(57)【要約】【課題】高性能かつ高音質で再生可能である共に、振動板に対して容易に着脱可能な圧電スピーカを提供すること。【解決手段】圧電素子１０によって振動板２５を駆動させ音を放出する圧電スピーカ１０において、その中央または略中央に貫通孔１２ａを有する圧電素子１２と、貫通または不貫通のネジ穴１８ｆを有する固定用部材１８と、圧電素子１２を固定用部材１８に固定するための固定用ネジと、を具備し、固定用ネジ１８を貫通孔１２ａ並びに上記ネジ穴１８ｆに螺入させて圧電素子１２と固定用部材１８を締結すると共に、固定用部材１８を介して圧電素子１０を振動板２５に装着する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電素子によって振動板を駆動させ音を放出する圧電スピーカにおいて、
その中央または略中央に貫通孔を有する圧電素子と、
貫通または不貫通のネジ穴を有する固定用部材と、
上記圧電素子を上記固定用部材に固定するための固定用ネジと、
を具備し、
上記固定用ネジを上記貫通孔並びに上記ネジ穴に螺入させて上記圧電素子と上記固定用部材を締結すると共に、上記固定用部材を介して上記圧電素子が上記振動板に装着されることを特徴とする圧電スピーカ。
【請求項２】
前記固定用部材と、前記振動板との間に所望の厚さのスペーサが配置されることを特徴とする請求項１記載の圧電スピ−カ。
【請求項３】
前記固定用部材および前記固定用ネジの材質は、金属であることを特徴とする請求項１記載の圧電スピーカ。
【請求項４】
前記スペーサの材質は、金属であることを特徴とする請求項２記載の圧電スピーカ。
【請求項５】
前記固定用部材および前記スペーサのうち少なくともいずれか一方は、アルミニウムまたはアルミニウム合金から成ることを特徴とする請求項２から４のいずれか１項記載の圧電スピーカ。
【請求項６】
前記固定用ネジは、ネジの周方向にのみ力を加えることで、螺入可能なネジであることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の圧電スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いた広帯域再生を実現する音響変換装置に係る圧電スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
以前、本発明者は、特許文献１に開示されている駆動体にてスクリーンを駆動させる直接駆動型スクリーンスピーカシステムを開発した。特許文献１に開示されている直接駆動型スクリーンスピーカシステムは、スクリーンの裏側の任意の箇所に筐体が固定され、かつ、当該スクリーンの裏側にスクリーンを駆動させるための駆動体としてボイスコイルが装着されると共に、上記ボイスコイルを駆動させる磁気回路が筐体側に配置されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−６４９３２号公報（図１０、図１７、図２２〜図２４）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１記載のスクリーンスピーカシステムでは、筐体を３つの領域に分割し、各領域を１つのボイスコイルのみで駆動させている。このため、当該駆動力のみでは再生周波数帯域における高音域の再生音が不足してしまう。
【０００５】
そこで、本発明者は、上記スクリーンスピーカにおいて、スクリーンの裏面におけるボイスコイルが装着された箇所以外の所望の位置に圧電スピーカを装着し、該圧電スピーカとボイスコイルを併用することにより、より高帯域の音を放出することが可能な直接駆動型スクリーンスピーカシステムを開発した。その結果、圧電スピーカとボイスコイルを併用することにより、高帯域の音を得ることが可能となった。
【０００６】
以下、本発明者が用いた圧電スピーカ４０の構造について説明する。
【０００７】
圧電スピーカ４０は、図４および図５に示すように、その中央部に穴４１が設けられ、その外周にリング状の弾性体４２が装着された円形の圧電素子４３を、圧電素子４３の表裏両面に当該穴４１と同心円状となるように固定された樹脂製のワッシャ４４，４４と、ワッシャ４４，４４の上下方向両側に配置される樹脂製の固定用ナット４５，４５と、一方の固定用ナット４５の外側に配置され、その中央に貫通孔４６を有する樹脂製の固定用部材４７と、他方の固定用ナット４５の外側に配置される木製のホルダ４８と、固定用部材４７における一方の固定用ナット４５の反対側から挿入される樹脂製の固定用ネジ４９と、から構成されている。
【０００８】
次に、圧電スピーカ４０の製造方法および装着方法について説明する。
