(57)【要約】 【課題】  構造が簡単で小型な、量産性に富む、耐衝撃性の高い、堅牢で音響特性が向上した音響振動発生素子を提供すること、並びに、その製造方法及び、この素子を用いた音響振動発生装置を提供することを課題とする。【解決手段】  圧電素子１１と該圧電素子１１を端部で固定する固定部材２１とからなり、前記圧電素子１１は、弾性部材２２を介して前記固定部材２１に配され且つ、圧電素子部２３は、前記固定部材２１より厚さが薄いことを特徴する。【選択図】  図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板または棒形状の圧電素子と、前記圧電素子を端部で固定する１以上の固定部材とからなる音響振動発生素子であって、前記圧電素子は、弾性部材を介して前記固定部材に配され且つ、前記圧電素子は、前記固定部材より厚さが薄いことを特徴する音響振動発生素子。
【請求項２】
前記弾性部材は、前記圧電素子把持機能を有することを特徴とする請求項１に記載の音響振動発生素子。
【請求項３】
前記弾性部材は、略直方体形状であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の音響振動発生素子。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記圧電素子を可とう性材料により一体成型し設けてなる凸形状部であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の音響振動発生素子。  
【請求項５】
前記固定部材は、前記圧電素子または、可とう性材料にて一体成型された前記圧電素子の少なくとも一部を包囲可能な形状であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の音響振動発生素子。
【請求項６】
前記固定部材は、前記弾性部材を保持する機能を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の音響振動発生素子。
【請求項７】
前記固定部材は、前記圧電素子に電気信号を入力する為の端子を具備していることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の音響振動発生素子。
【請求項８】
前記板状の圧電素子は、圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子を使用したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の音響振動発生素子。
【請求項９】
前記板または棒形状の圧電素子は、内部に内部電極を有する積層型の圧電素子を使用したことを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の音響振動発生素子。
【請求項１０】
前記圧電素子を可とう性物質で覆う工程と前記固定部材及び前記弾性部材を可とう性物質にて成型する工程の両工程を同時に行い、一体成型する工程を有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれかに記載の音響振動発生素子の製造方法。
【請求項１１】
請求項１乃至９のいずれかに記載の音響振動発生素子をパネルに貼り付けて成る、又は、筐体に収めて成ることを特徴とする音響振動発生装置。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれかに記載の音響振動発生素子を、振動吸収部材を介して、パネルまたは筐体の取り付け部に取り付けて成ることを特徴とする音響振動発生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響振動を発生するスピーカーや音響機器、骨伝導応用装置に関し、より詳細には圧電素子を用いた音響振動発生素子、素子の製造方法、及びこれを用いた音響振動発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、主に聴覚の補助として使用される骨伝導用音響振動子は、主として人体の頭部、例えば頬骨に接触することにより、頭蓋骨を経由して音響振動を内耳の蝸牛器官に伝えて、音声が聴き取られる構成になっている。この骨伝導用音響振動子の頭部への接触方法としては、いくつかの方式が実用に供されている。例えばヘルメットの外側にスピーカーを実装した方式、或いはヘッドバンドの両端に骨導スピーカーを設置したヘッドホンに近い構成のものが広く実用化されている。さらには、骨伝導スピーカーを携帯電話機に取り付けるアタッチメント等も提案されている。このような骨伝導を目的とした音響振動発生素子は特許文献１乃至３に開示されている。
