(57)【要約】      （修正有）【課題】スルーホール電極を備える積層圧電素子であって振動板に安定して当接されるもの及び積層圧電素子を活用したスピーカユニットを提供する。【解決手段】一軸に沿って２以上の圧電素子が積層された積層圧電素子で１あって、圧電素子の間に挟置された平板状電極３１、３２の全部又は一部に通電させる１又は２以上のスルーホール電極２１、２２を備える。スルーホール電極２１、２２のうち少なくとも１は積層圧電素子１の一軸の両端のうちの一端のみから通電し他端に到達していない。また、スピーカユニットは、その積層圧電素子１を当接させた振動板によって音圧を発生する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一軸に沿って２以上の圧電素子が積層された積層圧電素子であって、
前記２以上の圧電素子の間に挟置された、若しくは、前記一軸の一端又は他端において前記圧電素子に外接した平板状電極と、
前記積層圧電素子の外部から前記平板状電極の全部又は一部に通電させる１又は２以上のスルーホール電極を備え、
前記スルーホール電極のうち少なくとも１は、前記積層圧電素子の前記一軸の両端のうちの一方のみから通電し、他方に到達していないことを特徴とする積層圧電素子。
【請求項２】
前記スルーホール電極の全てが前記他方に到達していないことを特徴とする、請求項１に記載の積層圧電素子。
【請求項３】
２の前記スルーホール電極を備え、
１の前記スルーホール電極は前記一軸の一端から奇数枚目の前記平板状電極に通電させ、
他の前記スルーホール電極は前記一軸の一端から偶数枚目の前記平板状電極に通電させることを特徴とする、請求項１又は２に記載の積層圧電素子。
【請求項４】
偶数枚の前記平板状電極を備え、
２の前記スルーホール電極はいずれも前記他方に到達しておらず、
前記一軸の一端において前記圧電素子に外接した平板状電極は前記１の前記スルーホール電極を被覆し、
前記一軸の他端において前記圧電素子に外接した平板状電極は前記他の前記スルーホール電極を被覆することを特徴とする、請求項３に記載の積層圧電素子。
【請求項５】
奇数枚の前記平板状電極を備え、
前記他の前記スルーホール電極は前記他方に到達しておらず、
前記一軸の一端において前記圧電素子に外接した平板状電極及び前記一軸の他端において前記圧電素子に外接した平板状電極は前記１の前記スルーホール電極を被覆することを特徴とする、請求項３に記載の積層圧電素子。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載の積層圧電素子を当接させた振動板によって音圧を発生することを特徴とする、スピーカユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の圧電素子が積層された積層圧電素子、及び該積層圧電素子を活用したスピーカユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
スピーカユニットは、音を記録した電気信号を増幅し、それを振動装置に供給して振動体を振動することで、可聴域の音波（単に音とも呼ぶ）を発生する。従来のスピーカユニットでは、例えば特許文献１に開示されるように、振動装置として永久磁石とボイスコイルが頻繁に用いられていた。そのような構成のスピーカユニットは、多くの部品を要し、大型化及び重量化する傾向にあった。
【０００３】
近年では、携帯電話のような小型の携帯端末の利用が増え、スピーカユニットの小型化及び軽量化が求められている。そこで、振動装置として圧電素子が採用されるようになった。しかし、振動量が小さく、大きな音量で音を発生することができない。そこで、特許文献２に開示されるような複数の圧電素子を積層してなる積層圧電素子を用いることで、振動量が大きくなり、大きな音量で音を発生することが可能になる。
【０００４】
積層圧電素子を動作させるためには、積層された圧電素子の全てに同一の電界を加えための通電が必要である。積層圧電素子の内部に圧電素子への通電には、積層された圧電素子を貫くスルーホール電極が広く用いられていた。
【０００５】
積層圧電素子を振動板に当接させてスピーカユニットを構成する場合において、スルーホール電極には以下の問題があった。積層圧電素子にスルーホール電極を設けるための加工において、積層圧電素子表面のスルーホール電極の箇所に掘削加工に起因する突起が形成されてしまう。または、スルーホールを半田コーティングすることによって突起が形成されてしまう。かかる突起は、積層圧電素子表面を振動板から遊離させてしまい、積層圧電素子の振動を振動板に伝達することの妨げとなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１５７９７２号公報
