(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の金属製振動板に圧電セラミック素子が接合されてなる圧電振動子の前記金属製振動板の周縁部が絶縁ケースに支持され、
前記絶縁ケースに支持された前記圧電振動子の一方の側方に前気室が形成され、また前記圧電振動子の他方の側方に後気室が形成された圧電発音器において、
前記圧電振動子の中央部に前記共振周波数を調整するためのマス部材が取付けられて前記周波数特性が調整されており、
前記マス部材は、硬化した状態で弾性を有する接着剤を用いて前記圧電振動子の上に接合されており、
前記絶縁ケースは、絶縁樹脂製の第１のケース半部及び第２のケース半部が組合わされてなる二つ割りの絶縁ケースからなり、
前記第１のケース半部は、前記金属製振動板を露出させる開口部を備えた底壁部と該底壁部の外周部を囲むように該外周部から延びる周壁部とを有しており、
前記第２のケース半部は、板状の底壁部と該底壁部から延びる周壁部とを有しており、 前記第１のケース半部の前記周壁部と前記第２のケース半部の前記周壁部とが嵌合されて前記絶縁ケースが構成され、
前記第１のケース半部及び前記第２のケース半部のそれぞれの前記周壁部の前記内壁部には、前記第１のケース半部及び前記第２のケース半部のそれぞれの前記周壁部が互いに嵌合された状態で、前記金属製振動板の周縁部を受け入れる溝部を形成する第１及び第２のテーパ部がそれぞれ前記内壁部に沿って一体に形成され、
前記第１及び第２のテーパ部は、前記溝部が前記絶縁ケースの中心部に向かって開口し且つ前記中心部に向かうに従って広がるように傾斜していることを特徴とする圧電発音器。
【請求項２】
板状の金属製振動板に圧電セラミック素子が接合されてなる圧電振動子の前記金属製振動板の周縁部が絶縁ケースに支持され、
前記絶縁ケースに支持された前記圧電振動子の一方の側方に前気室が形成され、また前記圧電振動子の他方の側方に後気室が形成され、
前記圧電振動子の振動に基づく一次共振周波数及び二次共振周波数と、前記前気室から得られる共鳴と、前記後気室から得られる共鳴とが重なって周波数特性が定まり、
前記圧電振動子のみの構成から得られる前記二次共振周波数が、予め定めた上限周波数よりも高くなるほど前記金属振動板の直径寸法が小さい圧電発音器において、
前記圧電振動子の中央部に共振周波数調整用の板状のマス部材が取付けられ、
前記マス部材が取付けられた前記圧電振動子から得られる前記二次共振周波数を前記予め定めた前記上限周波数に近付けるように低くして、前記周波数特性を調整するように前記マス部材の質量及び形状寸法が定められており、
前記マス部材は、硬化した状態で弾性を有する接着剤を用いて前記圧電振動子の上に接合されており、
前記絶縁ケースは、絶縁樹脂製の第１のケース半部及び第２のケース半部が組合わされてなる二つ割りの絶縁ケースからなり、
前記第１のケース半部は、前記金属製振動板を露出させる開口部を備えた底壁部と該底壁部の外周部を囲むように該外周部から延びる周壁部とを有しており、
前記第２のケース半部は、板状の底壁部と該底壁部から延びる周壁部とを有しており、 前記第１のケース半部の前記周壁部と前記第２のケース半部の前記周壁部とが嵌合されて前記絶縁ケースが構成され、
前記第１のケース半部及び前記第２のケース半部のそれぞれの前記周壁部の前記内壁部には、前記第１のケース半部及び前記第２のケース半部のそれぞれの前記周壁部が互いに嵌合された状態で、前記金属製振動板の周縁部を受け入れる溝部を形成する第１及び第２のテーパ部がそれぞれ前記内壁部に沿って一体に形成され、
前記第１及び第２のテーパ部は、前記溝部が前記絶縁ケースの中心部に向かって開口し且つ前記中心部に向かうに従って広がるように傾斜していることを特徴とする圧電発音器。
【請求項３】
直径寸法が１４ｍｍ以下の円板状の金属製振動板に圧電セラミック素子が接合されてなる圧電振動子の前記金属製振動板の周縁部が絶縁ケースに支持され、
前記絶縁ケースに支持された前記圧電振動子の一方の側方に前気室が形成され、また前記圧電振動子の他方の側方に後気室が形成され、