【０００３】
また、従来、電気信号を機械振動に変換して音を伝達するための圧電素子を用いた音響振動発生素子として圧電スピーカーや圧電ブザー等が実用されている。特に携帯電話機や携帯端末機等に搭載する音響振動発生素子には薄型化が要求される一方で、例えば落下による衝撃を受けても、破損することの無い、堅牢な音響振動発生素子が求められている。
【０００４】
しかしながら、圧電素子を用いた音響振動発生素子は、使用される材料がセラミックスであるため、薄くなると機械的な強度が下がるという問題点がある。そのため、落下等による衝撃を受けても破損しない構造が多数提案されている。
【０００５】
例えば、図１及び図２は、従来の音響振動発生素子の断面を示す図である。図１においては、圧電素子１がケース２の内部に固定、収容されており、上部に蓋３が配置され、ケース２の中央底面には突起４が設けられている。音響振動発生素子が落下により衝撃を受けた際に、その衝撃力で圧電素子１が破壊応力を超える変形をしないように、突起４は、ストッパーの役目をし、圧電素子１の破壊を防いでいる。このような音響振動発生素子は特許文献４に開示されている。
【０００６】
また、図２においては、２枚の圧電素子１の間と上下に衝撃吸収材６を配置し固定部材７で固定している。このような構造で、外部からの衝撃を衝撃吸収材６で緩和して圧電素子１の破損を防止する提案もなされている。このような音響振動発生素子は特許文献５に開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００１−３３３４７８号公報
【特許文献２】特開平１１−３３１９７０号公報
【特許文献３】特開２００２−１６４９８６号公報
【特許文献４】実用新案登録第２５９９２６４号公報
【特許文献５】特開２００４−１０４３２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、図１に示す構造の場合、少なくとも突起４を設けたケース２や蓋３を必要とし、ケース２へ圧電素子１を組み込む工程が必要となり、部品点数が多く製造工程も多いという問題がある。また、構造上、音響室５が必要となるため高さ寸法も制約を受けて、薄型化することが出来ないという問題もある。さらに突起４は、圧電素子１が衝撃を受けた際の破壊応力を超える変形を抑制するストッパーの役目をするが、その際の圧電素子１と突起４が衝突する衝撃力は防ぐことが出来ず、圧電素子１にマイクロクラックの発生等のダメージを与えてしまうという問題がある。
【０００９】
また、図２に示す構造においても、圧電素子１の両面に衝撃吸収材６を貼り付け、さらに重ねあわせる工程が必要であり、製造工程が多いという問題がある。加えて、貼り付けた衝撃吸収材６の影響で、圧電素子１の振動が拘束され、振動量が低下し音響特性が低下するという問題もある。
【００１０】
従って、本発明は、上記従来技術の問題点を解決することを課題とする。具体的には、構造が簡単で小型な、量産性に富む、耐衝撃性の高い、堅牢で音響特性が向上した音響振動発生素子を提供すること、並びに、その製造方法及び、この素子を用いた音響振動発生装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明によれば、板または棒形状の圧電素子と、前記圧電素子を端部で固定する１以上の固定部材とからなる、音響振動発生素子であって、前記圧電素子は、弾性部材を介して前記固定部材に配され且つ、前記圧電素子は、前記固定部材より厚さが薄いことを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００１２】