【特許文献２】国際公開第２０１３／１３３３２０号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、スルーホール電極を備える積層圧電素子であって振動板に安定して当接されるもの、及び該積層圧電素子を活用したスピーカユニット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】
【０００８】
本発明の積層圧電素子は、
一軸に沿って２以上の圧電素子が積層された積層圧電素子であって、
前記２以上の圧電素子の間に挟置された、若しくは、前記一軸の一端又は他端において前記圧電素子に外接した平板状電極と、
前記積層圧電素子の外部から前記平板状電極の全部又は一部に通電させる１又は２以上のスルーホール電極を備え、
前記スルーホール電極のうち少なくとも１は、前記積層圧電素子の前記一軸の両端のうちの一方のみから通電し、他方に到達していないことを特徴とする。
【０００９】
この特徴によれば、積層圧電素子表面を振動板から遊離させないスルーホール電極を備えることができる。
【００１０】
本発明の積層圧電素子は、
前記スルーホール電極の全てが前記他方に到達していないことを特徴とする。
【００１１】
この特徴によれば、積層圧電素子表面を振動板から遊離させるスルーホール電極のない積層圧電素子が提供される。
【００１２】
本発明の積層圧電素子は、
２の前記スルーホール電極を備え、
１の前記スルーホール電極は前記一軸の一端から奇数枚目の前記平板状電極に通電させ、
他の前記スルーホール電極は前記一軸の一端から偶数枚目の前記平板状電極に通電させることを特徴とする。
【００１３】
この特徴によれば、全ての圧電素子が１のスルーホール電極と通電する平板状電極と、１のスルーホール電極と通電する平板状電極との間に配され、圧電素子に電圧を印加することが容易である。
【００１４】
本発明の積層圧電素子は、
偶数枚の前記平板状電極を備え、
２の前記スルーホール電極はいずれも前記他方に到達しておらず、
前記一軸の一端において前記圧電素子に外接した平板状電極は前記１の前記スルーホール電極を被覆し、
前記一軸の他端において前記圧電素子に外接した平板状電極は前記他の前記スルーホール電極を被覆することを特徴とする。
【００１５】
この特徴によれば、スルーホール電極による突起が被覆され、突起のない積層圧電素子が提供される。なお、偶数枚の平板状電極は、奇数枚の圧電素子に対応するものである。
【００１６】
本発明の積層圧電素子は、
奇数枚の前記平板状電極を備え、
前記他の前記スルーホール電極は前記他方に到達しておらず、
前記一軸の一端において前記圧電素子に外接した平板状電極及び前記一軸の他端において前記圧電素子に外接した平板状電極は前記１の前記スルーホール電極を被覆することを特徴とする。
【００１７】
この特徴によれば、スルーホール電極による突起が積層圧電素子の一面のみに表れ、他面においてはスルーホール電極による突起が被覆され、突起のない積層圧電素子が提供される。なお、奇数枚の平板状電極は、偶数枚の圧電素子に対応するものである。
【００１８】
本発明のスピーカユニットは、
上述の積層圧電素子を当接させた振動板によって音圧を発生することを特徴とする。
【００１９】
この特徴によれば、積層圧電素子の振動を確実に音圧に変換するスピーカユニットが提供される。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、スルーホール電極を備える積層圧電素子であって振動板に安定して当接されるものを提供することができ、該積層圧電素子の振動を確実に音圧に変換するスピーカユニットを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、従来技術の積層圧電素子の構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の積層圧電素子の構成を示す図である。
【図３】図３は、スピーカユニットの概略構成を示す図である。
【図４】図４は、スピーカユニットの概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施例について説明する。まず、従来技術について説明する。
【００２３】
図１に、積層圧電素子の構成を示す。積層圧電素子１は、図１（Ａ）に示すように方形であっても、図１（Ｂ）に示すように円形であっても、他の形状であってもよい。
