(57)【要約】【課題】  従来の圧電スピーカにおいて、指向特性は良好でない。【解決手段】  同一の直方体形状を有する複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂複合体、前記圧電樹脂複合体と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は前記枠体と接合される円錐体曲面の一部に近似できる形態を有する外周部と前記外周部と接合される球体曲面の一部に近似できる形態を有する中央部で形成されることにより、指向特性は改善される。【選択図】  図１
2008205995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一の直方体形状を有する複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂複合体、前記圧電樹脂複合体と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は前記枠体と接合される円錐体曲面の一部に近似できる形態を有する外周部と前記外周部と接合される球体曲面の一部に近似できる形態を有する中央部で形成され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】
本発明は複数個の圧電素子チップを利用した圧電スピーカに係り、特に指向特性を改善することができる圧電スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
一般にスピーカは振動板の役割を担うボイスコーンに接続されたボイスコイルに音声電気信号を流すことにより、ボイスコーンを機械的に振動させ音声を再生するようになっている。しかし、従来の電磁式スピーカは周囲に漏洩磁束を発生するなどの問題点を有する。  ところで、近年テレビジョン、サラウンドサウンド等の音響装置において小型軽量化、薄型化等の要請が高まり、極めて薄くかつ軽量の圧電スピーカが開発されている。
この圧電スピーカは、例えば特許文献１、２、３等に開示されており、エポキシ系樹脂と多数の例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電素子チップ、導電性電極膜などで構成され、圧電素子チップと有機系樹脂を使用し、圧電素子の有する圧電効果と有機系樹脂の持つ弾力性とを利用するようになっている。
【特許文献１】特開昭６２−２４７７００号公報
【特許文献２】特開２０００−３２４５９８号公報
【特許文献３】特開２００３−３４８６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、前述した従来の圧電スピーカにあっては、指向特性は良好でない状況である。
本発明は以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創出されたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明は、同一の直方体形状を有する複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂複合体、前記圧電樹脂複合体と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は前記枠体と接合される円錐体曲面の一部に近似できる形態を有する外周部と前記外周部と接合される球体曲面の一部に近似できる形態を有する中央部で形成されることを特徴とする圧電スピーカである。
【０００５】
従来の特許文献などにおいて、圧電樹脂複合体が円錐体曲面の一部に近似できる外周部と前記外周部と接合される球体曲面の一部に近似できる中央部で形成される記述は見当たらない。本発明は、圧電樹脂複合体が円錐体曲面を有する外周部と前記外周部と接合される球体曲面を有する中央部で形成されることにより、指向特性を改善したものである。
圧電素子チップとしてはチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）の他に、他の複合材料セラミックの使用も可能である。具体的には、ＰＺＴよりも圧電歪定数が３倍程度大きい亜鉛ニオブ酸チタン酸鉛（ＰＺＮＴ）やマグネシウムニオブ酸チタン酸鉛（ＰＭＮＴ）を用いることもできる。
【０００６】
有機系樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂などが使用される。スピーカの枠体は圧電樹脂複合体を固定、支持できる材料で良い。導電性電極膜としては、導電性特性に優れた炭素、アルミニウム、金、銀、銅などの導電性物質の蒸着膜又は前記導電性物質を含む有機系樹脂膜若しくは前記蒸着膜と前記有機系樹脂膜の複合体が良い。導電性電極膜の保護やスピーカ出力特性改善などのため、導電性電極膜の片面又は両面の上部にポリウレタン樹脂、ポリエチレン樹脂、エポキシ樹脂等の有機系樹脂膜を設けることも良い。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の圧電スピーカによれば、同一の直方体形状を有する複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂複合体、前記圧電樹脂複合体と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は前記枠体と接合される円錐体曲面の一部に近似できる形態を有する外周部と前記外周部と接合される球体曲面の一部に近似できる形態を有する中央部で形成されることにより、指向特性は改善される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に、本発明に係る圧電スピーカの実施例について詳述する。
【実施例１】
【０００９】
図１は本発明の圧電スピーカを模式図的に示した要部拡大断面図である。
図示するように、同一の直方体形状を有する複数の圧電素子チップ１１の間に有機系樹脂１２を充填し、多くの前記圧電素子チップ１１を結合した圧電樹脂複合体１５と、前記圧電樹脂複合体１５の両面に設けた導電性電極膜１７Ａ及び１７Ｂと、前記圧電樹脂複合体１５と接合される枠体１６で圧電スピーカは構成される。前記圧電樹脂複合体１５は前記枠体１６と接合される円錐体曲面の一部に近似できる形態を有する外周部１４と前記外周部１４と接合される球体曲面の一部に近似できる形態を有する中央部１３で形成されることにより、指向特性の改善が可能となる。
