図面を参照しながら説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
まず最初に、Ｃモルフアクチュエータを用いてＣ窓スピーカを提供するタイプの、本発明の実施形態を説明する。
【００２０】
図１はＣモルフアクチュエータ１を示す。アクチュエータ１はバイモルフベンダ構造を有しており、２つの電極４および５間に設けられた圧電材料の２つの層２および３を含む。層２および３の圧電材料は好ましくは圧電セラミック（例えばＰＺＴ）である。圧電材料の層２および３は互いに逆の極性を有しており、電極４および５への電圧印加による作動が、アクチュエータ１を屈曲させるようになっている。アクチュエータ１は両端１１および１２間で湾曲しており、特に円の一部の形状、この場合は完全な円の3/4の形状を有している。したがってアクチュエータ１が作動して屈曲すると両端１１および１２が相対的に動く。この相対動作は回転を含む。
【００２１】
図２は、上記でＣ窓と記載したタイプのラウドスピーカ２内でのアクチュエータ１の動作を示す模式図である。ラウドスピーカ２内において、アクチュエータ１はダイヤフラム２１に連結されて音を発生させる。アクチュエータ１の一端１１は支持部８に連結されており、固定されている。アクチュエータ１の他端１２はダイヤフラム２１に剛性に連結されている。アクチュエータ１が作動すると、他端１２が固定端１１に対して回転する。これにより矢印２３で模式的に示すようにダイヤフラム２１が回転する（実際には以下により詳細に説明するように、ダイヤフラム２１の変位領域にはある程度のバリエーションがある）。このようにアクチュエータ１はダイヤフラム２１を振動させて音を発生させるように用いられる。
【００２２】
アクチュエータ１は細長い。すなわちアクチュエータ１の横方向の長さは両端１１および１２間の長さよりも長い。これによりアクチュエータ１およびダイヤフラム２１間の連結部の剛性が高まり、両端１１および１２間に所与の長さを有するアクチュエータ１に付与される力も高まる。
【００２３】
図３および図４は、アクチュエータ１がダイヤフラム２１に連結されたラウドスピーカアセンブリ４０を示す。このラウドスピーカアセンブリ４０では、ダイヤフラム２１は透明であり、電子デバイス（例えば携帯電話）のＬＣＤ画面用の保護層を構成している。図３および図４においてラウドスピーカアセンブリ４０は、ダイヤフラム２１の上面がＬＣＤ画面（図示せず）に対向し下面が外方を向いている状態で示されている。
【００２４】
アクチュエータ１の両端１１および１２はそれぞれダイヤフラム２１の異なる部分に適切な接着剤で接合されている。アクチュエータ１の一端１２はダイヤフラム２１のエッジにおいて部分６２に直接連結されている。使用時は、この端部１２は実効的に固定される。端部１２はアクチュエータ１の側面に沿ってダイヤフラム２１に連結されている。その結果アクチュエータ１は固定端１２から、まずダイヤフラム２１の中央部６６から見て外方に延び、その後固定端１２までループ状に延びている。この構成により、アクチュエータ１の端部１２の端面がダイヤフラム２１に対向する構成とは異なり、長いアクチュエータ１の使用が可能となり、作動時のアクチュエータ１の変位によって固定端１２およびダイヤフラム間の連結部にかかる応力が低減する。
【００２５】
アクチュエータ１の他端１１はスペーサ６１を介してダイヤフラム２１の中央部６６に間接的に連結されている。使用時は、この他端１１は実効的に可動自由端となりダイヤフラム２１の振動を駆動して音を発生させる。アクチュエータ１の自由端１１の端面はダイヤフラム２１に対向しており、そのためアクチュエータの端部１１の回転動作はすべてダイヤフラム２１に直交する方向で行われる。
【００２６】