前記圧電振動子の振動に基づく一次共振周波数及び二次共振周波数と、前記前気室から得られる共鳴と、前記後気室から得られる共鳴とが重なって周波数特性が定まる圧電発音器において、
前記圧電振動子の中央部に共振周波数調整用の板状のマス部材が取付けられ、
前記マス部材の質量及び形状寸法の設定により、前記マス部材が取付けられた前記圧電振動子から得られる二次共振周波数が調整されて前記周波数特性が調整されており、
前記マス部材は、硬化した状態で弾性を有する接着剤を用いて前記圧電振動子の上に接合されており、
前記絶縁ケースは、絶縁樹脂製の第１のケース半部及び第２のケース半部が組合わされてなる二つ割りの絶縁ケースからなり、
前記第１のケース半部は、前記金属製振動板を露出させる開口部を備えた底壁部と該底壁部の外周部を囲むように該外周部から延びる周壁部とを有しており、
前記第２のケース半部は、板状の底壁部と該底壁部から延びる周壁部とを有しており、 前記第１のケース半部の前記周壁部と前記第２のケース半部の前記周壁部とが嵌合されて前記絶縁ケースが構成され、
前記第１のケース半部及び前記第２のケース半部のそれぞれの前記周壁部の前記内壁部には、前記第１のケース半部及び前記第２のケース半部のそれぞれの前記周壁部が互いに嵌合された状態で、前記金属製振動板の周縁部を受け入れる溝部を形成する第１及び第２のテーパ部がそれぞれ前記内壁部に沿って一体に形成され、
前記第１及び第２のテーパ部は、前記溝部が前記絶縁ケースの中心部に向かって開口し且つ前記中心部に向かうに従って広がるように傾斜していることを特徴とする圧電発音器。
【請求項４】
前記圧電セラミック素子が接合されている前記金属製振動板の面と反対側の面の中央部に前記マス部材が接着されている請求項１，２または３に記載の圧電発音器。
【請求項５】
前記マス部材は円板形状を有していて、前記金属振動板とほぼ同心的に配置されている請求項４に記載の圧電発音器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、前気室と後気室の共鳴を利用して所望の周波数特性を得ようとする圧電発音器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
前気室と後気室の共鳴を利用して所望の周波数特性を得る圧電発音器では、圧電振動子の振動に基づく共振周波数と、前気室から得られる共鳴と、後気室から得られる共鳴とが重なって周波数特性が定まる。圧電振動子は、板状の金属製振動板に圧電セラミック素子が接合されて構成され、圧電振動子の金属製振動板の周縁部が絶縁ケースに支持されている。図１１に概略的に示すように、前気室１０３は絶縁ケース１０１に支持された圧電振動子１０２の一方の側方に形成され、また後気室１０４は圧電振動子１０２の他方の側方に形成される。一般的には、図１１に示すように、絶縁ケース１０１の内部が圧電振動子１０２で仕切られて前気室１０３と後気室１０４の両方が形成される場合が多いが、電子機器の内部に収納されて電子機器のケースと圧電発音器の絶縁ケースが組み合わされた状態ではじめて前気室と後気室の両方が形成される場合もある。
【０００３】
圧電振動子１０２の振動により得られる周波数特性（音圧−周波数）は、図１２に示すように、一次共振周波数のピークＰ1 と二次共振周波数のピークＰ2 とを有している。圧電振動板の直径寸法が大きい場合（例えば２０ｍｍの場合）には、前気室１０３から得られる共鳴は図１２の二次共振周波数よりも高い周波数領域に音圧のピークを有するように放音孔１０５の面積を設定しており、また後気室１０４から得られる共鳴は二次共振周波数よりも低い周波数領域に音圧のピークを有するように放音孔１０６の面積が設定されている。そして圧電振動子１０２のみから得られる周波数特性と前気室１０３及び後気室１０４からの共鳴とが重なって圧電発音器の周波数特性が定まる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