【００１０】
さらに、具体的に実施例の詳細を述べる。
圧電スピーカの圧電樹脂複合体１５が特開２００３−３４８６９２号公報で開示された方法などで作製される。使用した圧電素子チップ１１はチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）系の圧電素子で、縦２ｍｍ、横２ｍｍ、厚さ０．２ｍｍの直方体である。
また、複数個の圧電素子チップ１１を結合するために充填する有機系樹脂１２として、エポキシ樹脂が使用された。
圧電素子チップ１１の電極面として、縦２ｍｍ、横２ｍｍの平面を使用するため、圧電樹脂複合体１５の厚さは、圧電素子チップ１１のそれと同程度となる。
作製された圧電樹脂複合体１５の平面図（最頂部の圧電素子チップ８個のみを表示）を図２に、側面図（圧電素子チップの図示は省略）を図３に示す。図３で圧電樹脂複合体１５の径寸法をＤとし、球体曲面の一部に近似できる形態を有する中央部１３の曲率半径及び径寸法をそれぞれＲ及びｄとする。また、円錐体曲面の一部に近似できる形態を有する外周部１４における外周端部の平面と斜面の角度をθとする。
【００１１】
圧電素子チップ１１は、先ず球体曲面の形態を有する中央部１３のＲ曲面に沿って同心円状に８９６個配置される。すなはち、最頂部に８個、その外周に１６個、２４個、２４個、３２個、４０個、４０個、４８個、５６個、５６個、６４個、６４個、６４個、７２個、７２個、７２個、７２個、７２個で合計８９６個の圧電素子チップ１１が図２に示すように同心円状に配置される。なお、それぞれの圧電素子チップ１１の平均間隔は概略０．４ｍｍ（０．１ｍｍ〜１．４ｍｍ）程度とされる。次に円錐体曲面の形態を有する外周部１４に圧電素子チップ１１が同心円状に７２個、その外周に７２個配置される。
得られた圧電樹脂複合体１５の径寸法（Ｄ１）は７５ｍｍ、外周部１４における円錐体斜面の角度（θ）は約４５度である。また、圧電樹脂複合体１５における中央部１３の径寸法（ｄ１）は６１ｍｍであり、平均曲率半径（Ｒ１）は３０ｍｍであった。
【００１２】
次に圧電樹脂複合体１５と接合する枠体１６を、直径９５ｍｍ、厚さ４ｍｍのアクリル樹脂製円柱体から、その中央部に直径７５．４ｍｍ、高さ４ｍｍの空隙を設け作製した。枠体１６の空隙部に圧電樹脂複合体１５を置き、圧電樹脂複合体１５の外周端部（直径７５ｍｍ部分）を枠体１６の空隙上辺部に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂１９Ａ及び１９Ｂで接合した。次に、枠体１６と接合された圧電樹脂複合体１５に６０℃、１時間の硬化処理を実施した。硬化処理後、枠体１６と接合された圧電樹脂複合体１５を洗浄し、圧電素子チップ１１の電極面が存在する圧電樹脂複合体１５の両面に、真空蒸着法による導電性アルミニウム電極膜１７Ａ及び１７Ｂを設けた。アルミニウム電極膜１７Ａ及び１７Ｂの厚さはほぼ同一で平均０．４μｍであった。
電極膜１７Ａ及び１７Ｂと音声信号源１８をリード線１８Ａ及び１８Ｂで結線後、リード線に音声電気信号を通電し、指向特性の評価を行った。圧電スピーカとマイクロフォンの距離を１ｍとし、角度０度（正面）から角度９０度（側面）における実施例１の指向特性（周波数４ｋＨｚ）は６０〜５２相対音圧ｄＢであった。
【００１３】
比較例は、実施例１から外周部を除き、中央部のみで形成されるスピーカである。すなはち、実施例１と同様に、最頂部に８個、その外周に１６個、２４個、２４個、３２個、４０個、４０個、４８個、５６個、５６個、６４個、６４個、６４個、７２個、７２個、７２個、７２個、７２個、合計８９６個の圧電素子チップ２１が図２に示すように同心円状に配置される。得られた圧電樹脂複合体２５の径寸法（Ｄ２）は６１ｍｍ、平均曲率半径（Ｒ２）は３０ｍｍである。  次に圧電樹脂複合体２５と接合する枠体２６を、直径８０ｍｍ、厚さ４ｍｍのアクリル樹脂製円柱体から、その中央部に直径６１．４ｍｍ、高さ４ｍｍの空隙を設け作製した。枠体２６の空隙部に圧電樹脂複合体２５を置き、圧電樹脂複合体２５の外周端部（直径６１ｍｍ部分）を枠体２６の空隙上辺部に合わせ、その会合部をエポキシ樹脂２９Ａ及び２９Ｂで接合した。次に、実施例１と同様に硬化処理及び真空蒸着を実施した。アルミニウム電極膜２７Ａ及び２７Ｂの厚さはほぼ同一で平均０．４μｍであった。
電極膜２７Ａ及び２７Ｂにリード線２８Ａ及び２８Ｂを結線後、リード線に音声電気信号を通電し、実施例１と同様な方法で指向特性の評価を行った。
比較例の指向特性は６０〜４５相対音圧ｄＢであった。
【００１４】
以上のように、本発明による実施例１の指向特性は比較例のそれに比較し優れている。すなはち、同一の直方体形状を有する複数個の圧電素子チップと前記圧電素子チップの電極面を除く側面側に充填された有機系樹脂から成る圧電樹脂複合体、前記圧電樹脂複合体と接合される枠体並びに前記圧電樹脂複合体の両面に設けられた導電性電極膜で構成される圧電スピーカにおいて、前記圧電樹脂複合体は前記枠体と接合される円錐体曲面の一部に近似できる形態を有する外周部と前記外周部と接合される球体曲面の一部に近似できる形態を有する中央部で形成されることにより、指向特性が向上したものである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の圧電スピーカを示す要部拡大断面図である。
【図２】実施例１における圧電樹脂複合体の平面図である。
【図３】実施例１における圧電樹脂複合体の側面図である。
【符号の説明】
【００１６】
１１  圧電素子チップ、１２  有機系樹脂、１３  中央部、１４  外周部、
１５  圧電樹脂複合体、１６  枠体、１７Ａ  導電性電極膜、１７Ｂ  導電性電極膜、
１８  音声信号源、１８Ａ  リード線、１８Ｂ  リード線、１９Ａ  エポキシ樹脂、
１９Ｂ  エポキシ樹脂
【図１】
2008205995.tif 000003
【図２】
2008205995.tif 000004
【図３】
2008205995.tif 000005