ダイヤフラム２１はスリット状の開口部６３を有している。開口部６３はアクチュエータ１が連結されている部分６２および６６間に設けられ、これらの部分を分離している。したがってダイヤフラム２１の部分６２は、ダイヤフラム２１の角部６４および６５においてダイヤフラム２１の中央部６６に実質的に接続している。これにより、アクチュエータ１の駆動による動作に対するダイヤフラム２１の抵抗が低減する。開口部６３がない場合、ダイヤフラム２１の部分６２および６６間の材料がダイヤフラム２１の動作を制限する。
【００２７】
ダイヤフラム２１は、中央部６６の周囲に延びるシール部材６７を有する。図３および図４ではシール部材６７はダイヤフラム２１の下面に設けられており、図３では点線で示されている。図示するようにアクチュエータ１の固定端１２はシール部材６７より外側でダイヤフラム２１に連結されており、アクチュエータの自由端１１はシール部材６７の近傍またはシール部材６７より内側で連結されている。
【００２８】
図５に示すように、ダイヤフラムアセンブリ４０は支持部８に取り付けられてラウドスピーカを構成する。支持部８は電子デバイス（例えば携帯電話）のハウジングの一部である。支持部８は開口部８１を有しており、ダイヤフラム２１は開口部８１に整合されている。開口部８は、ダイヤフラム２１の中央部６６が開口部８１周囲のエッジに重なるようなサイズを有している。開口部８１周囲のエッジに沿って支持部８の凹部であるシート部８２が設けられている。シール部材６７は棚型のシート上に載置されて適切な接着剤で接合されている。このようにしてシール部材６７がダイヤフラム２１と支持部８との間をシールしている。シール部材６７は柔軟であり、そのためダイヤフラム２１の中央部６６はアクチュエータ１によって駆動されると自由に動く。
【００２９】
アクチュエータ１の固定端１２が連結されたダイヤフラム２１の部分６２は、支持部８内に形成された梁８３に適切な接着剤で直接接合されている。これによりアクチュエータ１の固定端１２は支持部８に実効的に固定される。このことが、アクチュエータ１が回転してダイヤフラム２１を振動させ得る元となる良好な反作用を提供する。支持部８に接着された領域とダイヤフラム２１とはダイヤフラム２１の角部６４および６５で接合している。このことはダイヤフラム２１を硬直させてその動きを低減するという影響を与える。しかしこの影響は微少であり、アクチュエータ１のサイズを適切に選択することによって相殺することができる。
【００３０】
ラウドスピーカアセンブリ４０は単一の機能ユニットとして製造することができ、その後最終段階で支持部８に取り付けられる。これは製造上有利である。なぜならラウドスピーカアセンブリ４０を単独で、例えば圧電材料の分野で特定の技術を有する製造業者によって製造し、即座に何らかの形で性能テストをすることができるからである。
【００３１】
その後ラウドスピーカアセンブリ４０を支持部８に取り付けることは簡単な製造作業である。なぜならラウドスピーカアセンブリ４０を支持部内に位置づけダイヤフラム２１の部分６２とシール部材６７とを支持部８に連結するのは単純だからである。１つの実際的な取付方法によると、シート部８２周りおよび梁８３に沿って柔軟なシリコンビーズを分散させる。この領域の接着剤ラインを非常に薄くすることにより、この領域は支持部８により堅く接着される。そのため支持部８への取付プロセス全体が、支持部８に１つの材料を分散させることとラウドスピーカアセンブリ４０を適所に押圧することのみであってもよい。これによりアセンブリ作業は、このような製品の組立てに現在用いられている作業に酷似したものになる。特に、ダイヤフラム２１を支持部８に取り付け、その後アクチュエータ１をダイヤフラム２１および支持部８の両方に連結する必要がなくなる。
【００３２】
以下、シール部材６７の性質を説明する。シール部材６７を用いる主要な目的はシール材として作用させることである。そのためには、ダイヤフラムの動作を制限しない完全にフレキシブルな材料が適している。しかしある程度の制動を与えることによりラウドスピーカの周波数応答の平坦度が向上するため、上記作用を有する材料を用いることが有利である。シール部材６７の材料は高度な柔軟性（低硬度）を有する泡状エラストマー（例えばポリウレタンフォーム）であってもよい。例えば、シール部材６７の材料の圧縮力偏向(Compression Force Deflection)は好ましくは25〜500 kPaの範囲であり、より好ましくは100〜300 kPaの範囲（0.2インチ／分の歪み率および25％偏向で測定）である。Shore「A」スケールでのデュロメータ硬度は好ましくは8〜45の範囲であり、より好ましくは約25である。