例えば図１３は、日本の通信機械工業会が電話機の通話品質について制定した受話器の標準規格の受話周波数特性である。電話機の受話器に圧電発音器が用いられる場合には、この受話周波数特性を満たすことが要求される。この標準規格によると、１０００Ｈｚにおける音圧を０ｄＢとした場合に、３００Ｈｚ〜３４００Ｈｚの周波数領域で、受話器の周波数特性が許容限界（下限）Ｄと許容限界（上限）Ｃの間の許容範囲内に入ることを要求している。しかしながら圧電振動子（圧電振動板）の直径寸法が小さくなればなるほど、二次共振周波数は高くなる傾向がある。そのため小形化の要求に応じて、圧電振動子の直径即ち金属振動板の直径寸法を小さくしていくと、二次共振周波数が３４００Ｈｚ以上になってしまい、結果として圧電発音器の周波数特性の高い周波数領域の音圧が低下して、前述の標準規格を満たさなくなってしまう。そこで前気室または後気室の放音孔の数または寸法を調整することにより、周波数が高い領域の音圧を上げることを試みたが、十分な結果を得ることはできなかった。
【０００５】
本発明の目的は、周波数が高い領域における周波数特性の調整が可能な圧電発音器を提供することにある。
【０００６】
本発明の他の目的は、圧電振動子の直径寸法が小さくなった場合において、周波数が高い領域における周波数特性の調整が可能な圧電発音器を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の目的は、二次共振周波数を調整することにより、周波数が高い領域における周波数特性の調整が可能な圧電発音器を提供することにある。
【０００８】
本発明の別の目的は、二次共振周波数を調整するために、圧電振動子に接着剤を用いてマス部材を取付けた場合に、音圧の低下を防止できる圧電発音器を提供することにある。
【０００９】
本発明の別の目的は、圧電振動子にマス部材を取付けて効果的に二次共振周波数を調整できる圧電発音器を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明が改良の対象とする圧電発音器は、板状の金属製振動板に圧電セラミック素子が接合されてなる圧電振動子の金属製振動板の周縁部が絶縁ケースに支持され、絶縁ケースに支持された圧電振動子の一方の側方に前気室が形成され、また圧電振動子の他方の側方に後気室が形成された構造を有している。
【００１１】
本発明においては、金属振動板の中央部に共振周波数を調整用するためのマス部材を取付けて周波数特性を調整する。本発明においては、マス部材を金属振動板に取付け、二次共振周波数を低周波数側に移動させることにより、周波数が高い領域における周波数特性を改善する。本発明は、特に圧電振動子のみの構成から得られる二次共振周波数が、予め定めた上限周波数よりも高くなるほどに金属振動板の直径寸法が小さい場合（例えば金属振動板の直径寸法が１４ｍｍ以下の場合）に効果的である。前述の通り、金属振動板の直径寸法がある程度大きい場合には、放音孔の数及び寸法を調整することにより、周波数特性の調整は簡単に行える。しかしながら金属振動板の直径寸法が小さくなってくると、放音孔の数及び寸法の調整だけでは、周波数が高い領域における音圧の低下を改善することは難しい。そこで発明者は、周波数が高い領域における音圧の低下の原因となっている二次共振周波数を変えることにより（低い周波数にシフトすることにより）、音圧の低下を改善または調整することを考えた。
【００１２】
振動板の一次共振周波数（ｆ）は、ｆ＝（１／２π）（１／ｍｃ）1/2 の式により表すことができる。ここでｍは等価質量であり、Ｃはコンプライアンスある。二次共振周波数はこの一次共振周波数に付随して表れる。等価質量とは、振動板の質量そのものではなく、振動する際に実際に振動に関与する質量であり、振動板の支持構造または支持条件等によって等価質量は変わる。またコンプライアンスＣは、振動体の軟らかさを示す定数であり、Ｃが大きくなるほど振動板が軟らかいことを意味する。二次共振周波数を下げる（低い周波数側にシフトする）ためには、ｍまたはＣを大きくすればよい。しかしながらＣを大きくするといっても、あまりＣを大きくすると、振動板を支持することも、また形を維持することもできなくなる。