本発明の圧電素子は板状あるいは棒状をしている。板状では矩形板、円板、多角形板等があり、いずれも厚みを有している。棒状のものは、円柱、角柱等があり、長手方向に対し垂直な断面における、実使用上で固定する面に対して垂直方向の、最大寸法部となる厚みを有している。また本発明の圧電素子は、弾性部材を介して固定部材に固定される。前記固定部材は、実使用上で固定する面に対して垂直方向の、最大寸法部となる厚みを有しているが、前記圧電素子の厚みは、前期固定部材の厚みに比べ薄くなる様に構成されている。この構成により、例えば、落下した時の衝撃が直接、前記圧電素子に伝わらず、衝撃は一旦、前記固定部材に伝わった後に弾性部材を介して前記圧電素子に伝搬する。この際、前期弾性部材で衝撃が吸収される為、前記圧電素子に伝わる衝撃力を激減させる効果が得られる。さらに、前記弾性部材の数や位置を変えることにより、前記圧電素子の振動量の周波数特性が制御可能となり、用途に合わせた音響特性の設計が容易となる。
【００１３】
また、本発明によれば、前記弾性部材は、前記圧電素子把持機能を有することを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００１４】
更に、本発明によれば、前記弾性部材は、略直方体形状であることを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００１５】
更に、本発明によれば、前記弾性部材は、前記圧電素子を可とう性材料により一体成型し設けてなる凸形状部であることを特徴とする特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００１６】
更に、本発明によれば、前記固定部材は、前記圧電素子または、可とう性材料にて一体成型された前記圧電素子の少なくとも一部を包囲可能な形状であることを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００１７】
更に、本発明によれば、前記固定部材は、前記弾性部材を保持する機能を有することを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００１８】
本発明による前記の構成によれば、前記弾性部材、及び固定部材を同一の可とう性物質にて構成することにより、部品点数の少ないきわめて簡単な構造となる。
【００１９】
また、本発明によれば、前記固定部材は、前記圧電素子に電気信号を入力する為の端子を具備していることを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００２０】
更に、本発明によれば、前記板状の圧電素子は、圧電バイモルフ素子または圧電ユニモルフ素子を使用したことことを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００２１】
更に、本発明によれば、前記板または棒形状の圧電素子は、内部に内部電極を有する積層型の圧電素子を使用したことを特徴とする音響振動発生素子が得られる。
【００２２】
更に、本発明によれば、前記圧電素子を可とう性物質で覆う工程と前記固定部材及び前記弾性部材を可とう性物質にて成型する工程の両工程を同時に行い、一体成型する工程を有することを特徴とする音響振動発生素子の製造方法が得られる。
【００２３】
即ち、従来の、いくつもの部品を揃えて順番に組み立てる製造工程ではなく、例えば、圧電素子を固定部材及び弾性部材を成型する金型に装着し、液状の可とう性物質を前記金型に注型し、硬化する製造方法なので、１工程での製造が可能となる。
【００２４】
加えて、本発明によれば、前記振動発生素子をパネルに貼り付けて成る、又は、筐体に収めて成ることを特徴とする音響振動発生装置が得られる。
【００２５】
更に、本発明によれば、前記振動発生素子を、振動吸収部材を介してパネルまたは筐体の取り付け部に取り付けて成ることを特徴とする音響振動発生装置が得られる。これは、例えば、携帯電話の筐体へ振動発生素子を取り付けた場合、振動発生素子の振動の伝播を振動吸収部材が抑制し、振動発生素子の振動が、マイクまで伝わり、話しをする相手側では自分の声が戻ってくるというエコーリターン現象を防ぐ効果が得られる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、構造が簡単で小型な、量産性に富む、耐衝撃性の高い、堅牢で音響特性が向上した音響振動発生素子の提供が可能となる。さらに、本発明によれば、前記音響振動発生素子の製造方法及び前記音響振動発生素子を利用した音響振動発生装置の提供が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下に、本発明の実施の形態について、図３〜図１２を参照しながら詳細に説明する。