【００２４】
積層圧電素子１には、一例として２のスルーホール電極２１及び２２が設けられている。スルーホール電極２１は、図における上端から電圧を印加するものである。スルーホール電極２２は、図における下端から電圧を印加するものである。
【００２５】
図１（Ｃ）は、図１（Ａ）及び（Ｂ）におけるＳ線の断面図である。積層圧電素子１は複数（本実施例では、一例として５）の等厚の圧電素子１１，１２，１３，１４、１５が積層されてなる素子である。スルーホール電極２１及び２２は、５の圧電素子の全てを貫通している。
【００２６】
積層圧電素子１は、圧電素子の間、圧電素子１１の上端、及び圧電素子１５の下端に平板状電極３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ、３１ｃ、３２ｃを備えている。
【００２７】
スルーホール電極２１と平板状電極３１ａとは等しい電圧を印加されるが、スルーホール電極２２と平板状電極３１ａとは異なる電圧を印加される。このため、スルーホール電極２２を平板状電極３１ａで被覆することができない。積層圧電素子２２が５の圧電素子の全てを貫通しているため、スルーホール電極２２の端部の箇所の突起２２ｘが生じる。この突起が、積層圧電素子１の表面の平面形状を擾乱し、振動体への密着を阻害する。なお、図面下側においては、スルーホール電極２１の端部の箇所の突起２１ｘが、同様に振動体への密着を阻害する。
【実施例１】
【００２８】
図２に、積層圧電素子の構成を示す。積層圧電素子１は、図２（Ａ）に示すように方形であっても、図２（Ｂ）に示すように円形であっても、他の形状であってもよい。
【００２９】
積層圧電素子１には、２のスルーホール電極２１及び２２が設けられている。スルーホール電極２１は、図における上端から電圧を印加するものである。スルーホール電極２２は、図における下端から電圧を印加するものである。
【００３０】
図２（Ｃ）は、図２（Ａ）及び（Ｂ）におけるＳ線の断面図である。スルーホール電極２１及び２２が５の圧電素子の全てを貫通しておらず、スルーホール電極２１及び２２の端部の箇所の突起（図１において２１ｘ及び２２ｘで示した）が生じることがない。このため、積層圧電素子の上面の全面を平板状電極３１ａとすることができ、端部の突起２２ｘがなくなる（図２（Ａ）及び（Ｂ）参照）。また、積層圧電素子の下面の全面を平板状電極３２ｃとすることができ、端部の突起２１ｘがなくなる。積層圧電素子１の表面の平面形状が確保され、振動体への密着を確実にすることができる。
【００３１】
積層圧電素子１は複数（本実施例では、一例として５）の等厚の圧電素子１１，１２，１３，１４、１５が積層されてなる素子である。圧電素子１１，１２，１３，１４、１５は、一例として、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等のセラミックスから構成される。
【００３２】
積層圧電素子１は、圧電素子の間、圧電素子１１の上端、及び圧電素子１５の下端に平板状電極３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ、３１ｃ、３２ｃを備えている。平板状電極は、Ｃｕ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｎｉ，Ａｇ，Ａｕ，Ａｌ等の金属から構成される。
【００３３】
平板状電極３１ａ、３２ａ、３１ｂ、３２ｂ、３１ｃ、３２ｃは、圧電素子１１，１２，１３，１４、１５に電圧を印加するものであり、いかなる回線によりいかなる電圧を付与するかを任意に設計してよい。本実施例では、平板状電極３１ａ、３１ｂ、３１ｃがスルーホール電極２１に接続され、平板状電極３２ａ、３２ｂ、３２ｃがスルーホール電極２２に接続されている。圧電素子１１，１２，１３，１４、１５は、いずれも、スルーホール電極２１に接続された平板状電極とスルーホール電極２２に接続された平板状電極とに挟まれ、スルーホール電極２１とスルーホール電極２２との電位差に相当する電圧が印加される。音響信号に相当する電圧を圧電素子に印加して音圧を発生させることが容易である。
【００３４】
図３に、積層圧電素子１を活用したスピーカユニット４の概略構成を示す。スピーカユニット４は、電気信号を物理振動に変換して音を発生する装置であり、フレーム４１、振動体４２、積層圧電素子１を含んで構成される。
【００３５】