現実には、圧電振動子の金属振動板の厚みはほとんど限界に近い状態まで小さくなっており、更に金属振動板のＣ（軟らかさ）を増大することには無理がある。そこで発明者は、ｍ（等価質量）を増加することにより二次共振周波数を下げることを考えた。ｍ（等価質量）を増加させる簡単な方法は、金属振動板の厚みを増加させて、金属振動板の質量を増加させることである。しかしながらこのようにしてｍを増加させると、逆にＣが小さくなってしまうので、結果的には二次共振周波数を下げることは難しい。そこで本発明では、マス部材を圧電振動子に取付けることにより、ｍ（等価質量）を増加させることにした。そして本発明では、軽くてしかも小さいマス部材で最も効果的にｍ（等価質量）を増加させるために、圧電振動子の中央部にマス部材を配置することにした。中央部にマス部材を配置しない場合には、マス部材の質量が重くなるため結果的にマス部材の寸法が大きくなって、振動板のＣが小さくなるので好ましくないが、マス部材を圧電振動子の中央部に配置すればこのような問題が生じることはない。
【００１３】
本発明によれば、圧電振動子の中央部にマス部材を配置することによって等価質量を増加させて、二次共振周波数を低い周波数側にシフトすることにより、周波数特性の高い周波数領域における音圧の低下を防止して、周波数が高い領域における周波数特性の調整が可能になる。
【００１４】
マス部材の形状は任意であるが、薄形化のためには、マス部材を板状にするのが好ましい。通常金属振動板は円板状であるから、マス部材も円板形状にして、金属振動板とほぼ同心的に配置するのが理想的である。このようにするとマス部材の質量及び寸法を最小にして、周波数特性を調整できる。具体的には、マス部材の質量及び形状寸法の設定により、圧電振動子から得られる二次共振周波数を調整して周波数特性を調整するのであるが、マス部材が取付けられた圧電振動子から得られる二次共振周波数を予め定めた上限周波数に近付けるように、マス部材の質量及び形状寸法を設定すれば、マス部材の質量を最小にして効果的に周波数特性を調整することができる。予め定めた上限周波数とは、用途に応じて自ずと定まる所定以上の音圧を必要とする周波数の上限である。前述の通信機械工業会の受話周波数特性の標準規格に合わせるように周波数特性を調整する場合であれば、上限周波数である３４００Ｈｚがこの予め定めた上限周波数となる。したがって、この場合には、二次共振周波数が３４００Ｈｚに近付けるようにマス部材の質量及び形状寸法を設定すればよい。そして前気室の共鳴周波数を上限周波数よりやや低くなるように放音孔の数及び寸法による調整を併用するのは勿論である。
【００１５】
マス部材を圧電振動子の圧電セラミック素子の上に接合する場合には、接着剤として硬化した状態で弾性を有するシリコンゴム系の接着剤を用いる。これはマス部材が圧電振動子の変形を疎外しないようにするためである。もし接着剤として、硬化後にほとんど弾性を示さない接着剤を用いると、マス部材の存在によって圧電セラミック素子の動きまたは変形が疎外されて、十分な振動が発生しなくなって音圧が低下するおそれがある。圧電セラミック素子が接合されている金属製振動板の面と反対側の面の中央部にマス部材を接着する場合も同様で、この場合にも接着剤として硬化した状態で弾性を有する接着剤を用いると、金属振動板のコンプライアンスが小さくなるのを防止できる効果がある。特にマス部材を圧電セラミック素子が接合されている金属製振動板の面と反対側の面に接着すると、圧電セラミック素子を配置する側のケースの厚み寸法を小さくできる。
【００１６】
なお金属振動板の周縁部は金属振動板の実質直径を実質的に減少させない支持構造により絶縁ケースに支持するのが好ましい。なぜならば金属振動板の実質直径を実質的に減少すると、その分だけ更にマス部材の等価質量を増大させることが必要になるからである。
【００１７】