図３〜図７は、本発明による音響振動発生素子を示す斜視図である。
【００２８】
図３に示す音響振動発生素子は、板状の圧電素子１１と固定部材１２からなり、前記圧電素子１１は、弾性部材１３を介して、前記固定部材１２に配されている。また、前記圧電素子１１の厚さｔ２は、前記固定部材１２の厚さｔ１より薄くなっている。前記圧電素子１１は、圧電セラミックス材を利用した音響電気信号を音響振動に変換する素子である。リード線１４から音響電気信号を入力すると、入力された音響電気信号の周波数と電圧に応じた振動が発生する。前記弾性部材１３は、前記圧電素子１１の長手方向にある二つの端部をそれぞれ銜えるように把持し、固定部材１２に接続するだけではなく、固定部材１２が受ける振動や衝撃を緩衝し、圧電素子１１に破壊応力以上の変形を生じさせない働きを持つ。従って、弾性部材１３に使用する材料は、振動や衝撃の緩衝効果の大きい材料を選定することが望ましく、例えば、ゴム、シリコン、ウレタン等を使用するのが好ましい。或いは、弾性があれば金属の他、有機系の物質でも使用することが可能である。
【００２９】
さらに、弾性部材１３は、その形状や使用する弾性体材質を替えることで、圧電素子１１の発生する音響振動の振動分布を制御することができる。従って、音響振動の周波数特性を自由に設計することが可能になる。
【００３０】
例えば、図４に示すように、弾性部材１５は略直方体形状で、圧電素子１１の幅Ａより狭い形態をしている。この様な音響振動発生素子は、圧電素子１１の両端の拘束力が、図３に示す音響振動発生素子に比べて小さくなるので、より大きな振動を発生すると同時に、圧電素子１１の両端の角部での振動分布が変化して、音響振動の周波数特性が変化することになる。前記弾性部材１５は圧電素子と一体化する為に、予め、挿入の為の切り欠きを設けておき、別部材として組み立てても良い。尚、生産効率向上のためには、前記圧電素子１１を可とう性材料で一体成型する際に、圧電素子端部から飛び出る様な凸形状部を同時に成型するのが好ましい。
【００３１】
図５に示す音響振動発生素子は、棒状の圧電素子１６と固定部材１２からなり、前記圧電素子１６は、弾性部材１７を介して、固定部材１２に配されている。この構成の場合も、圧電素子１６の厚さｔ２は固定部材１２の厚さｔ１より薄くなっているので、図３に示す音響振動発生素子と同様の効果が得られる。
【００３２】
図６に示す音響振動発生素子は、圧電素子１１を可とう性材料で一体成型した圧電素子部２３の全周を包囲するような形状に固定部材２１を形成し、圧電素子部２３を端部４箇所で、弾性部材２２を介して、固定部材２１に固定してある。また、固定部材２１と弾性部材２２を同一種の可とう性物質で形成し、圧電素子１１も同じ可とう性物質で覆うことにより、図３に示した音響振動発生素子と同様に耐衝撃性の高い、堅牢な音響振動発生素子となる。使用する可とう性物質には、例えば、ゴム、シリコン、ウレタン、エポキシ樹脂等が適しているが、それ以外であっても、可とう性を有していれば良い。また、前記固定部材２１は、圧電素子１１の全周を包囲せずとも、一辺が欠けたコの字形や、二辺が欠けたＬの字形、１箇所以上部分的に欠けた形状、或いは、圧電素子が円板であればＣの字形等であれば、同様の機能を有するので、図６の形態に限定されるものではない。
【００３３】
図３乃至図６に示した固定部材は、弾性部材を保持する機能を有し、衝撃や振動に耐え得るものであれば、特に材質、形状等に制約はなく、音響特性やデザイン等を考慮し適宜選定すれば良い。
【００３４】
図７に示した、音響振動発生素子は、図３で示した音響振動発生素子におけるリード線１４の代わりに、端子２５を固定部材１２の表面に配置し、固定部材１２及び弾性部材１３の内部で、リード線２４を介して、圧電素子１１に接続して成る。図７では、二つある端子２５のうち一方のみの接続状態を図示したが、もう一方の端子２５も同様にリード線で圧電素子１１と接続されている。
【００３５】
図３に示したリード線１４は、駆動する回路基板上に配線するための引き回しが容易である。一方、前記端子２５を設けたことにより、該リード線が振動、衝撃を受けて断線するといった故障が無くなり、振動や落下での衝撃に対して、リード線を使用した場合よりもさらに堅牢な音響振動発生素子となる。従って、この端子２５をコネクタにすることは、取り扱いの簡便化の点で、さらに好ましい。