【０００９】
図４に示すように、固定用ネジ４９を固定用部材４７の下から貫通孔４６に挿入し、該貫通孔４６から突出した固定用ネジ４９の先端部の上方から圧電素子４３の下方に配置される固定用ナット４５を螺入させる。すると、固定用ネジ４５と固定用部材４９とが一体となる。この状態では、固定用ネジ４９の先端が固定用ナット４５から上方に突出している。次に、ワッシャ４４が取り付けられた圧電素子４３の穴４１を固定用ネジ４９の先端に挿入すると、固定用ネジ４９が圧電素子４３の中央部を貫通した状態となる。さらに、その上から固定用ナット４５を固定用ネジ４４に螺入していくと、圧電素子４３が固定用部材４７に対して締結される。そして、その上からホルダ４８を装着すると圧電スピーカが完成する。その後、圧電スピーカ４３を粘着シート５０を介して振動板５１の所望の位置に貼り付けると、圧電スピーカ４０の振動板５１への装着は完了する。
【００１０】
しかしながら、さらなる高音圧が要求される場合には、より強い音声信号を印加しなければならず、上記圧電スピーカ４０を併用したスクリーンスピーカシステムでは、強い音声信号を印加した際、圧電スピーカ４０に異常音が発生するという問題を有する。その原因は、樹脂製の固定用ネジ４９および固定用ナット４５による締結構造にある。さらに、各部材が樹脂製であるため、圧電素子４３と固定用部材４７との固定において、固定用ネジ４９との締結力が弱く、より大きな入力信号を圧電素子４３に印加すると、締結部におけるワッシャ４４および固定用ナット４５との間に隙間が発生することが判明した。
【００１１】
また、圧電スピーカ４０の振動板５１への装着は、粘着シート５０を介して行われている。粘着シート５０は、固定用部材４７および振動板５１に強い粘着力にて粘着しているため、圧電スピーカ４０を装着部から剥離、離脱させることは困難なものとなる。そのため、当該剥離、離脱作業は、粘着シート５０と振動板５１との間にカッターまたはへら等の刃先を差し入れてこじ開けなければならず、その結果、振動板５１に過度の負荷がかかり、当該振動板５１が変形するといった問題も有する。
【００１２】
本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、高性能かつ高音質で再生可能であると共に、振動板に対して容易に着脱可能な圧電スピーカを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、圧電素子によって振動板を駆動させ音を放出する圧電スピーカにおいて、その中央または略中央に貫通孔を有する圧電素子と、貫通または不貫通のネジ穴を有する固定用部材と、圧電素子を固定用部材に固定するための固定用ネジと、を具備し、固定用ネジを貫通孔並びにネジ穴に螺入させて圧電素子と固定用部材を締結すると共に、固定用部材を介して圧電素子を振動板に装着するものである。
【００１４】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、固定用部材と、振動板との間に所望の厚さのスペーサが配置されているものである。
【００１５】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、固定用部材および固定用ネジの材質を、金属としたものである。
【００１６】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、スペーサの材質を、金属としたものである。
【００１７】
また、他の発明は、上述の発明に加えて更に、固定用部材およびスペーサのうち少なくともいずれか一方を、アルミニウムまたはアルミニウム合金としたものである。
【００１８】
また、他の発明は、上述の各発明に加えて更に、固定用ネジを、ネジの周方向にのみ力を加えることで、螺入可能なネジとしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によると、高性能かつ高音質で再生可能である共に、振動板に対して容易に着脱可能な圧電スピーカを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の一実施の形態に係る圧電スピーカ１０について、図面を参照しながら説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一実施の形態に係る圧電スピーカ１０の分解斜視図である。図２は、圧電スピーカ１０の正面図である。図３は、図２中の圧電スピーカ１０をＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【００２２】