マス部材は、金属振動板のコンプライアンスをできるだけ小さくしないように、できるだけ軟質のものを用いるのが好ましい。しかしながらある程度の質量を得ようとすると、どうしても金属板を用いることになるが、その場合には鉄・ニッケル合金等のように安価でしかもできるだけ比重の大きいものを用いるのが好ましい。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態の一例を図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の実施の形態の一例の圧電発音器（または圧電スピーカ）を内部に配置した携帯電話の受話器の概略部分断面図であり、図２は図１で用いる本発明の実施の形態の一例の圧電変換器の概略断面図である。なお図２においては、理解を容易にするため、各部の厚みを誇張して描いている。
【００１９】
この電話の受話器は、図１に示すようにハウジング１に該ハウジング１と組合わされて圧電発音器を構成する圧電変換器２が取付けられた構造を有している。ハウジング１はハウジング本体３の内壁部に圧電変換器取付用の嵌合部（突出部）４を一体に有している。この突出部４は円筒状をなしており、圧電変換器２の位置決め用突起半部７ｆが嵌合される切欠凹部４ａを有している。また、ハウジング本体３には、突出部４によって囲まれた内側部分に１ヶ以上の放音孔３ａ…が形成されている。突出部４の内周にはリング状スペーサ５が配置されている。突出部４には、位置決め用突起半部７ｆと切欠凹部４ａとが嵌合された状態でリング状スペーサ５を介して圧電変換器２の表側ケース６の端部が嵌合されている。具体的には、表側ケース６の開口部６ｃがハウジング本体３に形成した放音孔３ａ…と対向するように、即ち開口部６ｃがハウジング本体３の壁部によって覆われるように、圧電変換器２は突出部４に嵌合されている。この状態でハウジング本体３の壁部と圧電変換器２の圧電振動子８との間に前気室Ｒ1 が構成される。
【００２０】
圧電変換器２は、図２に詳細に示すように、第１のケース半部を構成する表側ケース６に第２のケース半部を構成する裏側ケース７が嵌合されて構成される二つ割りの収納ケース（絶縁ケース）を有しており、この収納ケースの内部には、電気信号に応じて振動する圧電振動子８が収納されている。なお本実施例では、表側ケース６と裏側ケース７の嵌め合わせ部からの空気漏れを防ぐために、嵌め合わせ部を溶着等により接合している。表側ケース６は、図２及び図３（Ａ）〜（Ｃ）に詳細に示すように、底壁部６ａとこの底壁部６ａの外周部を囲むようにこの外周部から延びる周壁部６ｂとを有しており、ガラス入りのＰＰＯ樹脂からなる絶縁樹脂材料により一体成形されている。なお図３（Ａ）〜（Ｃ）は、表側ケース６の平面図、断面図及び裏面図である。底壁部６ａには、圧電振動子８の金属製振動板８ａを部分的に露出させる円形の開口部６ｃが形成されている。開口部６ｃの径寸法は、電話器の組立作業時に指が金属製振動板８ａに触れない程度に小さくすると共に共鳴を生じさせない程度に大きくしている。また底壁部６ａの外周部には、直方体の形状を有する位置決め用突起半部６ｄが一体に設けられている。周壁部６ｂは、切欠部６ｅを有するほぼ円筒形状を有している。切欠部６ｅは、位置決め用突起半部６ｄと対応する位置に形成されている。また、切欠部６ｅは、表側ケース６に裏側ケース７が嵌合された状態で、リード線１０ａ，１０ｂを導出する隙間を形成するためのものであり、最終的にはその内部は封止剤１１により封止される。周壁部６ｂの内壁には、開口部６ｃ寄りの位置に周方向に連続して延びる環状のリブ６ｆが一体に形成されている。このリブ６ｆの内壁部の外面には傾斜面即ち第１のテーパー部６ｇが形成されている。この第１のテーパ部６ｇは開口部６ｃから離れるに従って径方向外側に向かって広がる（即ち拡径する）向きに形成されている。
【００２１】
第２のケース半部を構成する裏側ケース７は、図２及び図４（Ａ）〜（Ｃ）に詳細に示すように、円板状の底壁部７ａとこの底壁部７ａの縁部７ａ1 を残すように底壁部７ａから立ち上がって延びる周壁部７ｂとを有しており、表側ケース６と同様にガラス入りのＰＰＯ樹脂からなる絶縁樹脂によって一体成形されている。なお図４（Ａ）〜（Ｃ）は、裏側ケース７の平面図、断面図及び裏面図である。底壁部７ａには、漏洩孔７ｃが形成されている。この漏洩孔７ｃは底壁部７ａの中心部に形成されており、漏洩孔７ｃの裏側ケース７の内側に位置する一端の開口部には、漏洩孔７ｃを覆うように制動布９が接合または貼り付けられている（図２）。