フレーム４１は、後述する振動体４２を支持する支持部材である。フレーム１０は、例えば金属、樹脂等を用いて一定の肉厚を有する角筒状に成形されている。フレーム１０の内側に振動体２０縁部を固定することで、振動体２０又は積層圧電素子３０が振動可能にフレーム１０に支持される。なお、フレーム１０の形状は任意の形状を採用してよい。
【００３６】
振動体４２は、薄肉のシート状の部材であり、振動して音を発する。振動体２０は、金属、樹脂などの適度の弾力性を有する素材を用いてフレーム４１に合わせた形状に成形される。なお、金属として、リン青銅、ステンレス、マグネシウム、アルミニウム、チタン、ベリリウム、或いはこれらの合金が例示される。また、樹脂として、ウレタン系、ポリプロピレン系、ポリエチレン系、ポリスチレン系、ポリアミド系などが例示される。
【００３７】
振動体４２は積層圧電素子１により振動される。ここで、積層圧電素子１の振動を振動体４２に伝達するため、積層圧電素子１が振動体４２に密着していることが重要である。積層圧電素子への電圧印加がスルーホール電極を介して行われる場合、スルーホール電極の端部（図１（Ｃ）における２１ｘ及び２２ｘの箇所）の突起が、かかる密着を阻害する。
【００３８】
積層圧電素子のうち、振動板に接する面は一端のみであり、他端の突起は問題とならない。以下、図１（Ｃ）における上方の面が振動体４２に当接するものとして説明する。下方の面が当接するとしても同様である。
【００３９】
本発明の積層圧電素子１によれば、スルーホール電極２２は、２２ｘの箇所に到達していない。すなわち、突起がない。積層圧電素子１を振動体４２に密着させることができ、積層圧電素子１の振動が確実に振動体４２に伝達される。
【００４０】
以上詳細に説明したように、本実施例に係る積層圧電素子１は、振動板４２への振動の伝達が確実であり、十分な音圧が確保され、音質を向上させることができる。
【実施例２】
【００４１】
実施例１において、５枚の圧電素子を積層した積層圧電素子を示した。本実施例は、４枚の圧電素子を積層した積層圧電素子を示すものである。スピーカユニットについては実施例１と同様であり、詳細な説明を省略する。
【００４２】
実施例１においては、圧電素子の枚数が奇数であり、積層圧電素子の両端の平板状電極（図２における３１ａ及び３２ｃ）は、異なる電位を与えられるものであった。圧電素子の枚数が偶数となると、積層圧電素子の両端の平板状電極（図４における３１ａ及び３１ｃ）は、同一の電位を与えられるものとなる。このため、本実施例におけるスルーホール電極の構造は、実施例１と相違するものとなる。
【００４３】
図４に、積層圧電素子の構成を示す。積層圧電素子１は、図４（Ａ）に示すように方形であっても、図４（Ｂ）に示すように円形であっても、他の形状であってもよい。
【００４４】
積層圧電素子１には、２のスルーホール電極２１及び２２が設けられている。スルーホール電極２１は、図における上端又は下端から電圧を印加するものである。スルーホール電極２２は、図における上端から電圧を印加するものである。
【００４５】
図４（Ｃ）は、図４（Ａ）及び（Ｂ）におけるＳ線の断面図である。スルーホール電極２１は４の圧電素子の全てを貫通している。両端の平板状電極３１ａ及び３１ｃを接続するためである。スルーホール電極２１の端部は平板状電極３１ａ及び３１ｃに被覆され突起２１ｘがない。これに対しスルーホール電極２２は４の圧電素子の全てを貫通していない。端部の突起２２ｘは存在するが、他端には突起がない。
【００４６】
図面上方においては端部の突起２２ｘが存在するが、下方には端部の突起が存在しない。積層圧電素子１の図面下方を振動体に密着させれば、積層圧電素子１の表面の平面形状が確保され、振動体への密着を確実にすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
スルーホール電極を備える積層圧電素子であって振動板に安定して当接されるもの、及び積層圧電素子の振動を確実に音圧に変換するスピーカユニットであり、多くの音響機器生産業者による利用が考えられる。
【符号の説明】
【００４８】
１            積層圧電素子
１１〜１５    圧電素子
２１          スルーホール電極
２２          スルーホール電極
３１          平板状電極
３２          平板状電極
４            スピーカユニット
４１          フレーム
４２          振動板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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