図１および図３に示すように、圧電スピーカ１０は、振動子となる圧電素子１２と、圧電素子１２の振動特性を調整するための振動調整部材１４，１４と、圧電素子１２の表裏両面に取り付けられるワッシャ１６，１６と、圧電素子１２を振動板２５に対して固定するためにこれらの間に介在させて用いられる固定用部材１８と、圧電素子１２を固定用部材１８に固定するための固定用ネジ２０と、から主に構成されている。
【００２３】
圧電素子１２は、その中央に貫通孔１２ａを有する円板形状を有した部材であり、その電極に印加された電圧に応じて変形する。圧電素子１２の外形寸法は、厚さ約０．３ｍｍ、直径５０ｍｍである。貫通孔１２ａの直径は、約４ｍｍとなっている。しかし、圧電素子１２の外形寸法および貫通孔１２ａの大きさは、これらの値に限定されるものではない。
【００２４】
図１および図２に示すように、圧電素子１２の表裏両面における外周部には、圧電素子１２の振動特性を調整するための振動調整部材１４，１４が接着剤等にて取り付けられている。振動調整部材１４は、ゴム等の弾性体からなるリング状の形状を有する部材である。振動調整部材１４の寸法は、内径４０ｍｍ、外径５０ｍｍ、厚さ１．５ｍｍとなっているが、これらの値に限定されるものではない。
【００２５】
また、圧電素子１２の表裏両面における貫通孔１２ａの外周部には、当該貫通孔１２ａの中心軸線と同軸上に樹脂製のワッシャ１６，１６が接着剤にて固定されている。ワッシャ１６は、圧電素子１２が後述する固定用部材１８と固定用ネジ２０によって締結される際、圧電素子１２と固定用部材１８および圧電素子１２と固定用ネジ２０との間における緩衝材としての役割を果たす。ワッシャ１６の寸法は、内径３．２ｍｍ、外径８ｍｍ、厚さ０．８ｍｍであるが、これらの値に限定されるものでない。
【００２６】
固定用部材１８は、圧電スピーカ１０を振動板２５に固定するための部材であり、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなっている。固定用部材１８は、大径となる円板状の円板部１８ａと、円板部１８ａより小径であり、当該円板部１８ａの略中央から底面１８ｃに対して垂直上方に突出する円柱状の円柱部１８ｂとを有している（図３参照）。円板部１８ａの断面形状は、図３に示すように、円柱部１８ｂが形成されている略中央部から外周部に向かって、徐々に厚さが薄くなるようなハの字状に傾斜している。また、円板部１８ａと円柱部１８ｂとの境界となる境界部１８ｄには全周に亘ってＲが形成されている。さらに、固定用部材１８には、円柱部１８ｂの先端部１８ｅから円板部１８ａの底面１８ｃを貫通するように呼び径の大きさが約３ｍｍのネジ穴１８ｆが設けられている。なお、ネジ穴１８ｆの呼び径の大きさは、上記値に限定されるものではない。固定用部材１８の寸法としては、円板部１８ａの直径の大きさが２０ｍｍ、高さが３ｍｍ、円柱部１８ｂの直径の大きさが８ｍｍ、高さが２ｍｍとなっているが、これらの値に限定されるものではない。
【００２７】
固定用ネジ２０は、呼び径約３ｍｍ、長さ８ｍｍをしたネジの頭部に六角穴２０ａを有する金属製のネジである。固定用ネジ２０は、図１に示すように、圧電素子１２に取り付けられたワッシャ１６の上方から貫通孔１２ａに挿通され、固定用部材１８のネジ穴１８ｆに螺入されることによって、圧電素子１２と固定用部材１８とを締結している。また、固定用ネジ２０の長さは８ｍｍであるため、固定用部材１８および圧電素子１２等の高さ方向の寸法を考慮すると、当該固定用ネジ２０の先端は固定用部材１８の底面１８ｃから下方に突き出ることはない。
【００２８】
また、固定用ネジ２０の頭部に形成されているネジ穴は、平面形状が略正六角形をした六角穴２０ａとなっている。そのため、固定用ネジ２０の進入および抜け方向に加重を加えることなく、周方向のみに加重を加えることで、ネジの締結作業を行うことが可能となる。したがって、振動板２５に固定用部材１８を固定した後、圧電素子１２の締結作業を行う場合、振動板２５の振幅方向に加重を加えることなく圧電素子１２を固定用部材１８に締結することが可能となる。その結果、締結作業により振動板２５が変形するのを防止できる。
【００２９】
また、圧電素子１２と固定用部材１８との接合強度が小さいと、圧電素子１２が振動した際に異常音が発生する。したがって、接合強度を大きくするために、固定用ネジ２０に加えられる加重は大きなものが要求される。また、固定用ネジ２０の替わりにプラス溝等を有するネジを用いて締結すると、締結作業時に振動板２５方向に加重がかかり、その結果、振動板２５が変形してしまう。そこで、ネジに加えられる加重を小さくし、圧電素子１２と固定用部材１８との締結力を弱め、接着剤もしくは粘着材を用いて接合強度を向上させる手段も考えられるが、当該手段を採用すると、工数が増加すると共に、圧電素子１２の剥離、離脱作業が困難となる。したがって、本実施の形態において、六角穴２０ａを有する固定用ネジ２０を採用することにより締結作業時に振動板２５が変形するのを防止している。