また底壁部７ａの表側ケース６に対向する内面には、補強用リブ７ｄが形成されている。この補強用リブ７ｄは格子状に形成されており、裏側ケース７の強度を高められるような形状及び寸法を有している。また底壁部７ａの外周には、位置決め用突起半部７ｆが形成されている。この位置決め用突起半部７ｆは、２つの直方体の突出片７ｆ1 ，７ｆ2 と、底壁部７ａに連続する板状部７ｆ3 とから構成されている。表側ケース６に裏側ケース７が嵌合された状態で表側ケース６の位置決め用突起半部６ｄは、突出片７ｆ1 ，７ｆ2 に挟まれた状態で位置決め用突起半部７ｆに嵌合される。なお、表側ケース６に裏側ケース７が嵌合された状態でリード線１０ａ，１０ｂが圧電変換器２から外部に導出する隙間が位置決め用突起半部６ｄと板状部７ｆ3 との間に形成される。また板状部７ｆ3 には、リード線１０ａ，１０ｂの導出と封止剤の注入とが容易に行え、且つ突出片７ｆ1 ，７ｆ2 の底壁部７ａへの取付強度を高められるような半円弧状の切り込み７ｆ4 が形成されている。
【００２２】
また周壁部７ｂは、切欠部７ｇを有するほぼ円筒状を有している。この切欠部７ｇは、位置決め用突起半部７ｆと対応する位置に形成されている。切欠部７ｇは、表側ケース６に裏側ケース７が嵌合された状態で、リード線１０ａ，１０ｂを導出する隙間を形成し、その内部には、シリコンゴム系の接着剤からなる封止剤１１が充填される。周壁部７ｂの内壁部の外面には傾斜面即ち第２のテーパ部７ｈが形成されている。この第２のテーパ部７ｈは、表側ケース６の第１のテーパ部６ｇと同様に、底壁部７ａから離れるに従って径方向外側に向かって広がる（即ち拡径する）向きに形成されている。
【００２３】
絶縁ケースは、図２に示すように、周壁部６ｂの端面６ｂ1 が裏側ケース７の縁部７ａ1 と接触するように表側ケース６及び裏側ケース７のそれぞれの周壁部６ｂ，７ｂが嵌合されて構成されている。このように、周壁部６ｂ，７ｂが互いに嵌合された状態で、絶縁ケースの周壁の内壁部には溝Ｇが形成される。この溝Ｇは、絶縁ケースの内側に（中心部に向かって）開口し、即ち中心部に向かうに従って広がり且つ絶縁ケースの周壁に沿って延びて圧電振動子８の金属製振動板８ａの周縁部を受け入れる横断面形状がほぼＶ字形の溝部である。周壁部６ｂ，７ｂの内壁部の形状（または第１及び第２のテーパ部の形状）は、このような溝部Ｇを形成するようそれぞれ構成されている。
【００２４】
圧電振動子８は、図５（Ａ）及び（Ｂ）の概略図に示すように板状の金属製振動板８ａとこの金属製振動板８ａの外周部に第１の電極部８ａ1 を残すように金属製振動板８ａの上に設けられた圧電セラミック素子８ｂと、この圧電セラミック素子８ｂの上に設けられたマス部材８ｃとから構成されている。なお、図５（Ａ）は圧電振動子８の断面概略図であり、図５（Ｂ）は、圧電振動子８の概略平面図である。金属製振動板８ａは鉄・ニッケル合金からなる厚み０．０３ｍｍ、直径１４ｍｍの円形の金属板により構成されている。圧電セラミック素子８ｂは、圧電セラミック８ｂ1 と該圧電セラミック８ｂ1 の両面にそれぞれ設けられた接合電極層８ｂ2 及び非接合電極層８ｂ3 とから構成されており、０．０５ｍｍの厚みと１１．３ｍｍの直径とを有している。接合電極層８ｂ2 は金属製振動板８ａと電気的に接続されるように接合している。第１の電極部８ａ1 及び非接合電極層８ｂ3 には、それぞれリード線１０ａ，１０ｂが半田付けにより接続されており、圧電振動子８は第１の電極部８ａ1 及び非接合電極層８ｂ3 間に与えられる電気信号に応じて振動する。
【００２５】
マス部材８ｃは、鉄・ニッケル合金からなる厚み０．１ｍｍ、直径５．６ｍｍの円形の金属板により形成されており、金属製振動板８ａとほぼ同心的に配置されるように接着剤により非接合電極層８ｂ3 に接合されている。マス部材８ｃの接合に用いる接着剤は、マス部材８ｃが圧電振動子８の変形を疎外しないように、硬化した状態で弾性を有するものを用いるのが好ましく、この例では、シリコンゴム系の接着剤を用いた。マス部材８ｃは、圧電振動子８の二次共振周波数を調整して圧電発音器の周波数特性を調整する役割を果しており、圧電振動子８から得られる二次共振周波数を予め定めた上限周波数に設定できる質量及び形状を有している。この例では、金属製振動板８ａの直径を１４ｍｍにすることにより４０００Ｈｚになった圧電振動子８の二次共振周波数を３４００Ｈｚ（通信機械工業会が制定した標準規格の上限の周波数）になるようにマス部材８ｃの質量を２０ｍｇに設定した。