【００３６】
図８及び図９は、前記圧電素子１１を示す斜視図である。音響振動発生素子に使用する圧電素子には、効率という面から、単位電圧当たりの振動量が大きい圧電素子が望ましく、図８に示すような、弾性板２７の片面のみに圧電セラミックス板２６を貼り付けた圧電ユニモルフ素子や、図９に示すような、弾性板２７の両面に圧電セラミックス板２６を貼り付けた構造を持つ圧電バイモルフ素子を使用するのが好ましい。また、図８及び図９には矩形の圧電素子を図示したが、圧電素子の形状は矩形のみならず、円形、或いは多角形など、デザインや特性を考慮して適宜選択すれば良い。また、前記圧電バイモルフは弾性板を使用せず二枚の圧電セラミックス板を直接張り合わせた構成でも良い。さらに前記弾性板にはステンレスや、りん青銅等の金属の他に、セラミックス、カーボン、ガラス等の無機物質、或いは無機物質を含有した有機物質などを使用しても良い。
【００３７】
さらに、前記圧電素子１１は、音響電気信号の電圧を下げることにより、消費電力を少なくし、音響電気信号の発生回路も簡単となるような圧電セラミックス板が望ましい。図１０は、該圧電セラミックス板の断面図である。図１０に示す圧電セラミックス板２６は、内部に内部電極２８、２９を有し、内部電極２８は外部電極３０に、内部電極２９は外部電極３１に、電気的に接続している構造を持つ積層型の圧電セラミックス板である。このような積層型の圧電セラミックス板を利用すれば、音響電気信号の電圧を下げることが可能になる。前記内部電極の構造や数や材質或いは電極間距離等は音響振動特性を考慮し適宜選定すれば良い。
【００３８】
図１１は圧電素子を示す斜視図である。該圧電素子１６は、長手方向に、シート状の圧電セラミックス３２と内部電極３３を交互に積層し、一体焼成した後、内部電極３３と電気的に接続する一対の外部電極３４を配置して成る積層型の圧電素子である。この様な積層型の圧電素子使用することによっても、図５に示した音響振動発生素子と同様の効果が得られる。
【００３９】
次に、図６に示した音響振動発生素子の製造方法について説明する。製品形状を彫り込んだ金型の所定の場所に、予め用意した圧電バイモルフ或いは圧電ユニモルフ等の圧電素子を固定し、次に、可とう性物質を金型内部に充填する。可とう性物質の硬化が完了したら、金型から取り出し、音響振動発生素子が完成する。可とう性物質の硬化は使用する可とう性物質の性質によって適宜条件を設定するのが良い。このように、一工程で、簡単な製造方法で、音響振動発生素子が得られるので、量産性が向上する。
【００４０】
さらに、図１２は、本発明の音響振動発生素子を使用した音響発生装置の斜視図である。図６で示した本発明による音響振動発生素子２０の固定部材２１の片面部分をパネル３５に張り付けることで、パネルスピーカーとなる。この音響発生装置のパネル部分に衝撃が付与されても、前述した通り、音響振動発生素子２０の固定部材２１に伝わった衝撃は、弾性部材２２で緩衝されるので、圧電素子が破壊しないという効果が得られる。この音響振動発生素子は、パネルスピーカーのみならず、各種音響発生装置に利用できる。例えば、ポケットベルやＩＣカード、携帯電話等の携帯型電子機器、或いは、ヘッドホンや骨伝導応用装置などにも利用できる。
【実施例１】
【００４１】
以下、具体的な例を挙げ、本発明の音響振動発生素子についてさらに詳しく説明する。図１３は、本発明に係る音響振動発生素子の第１の実施例を示す図である。図１３（ａ）は斜視図、図１３（ｂ）は上面図、図１３（ｃ）は、図１３（ｂ）における（ア）−（イ）の断面図、図１３（ｄ）は、図１３（ｂ）における（ウ）−（エ）の断面図である。
【００４２】
使用した圧電素子１１は、図９に示した構造の圧電バイモルフ素子である。ＮＥＣトーキン製の圧電セラミックス（Ｎ１０）を用い、長さ３０ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの圧電セラミックス板２６を２枚と、長さ３２ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ５０μｍの真鍮製の弾性板２７をエポキシ系接着剤で貼り合わせた。この圧電バイモルフ素子は、予め分極処理が施されており、弾性板２７を介して、異なった極性の面が向き合うように貼り合わせた。弾性板２７と両面の圧電セラミック板２６の外面にリード線を設け、圧電セラミック板に設けたリード線同士を共通にして、一方の圧電セラミック板に分極方向と同じ電界が加わる場合に、他方の圧電セラミック板には逆の電界が加わるように結線した。