【００３０】
スペーサ２２は、圧電スピーカ１０を振動板２５に対して固定するための部材である。また、スペーサ２２は、厚さ１ｍｍ、かつ、１辺の長さが約２４ｍｍの正方形の平面形状をしており、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなっている。スペーサ２２は、図３に示すように、振動板２５と固定用部材１８との間に配置されると共に、アクリル系接着剤を用いて、その一方の面が振動板２５の裏面２５ａと接着され、他方の面が固定用部材１８の底面１８ｃと接着されている。
【００３１】
次に、圧電スピーカ１０の製造工程および装着工程について説明する。
【００３２】
まず、圧電素子１２の表裏両面における外周部に振動調整部材１４，１４を接着剤にて接着する。さらに、圧電素子１２の表裏両面における貫通孔１２ａの外周部に、当該貫通孔１２ａの中心軸線と同軸上となるようにワッシャ１６，１６を接着剤にて接着する。
【００３３】
次に、固定用部材１８の先端部１８ｅ側から呼び径約３ｍｍ、長さ約１２ｍｍのネジをネジ穴１８ｆに螺入させる。当該螺入は、ネジの先端が固定用部材１８の底面１８ｃから突出する寸前で止める。すなわち、ネジの先端が底面１８ｃから若干上方に位置した状態とする。
【００３４】
次に、ネジが螺入した状態の固定用部材１８を、振動板２５の裏面における所定の箇所にスペーサ２２を介して装着する。当該装着は、まず、スペーサ２２を振動板２５にアクリル系接着剤にて接着した後、当該接着されたスペーサ２２の表面に固定用部材１８の底面１８ｃをアクリル系接着剤にて接着することにより行われる。上述したように、接着の際、ネジ穴１８ｆにネジが螺入されているため、ネジ穴１８ｆに接着剤が侵入するのを防止することができる。
【００３５】
次に、装着された固定用部材１８からネジを外した後、振動調整部材１４およびワッシャ１６が取り付けられた圧電素子１２を固定用部材１８に固定用ネジ２０を用いて締結する。すなわち、固定用ネジ２０を圧電素子１２の貫通孔１２ａに上方から挿入すると共に、圧電素子１２から下方に突出した固定用ネジ２０の先端を固定用部材１８のネジ穴１８ｆに螺入させていく。固定用ネジ２０を螺入させていくと、固定用ネジ２０の先端が底面１８ｃより若干上方に位置した状態で圧電素子１２が固定用部材２０に締結される。固定用ネジ２０のネジ締め作業は、六角穴２０ａに挿入された六角レンチ等の工具を周方向に回転させることにより行われる。以上のようにして、圧電スピーカ１０が製造され、振動板２５に装着される。
【００３６】
次に、圧電スピーカ１０の剥離、離脱工程について説明する。
【００３７】
まず、固定用ネジ２０を固定用部材１８から外す。次に、ネジ穴１８ｆの深さよりも長い有効ネジ部を有するネジ若しくはセットネジ等をネジ穴１８ｆに螺入させる。さらに、ネジを螺入させ続けると、ネジの先端部がスペーサ２２の表面（固定用部材１８とスペーサ２２との接着面）に当接する。すると、ネジの進入は停止するが、さらに、ネジを回転させていくと、進入しようとするネジの推進力に反発する力が固定用部材１８に作用する。すなわち、固定用部材１８とスペーサ２２との間に、ジャッキアップ力が働く。当該ジャッキアップ力は、固定用部材１８をスペーサ２２の表面から剥離または離脱させるのに十分な力となるため、固定用部材１８はスペーサ２２から剥離または離脱する。本実施の形態の場合、振動板２５の厚さが薄いため、当該ジャッキアップ力により振動板２５が変形してしまう可能性があるため、スペーサ２２を固定用部材１８と振動板２５との間に配置している。しかし、振動板２５がジャッキアップ力に対して変形しない程度の厚さを有する場合には、スペーサ２２を配置しなくても良い。
【００３８】
以上のように構成された圧電スピーカ１０は、固定用ネジ２０を圧電素子１２の貫通孔１２ａに挿通させると共に、固定用部材１８のネジ穴１８ｆに螺入させることで圧電素子１２を固定用部材１２に締結する構成と成っている。したがって、圧電スピーカ１０の構成が単純化し、部品点数が減少する。その結果、圧電素子１２の交換を容易かつ迅速に行うことができると共に、圧電スピーカ１０のコストの削減を図ることが可能となる。
【００３９】