【００３３】
シール部材６７に適した材料の一例はポリウレタンフォーム、例えばRogers CorporationによりPORON（商標）の名称で提供されているフォーム（PORON 4701-40 Softなど）であり、好ましくは高密度グレード（例えば480 kg/m3）、厚み0.8 mm、圧縮力偏向173 kPaおよびShore「A」硬度25を有するものである。
【００３４】
図４に示すように、ラウドスピーカアセンブリ４０は２つの同一の係止部材７１および７５を有する。係止部材７１の一端７３は、アクチュエータの固定端１２の近傍でダイヤフラム２の部分６２に連結されている。係止部材７１の他端７２はアクチュエータの自由端１１近傍の位置であってダイヤフラム２１に重なる位置まで延びている。係止部材７１は、ダイヤフラム２１との間に段差が形成されるような形状を有している。段差は、通常動作中には各部の相対的動きを可能にするが、ダイヤフラム２１が誤って外方に偏向（外側から、すなわち図４７の上方へ）した場合はその動きを制限しアクチュエータ１のダメージの可能性を低減するように設計されている。係止部材７１および７５はダイヤフラム２１に連結されているため、支持部８に取り付ける前のラウドスピーカアセンブリ４０の一部として製造してもよい。これによりラウドスピーカの組立ての複雑性が最小になり係止部材７１および７５を組み立てる際の誤差の問題が排除される。
【００３５】
以下、音を発生させる際のダイヤフラム２１の振動を説明する。図２は本発明の理解のためには有用であるが、ダイヤフラム２１の実際の動作はより複雑である。
【００３６】
まず前提として、シール部材６７は静電気的にダイヤフラム２１が図２に示すように動くことを阻止するという作用を有する。図６は有限要素分析(Finite Element Analysis: ＦＥＡ)の結果を示す。アクチュエータ１は印加電圧に応答して静電気的に変形している。図６は、アクチュエータ１とダイヤフラム２１と最大静電気変位部３２の位置を示す。説明を明確にするためにダイヤフラム２１の変位部は実際の領域よりも誇張している。
【００３７】
さらに実際には、ダイヤフラム２１の静電気的変位は、ここで用いる可聴周波数でのダイヤフラム２１の変位とはほとんど無関係である。ダイヤフラム２１に用いる材料、その硬度および密度がダイヤフラム２１の共振周波数を決定する。ほとんどの適用形態において、ダイヤフラム２１の材料は、ここで用いる周波数のうち最初の共振周波数より高い周波数で動作するという特性を有する。共振周波数（および特に基本周波数）は支持部８内においてダイヤフラム２１の後部に位置する空気にも影響を受ける。なぜならこの部分の空気がシステムに硬度を付与するからである。
【００３８】
図７はＦＥＡの結果を示し、ダイヤフラムが44 mm ( 71 mmのサイズを有し厚み1 mmのポリカーボネートにより形成されているという特定の場合に、典型的なダイヤフラム２１が基本共振周波数においてどのように変位するかを示す。ポリカーボネートは現在携帯電話でＬＣＤ画面を保護するために用いられている。空気による硬度の付与がなければ、共振周波数は約380 Hzである。正方向最大変位部３３の位置は図６に示す場合とは異なる。
【００３９】
これに対し図８は、図７と同じ条件におけるダイヤフラム２１の第一高調波のＦＥＡ結果を示す。図８に示す状態は周波数約650 Hzで起こる。この分析は、正方向最大変位部５１および負方向最大変位部５２の両方を示す。これによると、この周波数ではダイヤフラム２１はもはや剛性体として動作しておらず、「破壊」されたと考えられる。このように、ここで用いる可聴領域ではダイヤフラム２１は「破壊」され剛性体として動作しないと考えられる。