【００２６】
この圧電振動子８は、マス部材８ｃが収納ケースの内側（裏側ケース７側）に向くように第１及び第２のテーパ部（溝部Ｇを囲む壁部）６ｇ，７ｈに対して固定されている（図２）。
【００２７】
上記の構成で組み立てた場合、金属製振動板８ａの周縁部と第１及び第２のテーパ部６ｇ，７ｈとの接触状態は図６〜図８に示した状態のいずれかまたは各状態が混在した状態になっている。これは絶縁ケース及び金属製振動板の加工精度と材料の膨脹、収縮等によって発生する寸法誤差に基づくものである。設計上は図８の状態になるように各部の寸法を決定している。
【００２８】
図６に示す接触状態では、金属製振動板８ａの周縁部は、溝部Ｇとの間に僅かな隙間を形成するように溝部Ｇに受入れられており、図６及び図７に示す接触状態では、金属製振動板８ａの周縁部は、溝部Ｇと接触して溝部Ｇに受入れられている。図７に示す例では、表側ケース６の第１のテーパ部６ｇの拡径した端部６ｇ1 と裏側ケース７の第２のテーパ部７ｈの拡径した端部７ｈ1 とは金属製振動板８ａの厚み分だけ離れており、端部６ｇ1 と端部７ｈ1 との間には、周壁部６ｂの第１のテーパ部６ｇに連続する接触内壁部６ｈが露出している。また図８に示す例では、表側ケース６の第１のテーパ部６ｇの拡径した端部６ｇ1 と裏側ケース７の第２のテーパ部７ｈの拡径した端部７ｈ1 とが接触している。実際には、金属製振動板８ａは金属であり、テーパ部は樹脂により形成されているため、金属製振動板８ａの角部はテーパ部に食い込んだ状態になっている。
【００２９】
図６に示す接触状態では、金属製振動板８ａの周縁部と第１のケース半部６の内壁部６ｇ及び第２のケース半部７の内壁部７ｈと間には、金属製振動板の表面側に位置する空間（前気室Ｒ1 ）と裏面側に位置する空間（後気室Ｒ2 ）との連通を阻止する気密シール部（絶縁樹脂溶融硬化部）Ｋが形成されている。また図６及び図７に示す接触状態では、金属製振動板８ａの周縁部と第１のケース半部６の内壁部６ｇと間に、前気室Ｒ1 と後気室Ｒ2 との連通を阻止する気密シール部（絶縁樹脂溶融硬化部）Ｋが形成されている。気密シール部Ｋは、第１のテーパ部６ｇのＰＰＯ樹脂を溶かす溶剤（例えばジクロロメタン）によって第１のテーパ部６ｇの壁部を溶かした後に、溶剤が気化して無くなることによって形成される。
【００３０】
次に本実施例の圧電変換器と、マス部材８ｃを設けずその他は本実施例と同じ構造を有する比較例の圧電変換器を作り、各圧電変換器を図１に示すようにハウジング１に取り付けて圧電発音器を構成してその周波数特性を調べた。図９は、各圧電発音器の音圧と圧電振動子の周波数との関係を示している。本図においてＡ，Ａ1 及びＡ2 は本発明の圧電発音器の特性曲線，一次共振のピーク及び二次共振のピークを示しており、Ｂ，Ｂ1 及びＢ2 は比較例の圧電発音器の特性曲線，一次共振のピーク及び二次共振のピークを示している。本図より、比較例の圧電発音器では、二次共振周波数が通信機械工業会が制定した標準規格の上限（３４００Ｈｚ）を超えているのが分る。これに対してマス部材８ｃを設けた本発明の圧電発音器では、二次共振周波数を３４００Ｈｚにできるのが分る。
【００３１】
図１０は、各圧電発音器の感度と圧電発音器の周波数（振動に基づく一次共振周波数及び二次共振周波数と、前気室から得られる共鳴と、後気室から得られる共鳴とが重なって定まる周波数）との関係と、通信機械工業会が定めた受話器の周波数特性の許容範囲とを併せて示している。本図においてＡ及びＢは本発明及び比較例の圧電発音器の特性曲線を示しており、Ｃ及びＤは上限及び下限の許容限界を示している。本図より、比較例の圧電発音器では、二次共振周波数が３４００Ｈｚを超えているため、３００〜３４００Ｈｚの周波数領域で圧電発音器の周波数が下限の許容限界を下回るのに対してマス部材８ｃを設けた本発明の圧電発音器では、二次共振周波数が３４００Ｈｚに近付けるため、圧電発音器の周波数を許容範囲内にできるのが分る。