また、圧電スピーカ１０では、固定用部材１８および固定用ネジ２０の材質を金属としているため、固定用部材１８および固定用ネジ２０の材質を樹脂とした場合と比較して、圧電素子１２をより強い締結力にて固定用部材１８に締結することが可能となる。したがって、圧電素子１２と固定用部材１８との接触部において異常音が発生するのを有効に防止できる。
【００４０】
また、圧電スピーカ１０では、固定用部材１８およびスペーサ２２の材質をアルミニウムまたはアルミニウム合金としている。このため、圧電素子１２からの振動の伝播速度が速くなり、音質が向上する。また、固定用部材１８、スペーサ２２および振動板２５の材質が共に同じであるため、それぞれの熱膨張係数も同じ値となる。したがって、振動板２５と圧電スピーカ１０との相互間でゆがみが発生しにくくなり、音質が向上する。さらに、アルミニウムまたはアルミニウム合金は、軽量かつ安価であるため、圧電スピーカ１０の特性を向上できると共に、コストの削減を図ることが可能となる。
【００４１】
また、圧電スピーカ１０では、スペーサ２２と固定用部材１８およびスペーサ２２と振動板２５との相互間は接着剤を用いて固定されている。そのため、粘着シートを用いて固定する場合と比較して、振動板２５と固定用部材１８とをより強固に固定することが可能となり、その結果、音の伝波効率を向上することができる。
【００４２】
また、圧電スピーカ１０では、固定用部材１８のネジ穴１８ｆにネジを螺入した状態で固定用部材１８がスペーサ２２に接着されているため、ネジ穴１８ｆに接着剤が侵入するのを防止できる。したがって、ネジ穴１８ｆに接着剤が存在した状態で固定用部材１８がスペーサ２２に接着されるのを防止でき、接着強度が大きくなりすぎるのを防止できる。したがって、固定用部材１８をスペーサ２２の装着面より比較的容易に剥離または離脱させることが可能となる。
【００４３】
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明は上述の形態に限定されることなく、種々変形した形態にて実施可能である。
【００４４】
上述の実施の形態では、圧電素子１２の平面形状は円板形状を有しているが、これに限定されることなく、その平面形状を楕円形状や多角形形状としても良い。
【００４５】
また、上述の実施の形態では、スペーサ２２は、圧電スピーカ１０を振動板２５に対して固定するための部材として採用されているが、スペーサ２２を振動板２５に取り付け、振動板２５の補強材として活用いても良い。このように振動板２５を補強材として活用すると、振動板２５が容易に変形するのを防止できる。
【００４６】
また、上述の実施の形態では、ネジ穴１８ｆは、円柱部１８ｂの先端部１８ｅから円板部１８ａの底面１８ｃを貫通するように設けられているが、例えば、圧電スピーカ１０のメンテナンスが不要なほど当該圧電スピーカ１０の性能が向上した場合あるいは圧電スピ−カ１０の装着位置を変更する必要がない場合には、ネジ穴１８ｆを、底面１８ｃを貫通しない不貫通なネジ穴としても良い。
【００４７】
また、上述の実施の形態では、固定用ネジ２０は、頭部に六角穴２０ａを有する六角穴付ネジとされているが、これに限定されることなく、例えば六角頭ネジ等ネジの周方向に付加を加えることにより締結可能な他の種類のネジとしても良い。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本発明の圧電スピーカは、圧電素子を用いた広帯域再生を実現するの音響変換装置において利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】本発明の一実施の形態に係る圧電スピーカの分解斜視図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る圧電スピーカの正面図である。
【図３】図２中の圧電スピーカをＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図４】本発明に係る圧電スピーカの従来例の構成を示す分解斜視図である。
【図５】本発明に係る圧電スピーカの従来例の構成を示す側断面図である。
【符号の説明】
【００５０】
１０…圧電スピーカ
１２…圧電素子
１２ａ…貫通孔
１８…固定用部材
１８ｆ…ネジ穴
２０…固定用ネジ
２５…振動板
【図１】
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【図２】
2007104291.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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