【００４３】
次に、予め半田でリード線の端末に端子２５を接続した前記圧電素子１１を真鍮製の金型に固定し、ポリウレタンの溶液を流し込み、１００℃での硬化処理により、図１３（ａ）の斜視図に示すような形状の音響振動発生素子を作製した。形状の詳細は、図１３（ｂ）に示す正面図においては、固定部材２１の外形寸法は４０ｍｍ×１６ｍｍで、枠形状を成している。枠の内側の寸法は、３６ｍｍ×１２ｍｍである。圧電素子部２３の外形寸法は３４ｍｍ×１０ｍｍである。弾性部材２２が配された部分を除く、圧電素子部２３の全周には前記固定部材２１との間に１ｍｍの隙間３６を設けた。
【００４４】
また、図１３（ｃ）に示す弾性部材２２を含む断面図及び図１３（ｄ）に示す弾性部材２２を含まない断面図においては、固定部材２１の厚さとなるｔ１の寸法を５ｍｍ、圧電素子部２３の厚さとなるｔ２の寸法を２．５ｍｍとした。圧電素子部２３は厚さ１ｍｍのポリウレタン被膜が圧電素子１１全体を覆っている。圧電素子部２３と固定部材２１との厚さの差は両面にそれぞれ（ｔ１−ｔ２）／２＝１．２５ｍｍ存在する。この厚みの差があることにより、圧電素子部２３が直接衝撃を受けない構造となる。弾性部材２２は、圧電素子部２３の各辺の中央にて、幅３ｍｍ、厚さは圧電素子部２３と同じ２．５ｍｍで、固定部材２１と圧電素子１１挟持し固定している。
【００４５】
上記の実施例による本発明の音響振動発生素子と、比較例として従来品に相当する音響振動発生素子各々２０個を用いて落下試験を行った。落下試験は１ｍの高さから平らなコンクリートの上に落下させ、落下前後の音響信号を入力した時の振動出力を比較した。その結果を表１に示す。
【００４６】
【表１】
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【００４７】
表１に示すように、実施例のものは、比較例と比べて格段に耐衝撃性が向上していることが分かる。
【実施例２】
【００４８】
図１４は、本発明に係る、音響振動発生素子の第２の実施例を示す斜視図である。使用した圧電素子１１は、実施例１と同様に、図９に示した構造の圧電バイモルフ素子である。ＮＥＣトーキン製の圧電セラミックス（Ｎ１０）を用い、長さ３０ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの圧電セラミックス板２６を２枚と、長さ３２ｍｍ、幅８ｍｍ、厚さ５０μｍの真鍮製の弾性板２７をエポキシ系接着剤で貼り合わせた。この圧電バイモルフ素子は、予め分極処理が施されており、弾性板２７を介して、異なった極性の面が向き合う様に貼り合わせた。弾性板２７と両面の圧電セラミック板２６の外面にリード線を設け、圧電セラミック板に設けたリード線同士を共通にして、一方の圧電セラミック板に分極方向と同じ電界が加わる場合に、他方の圧電セラミック板には逆の電界が加わるように結線した。
【００４９】
次に、予め半田でリード線の端末に端子２５を接続した前記圧電素子１１を真鍮製の金型に固定し、ポリウレタンの溶液を流し込み、１００℃での硬化処理により、図１４の斜視図に示す様な形状の音響振動発生素子を作製した。固定部材２１の形態は、外形寸法４０ｍｍ×１６ｍｍの枠形状の角にあたる部分を切り取り、圧電素子部２３の端部に沿った方向の長さを１０ｍｍとした形態を成している。圧電素子部２３の外形寸法は３４ｍｍ×１０ｍｍである。弾性部材２２が配された部分を除く、圧電素子部２３の全周には前記固定部材２１との間に１ｍｍの隙間を設けた。固定部材２１の厚さを５ｍｍ、圧電素子部２３の厚さを２．５ｍｍとし、圧電素子部２３は厚さ１ｍｍのポリウレタン被膜が圧電素子１１全体を覆っている。従って圧電素子部２３と固定部材２１との高さの差は両側面に１．２５ｍｍ存在する。弾性部材２２は、圧電素子部２３の各辺の中央にて、幅３ｍｍ、厚さは圧電素子部２３と同じ２．５ｍｍで、固定部材２１と圧電素子１１挟持し固定している。
【００５０】