【００４０】
このことは以下のことを示唆している。
【００４１】
・第一高調波共振周波数より高い周波数では、ダイヤフラムの後部でばねとして作用する空気の重要性は非常に低くなる。なぜならダイヤフラムが同期して動作しないからである。空気の分量が変化するわけではなく、単に空気が製品内のある位置から別の位置に移動するだけである。
・共振時にはダイヤフラムの振動振幅が増加し、出力音が最大になる。
・アクチュエータがダイヤフラムの一端にのみ作用しても問題ではない。なぜならエネルギーはアクチュエータからダイヤフラム内を移動するからである。
・周波数応答はピストンとして動作するスピーカほど平坦ではない。しかし、サイズが同じであれば動作周波数は上記スピーカより低く、周波数応答の平坦度は従来の同様のサイズのボイスコイルの平坦度に匹敵する。
【００４２】
ダイヤフラム２１の材料はこれらを考慮して選択される。材料の選択にはかなりの幅があり、１つの好ましいオプションは厚み1 mmのポリカーボネートである。
【００４３】
図９は別の形態のアクチュエータ９１を有するラウドスピーカを示す。アクチュエータ９１は直線状であり湾曲していない。このラウドスピーカは図１に示すラウドスピーカと概して同様の構成を有し同様に動作するが、以下の点が異なる。
【００４４】
アクチュエータ９１は一端９２でブリッジエレメント９５に連結され、他端９４でスペーサ９３を介してダイヤフラム２１に連結されている。ブリッジエレメント９５はダイヤフラム２１の更なる部分９６および９７にも連結されている。更なる部分９６および９７は、アクチュエータ９１から離れており、特にシール部材６７より外側においてダイヤフラム２１のエッジに設けられている。ダイヤフラム２１は更なる部分９６および９７並びにシール部材６７によって支持部８に取り付けられている。更なる部分９６および９７は斜線９８で示す位置において支持部８に連結されており、シール部材６７は斜線９９で示すように支持部８に取り付けられている。ブリッジエレメント９５は剛性でアクチュエータ９１によっては動かない。したがってブリッジエレメント９５は、アクチュエータ９１の一端９４とそれに連結されたダイヤフラムの部分とを支持部８に間接的に連結し固定するという作用を有する。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、両端間で湾曲している（例えば上記でＣ窓スピーカと呼んだタイプのラウドスピーカなどのように、円の一部の形状を有する）アクチュエータに特に有利に適用することができる。本発明は他方、異なる形態（例えば直線状）の圧電アクチュエータにも同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】図１は、層構造の詳細図を含むＣモルフアクチュエータの斜視図である。
【図２】図２は、図１のアクチュエータを用いたラウドスピーカアセンブリの模式的側面図である。
【図３】図３は、ラウドスピーカアセンブリの斜視図である。
【図４】図４は、図３のラウドスピーカアセンブリの一部を示す詳細斜視図である。
【図５】図５は、支持部内に取り付けられてラウドスピーカを構成するラウドスピーカアセンブリの断面図である。
【図６】図６は、ラウドスピーカのダイヤフラムの、静電気による変形を示す図である。
【図７】図７は、ラウドスピーカのダイヤフラムの、基本共振周波数における変位を示す図である。
【図８】図８は、ラウドスピーカのダイヤフラムの、第一高調波共振周波数における変位を示す図である。
【図９】図９は、さらなるラウドスピーカの斜視図である。
【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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