【００３２】
なお、本実施例では、マス部材を圧電振動子の圧電セラミック素子の上に接合したが、圧電セラミック素子が接合されている金属製振動板の面と反対側の面の中央部にマス部材を接合してもよい。なおこの場合にも接着剤として硬化した状態で弾性を有する接着剤を用いると、金属振動板のコンプライアンスが小さくなるのを抑制できる効果がある。また、このようにマス部材を接着して圧電セラミック素子を後気室側に配置し、マス部材を前気室側に配置すればマス部材の厚みを厚くして、マス部材の径を小さくすることができ、コンプライアンスが小さくなるのを抑制できる。
【００３３】
また、本実施例では、溶剤または接着剤を用いて気密シール部Ｋを形成したが、気密シール部は必ずしも形成しなくてもよい。
【００３４】
【発明の効果】
本発明によれば、圧電振動子の中央部にマス部材を配置することによって等価質量を増加させて、二次共振周波数を低い周波数側にシフトすることにより、周波数特性の高い周波数領域における音圧の低下を防止して、周波数が高い領域における周波数特性の調整が可能になる。そのため、所望の音質を維持した状態で、圧電振動子の径寸法を小さくして、圧電発音器の小形化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施の形態の一例の圧電発音器を内部に配置した携帯電話の受話器の概略部分断面図である。
【図２】  本発明の実施の形態で用いる圧電変換器の一例の概略断面図である。
【図３】  （Ａ）〜（Ｃ）は、図２の圧電変換器に用いる表側ケースの平面図、断面図及び裏面図である。
【図４】  （Ａ）〜（Ｃ）は、図２の圧電変換器に用いる裏側ケースの平面図、断面図及び裏面図である。
【図５】  （Ａ），（Ｂ）は、本発明の実施の形態の一例で用いる圧電振動子の断面図及び平面図である。
【図６】  圧電振動子と第１及び第２のテーパ部との固定部分の拡大図である。
【図７】  圧電振動子と第１及び第２のテーパ部との別の固定部分の拡大図である。
【図８】  圧電振動子と第１及び第２のテーパ部との更に別の固定部分の拡大図である。
【図９】  各圧電発音器の音圧と周波数との関係を示す図である。
【図１０】  各圧電発音器の感度と周波数（振動に基づく一次共振周波数及び二次共振周波数と、前気室から得られる共鳴と、後気室から得られる共鳴とが重なって定まる周波数）との関係を示す図である。
【図１１】  従来の圧電発音器の概略部分断面図である。
【図１２】  従来の圧電変換器の音圧と周波数との関係を示す図である。
【図１３】  通信機械工業会が定めた受話器の受話周波数特性の標準基準を示す図である。
【符号の説明】
２  圧電変換器
６  表側ケース（第１のケース半部）
６ａ  底壁部
６ｂ  周壁部
６ｃ  開口部
６ｇ  第１のテーパー部
７  裏側ケース（第２のケース半部）
７ａ  底壁部
７ｂ  周壁部
７ｈ  第２のテーパ部
８  圧電振動子
８ａ  金属製振動板
８ｂ  圧電セラミック素子
８ｃ  マス部材
Ｇ  溝部
Ｋ  気密シール部（絶縁樹脂溶融硬化部）
【図１】
0003970360.tif 000002
【図２】
0003970360.tif 000003
【図３】
0003970360.tif 000004
【図４】
0003970360.tif 000005
【図５】
0003970360.tif 000006
【図６】
0003970360.tif 000007
【図７】
0003970360.tif 000008
【図８】
0003970360.tif 000009
【図９】
0003970360.tif 000010
【図１０】
0003970360.tif 000011
【図１１】
0003970360.tif 000012
【図１２】
0003970360.tif 000013
【図１３】
0003970360.tif 000014