上記、実施例２においては、前記落下試験を実施しても、圧電素子部２３の４つの角部に固定部材２１が無いため、該部分が直接コンクリートに当たり、圧電素子１１にダメージを与えてしまう。しかしながら、実使用状態を想定するならば、本発明に係る音響振動発生素子は、単体で使用されることは極めて少なく、パネルや筐体等に貼り付けた状態で使用されるのが通常である。従って、実施例２における落下試験では、固定部材２１の端子２５が配された面と反対の面に、パネルを想定した、外形寸法が４５ｍｍ×２０ｍｍで厚さが０．５ｍｍのアクリル板を貼り、試験をした。その結果、試験の前後で、出力が５％以上低下したものは２０台中０台という結果が得られ、実施例１同様に、本発明による効果が確認できた。
【実施例３】
【００５１】
図１５は、本発明に係る、音響振動発生素子の第３の実施例を示す斜視図である。使用した圧電素子１１は、円形の圧電バイモルフ素子である。ＮＥＣトーキン製の圧電セラミックス（Ｎ１０）を用い、直径２０ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍの圧電セラミックス板を２枚と、直径２５ｍｍ、厚さ５０μｍの真鍮製の弾性板をエポキシ系接着剤で貼り合わせた。この圧電バイモルフ素子は、予め分極処理が施されており、弾性板を介して、異なった極性の面が向き合う様に貼り合わせた。弾性板と両面の圧電セラミック板の外面にリード線を設け、圧電セラミック板に設けたリード線同士を共通にして、一方の圧電セラミック板に分極方向と同じ電界が加わる場合に、他方の圧電セラミック板には逆の電界が加わるように結線した。
【００５２】
次に、予め半田でリード線の端末に端子を接続した前記圧電素子１１を真鍮製の金型に固定し、ポリウレタンの溶液を流し込み、１００℃での硬化処理により、図１５の斜視図に示す様な形状の音響振動発生素子を作製した。形状の詳細は、固定部材２１の外形寸法は直径３６ｍｍ、４箇所で円弧状の枠を形成している。枠の内側の寸法は、直径３０ｍｍである。圧電素子部２３の外形寸法は直径２７ｍｍである。弾性部材２２が配された部分を除く、圧電素子部２３の全周には前記固定部材２１との間に１．５ｍｍの隙間を設けた。固定部材２１の厚さを５ｍｍ、圧電素子部２３の厚さを２．５ｍｍとし、圧電素子部２３は厚さ１ｍｍのポリウレタン被膜が圧電素子１１全体を覆っている。従って、圧電素子部２３と固定部材２１との厚さの差は両側面に１．２５ｍｍ存在する。弾性部材２２は、圧電素子部２３の端部円周上９０度間隔で、幅３ｍｍ、厚さ２．５ｍｍにて、固定部材２１と圧電素子１１挟持し固定している。上記、実施例においても、実施例１同様の効果が得られた。
【実施例４】
【００５３】
図１６は、本発明に係る音響振動発生装置の第４の実施例を示す斜視図である。前記、実施例１で作製した音響振動発生素子２０を、縦４５ｍｍ、横６０ｍｍ、厚さ０．５ｍｍのアクリル製のパネル３５に接着して、音響振動発生装置としたものである。端子２５に音響電気信号を入力することにより、本発明による音響振動発生素子２０が発生する振動は、直接周囲の空気を振動させて、伝播する音と、音響振動発生素子２０がパネル３５を振動させ、パネル３５の周囲の空気が振動して伝搬する音を発生する。このため、音響振動発生素子単体で発生する音圧より、より大きな音圧が得られるようになった。
【実施例５】
【００５４】
図１７は、本発明に係る音響振動発生装置の第５の実施例を示す上面図である。実施例１に示した音響振動発生素子２０を筐体３７に固定した状態を示している。図１７（ａ）は、前記音響振動発生素子２０が、４箇所に配された弾性部材２２で固定部材２１と圧電素子部２３を接合されている音響振動発生素子を使用し、筐体３７に固定した音響振動発生装置を示している。図１７（ｂ）は、前記音響振動発生素子２０が、２箇所に配された弾性部材２２で固定部材２１と圧電素子部２３を接合されている音響振動発生素子を使用し、筐体３７に固定した音響振動発生装置を示している。
【００５５】
図１８は、前記実施例５に示した図１７（ａ）、図１７（ｂ）それぞれの、音響振動発生装置の振動の伝搬特性を示すグラフである。グラフは横軸に振動の伝搬量を示し、横軸は駆動周波数を示している。グラフからも解るように、前記弾性部材の数により、振動の伝搬量の周波数特性が大きく変化する。即ち、弾性部材の数や場所、材質によって振動の伝搬量の周波数特性を制御することが可能となり、音響特性を向上させることが可能となる。
【実施例６】
【００５６】
図１９は、本発明に係る音響振動発生装置の第６の実施例を示す側面図である。実施例１による音響振動発生素子２０を、振動吸収部材３８を介して筐体３７に固定されている。本実施例６では、前記振動吸収部材３８には厚さ５ｍｍのスポンジを使用した。本実施例６係る音響振動発生装置の振動の伝搬量を測定した結果を図２０に示した。グラフは横軸に振動の伝搬量を示し、横軸は駆動周波数を示している。比較のため、振動吸収部材３８を介さずに、音響振動発生素子２０を筐体３７に固定した状態での振動の伝搬量の測定結果も併記した。グラフから明らかなように、本発明による音響振動発生装置においては、振動吸収部材３８を音響振動発生素子２０と筐体３７の間に介在させることにより、振動の伝搬量が抑制されることが解る。従って、音響振動発生素子の振動が筐体に伝搬して起きるエコーリターン現象が防止される。尚、振動吸収部材は振動を吸収する材料であれば特に限定されるものではなく、例えば、ゴムやウレタン等の可とう性物質などでも同様の効果が得られる。
【００５７】
以上、述べた如く、本発明により、電気信号を機械振動に変換し、音として伝達する音響振動の発生に関し、圧電素子を用いた音響振動発生素子において、構造が簡単で、小型な、耐衝撃性の高い、堅牢な音響振動発生素子の提供が可能となった。また、本発明は、前記音響振動発生素子の製造方法において、量産性に富む製造方法を提供し、さらに、音響特性が向上した音響振動発生装置の提供が可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明による音響振動発生素子は、携帯電話機や携帯端末機等に搭載する音響振動発生素子やスピーカー或いは、音響機器としてのヘッドホンや骨伝導を利用した音響機器等に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】従来の音響振動発生素子を示す断面図。
【図２】従来の音響振動発生素子を示す断面図。
【図３】本発明の音響振動発生素子を示す斜視図。
【図４】本発明の音響振動発生素子を示す斜視図。
【図５】本発明の音響振動発生素子を示す斜視図。
【図６】本発明の音響振動発生素子を示す斜視図。
【図７】本発明の音響振動発生素子を示す斜視図。
【図８】本発明に供する圧電素子を示す斜視図。
【図９】本発明に供する圧電素子を示す斜視図。
【図１０】本発明に供する圧電セラミックス板を示す断面図。
【図１１】本発明に供する圧電素子を示す斜視図。
【図１２】本発明の音響振動発生装置の斜視図。
【図１３】本発明の実施例１を示す図。図１３（ａ）は斜視図。図１３（ｂ）は上面図。図１３（ｃ）は断面図。図１３（ｄ）は断面図。
【図１４】本発明の実施例２を示す斜視図。
【図１５】本発明の実施例３を示す斜視図。
【図１６】本発明の実施例４を示す斜視図。
【図１７】本発明の実施例５を示す上面図。図１７（ａ）は弾性部材を４箇所とした実施例５を示す上面図。図１７（ｂ）は弾性部材を２箇所とした実施例５を示す上面図。
【図１８】本発明の実施例５による振動の伝搬量を示すグラフ。
【図１９】本発明の実施例６を示す側面図。
【図２０】本発明の実施例６による振動の伝搬量を示すグラフ。
【符号の説明】
【００６０】
１，１１，１６    圧電素子
２    ケース
３    蓋 
４    突起
５    音響室
６    衝撃吸収材
７，１２，２１    固定部材
１３，１５，１７，２２    弾性部材
１４，２４    リード線
２０    音響振動発生素子
２３    圧電素子部
２５    端子
２６    圧電セラミックス板
２７    弾性板
２８，２９，３３    内部電極
３０，３１，３４    外部電極
３２    圧電セラミックス
３５    パネル
３６    隙間
３７    筐体
３８    振動吸収部材
【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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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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