(57)【要約】【課題】圧電素子の電極の変色を防止するスピーカを提供すること。また、変色を防止するためのコーティングによって、良好な周波数特性を得ること【解決手段】スピーカ１は、ツイータ２０を有し、ツイータ２０は、振動板２２及び圧電素子２４を備える。圧電素子２４の外面のうち、振動板２２に接しない面をコーティング材２６で被覆する。空気による圧電素子の表面に設けられた電極の変色を防止することができる。また、コーティング材２６をエマルジョン樹脂とすることにより、ツイータ２０の周波数特性を平坦なものとすることができる。さらに、コーティング材２６を振動板２２に圧電素子２４よりも厚く塗布することで、良好な周波数特性を得ることができる。【選択図】図３
2017005556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、前記振動板に一面を当接して固定された圧電素子とを備え、
前記圧電素子の他面は、銀を含む電極であり、コーティングされたことを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記一面と前記他面との間の前記圧電素子の側面が、さらにコーティングされることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記コーティングは、エマルジョン樹脂によることを特徴とする、請求項１又は２に記載のスピーカ。
【請求項４】
前記振動板の前記圧電素子の当接する面のうち、前記圧電素子の当接しない部分の少なくとも一部が、さらにコーティングされることを特徴とする、請求項３に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記振動板の平均コーティング厚みをｔｍ、前記圧電素子の平均コーティング厚みをｔｐとするとき、ｔｍ＞ｔｐであることを特徴とする、請求項４に記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電素子を用いて音を発生するスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
オーディオスピーカは、一般的に、ツイータ及びウーハの２つのスピーカを搭載する（例えば、特許文献１。なお例えばスコーカを含んで３以上のスピーカを搭載することもある）。それぞれのスピーカは、電気信号を増幅し、可聴域の音波（単に音とも呼ぶ）をそれぞれ発生する。これらの音は互いに重なり合って、耳に届けられる。
【０００３】
従来のスピーカでは、例えば特許文献２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る。そのような構成のスピーカは、多くの部品を要し、大型化及び重量化する傾向にある。しかし、特に高音用のツイータは、小型軽量化のため、振動装置として圧電素子が採用されるようになった。
【０００４】
圧電素子は、２つの面に電極が設けられた１又は２以上の圧電部材から構成される。圧電素子の最外面の一方を振動板に当接し、他方を空気中に晒して振動板に固定される。ここで、圧電素子の他方の最外面、つまりその面に設けられた電極の表面が空気により変色する。圧電素子の電極は銀を含み（銀又は銀パラジウムが用いられることが多い）、空気中の硫化水素と反応して硫化してしまうためである。電極の表面の変色は、一般的な環境においてその電気的特性を著しく劣化させるは考えにくいが、特に環境汚染の激しい地域での長期使用では電気抵抗値が向上し、強いては音圧特性に影響を与えることも考えられる。また極端な変色は美感を損なうため好まれるものでもない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１２−７４７８０号公報
【特許文献２】特開２０１１−１００５６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、圧電素子の電極の変色を防止するスピーカを提供することを課題とする。また、変色を防止するためのコーティングによって、良好な周波数特性を得ることを副次的な課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明のスピーカは、
振動板と、前記振動板に一面を当接して固定された圧電素子とを備え、
前記圧電素子の他面は、銀を含む電極であり、コーティングされたことを特徴とする。
【０００８】
この特徴によれば、振動板に積層された圧電素子の外面のうち、空気中に晒された一面である他面がコーティングされることで、空気による圧電素子の表面の変色を防止することができる。
ここで、「銀を含む」とは、純銀又は銀を含有する合金であることを言う。
【０００９】
本発明のスピーカは、
前記一面と前記他面との間の前記圧電素子の側面が、さらにコーティングされることを特徴とする。
【００１０】
この特徴によれば、圧電素子の外面のうち、空気中に晒された一面である側面がさらにコーティングされることで、空気による圧電素子の変色を防止することができる。
【００１１】
本発明のスピーカは、
前記コーティングは、エマルジョン樹脂によることを特徴とする。
【００１２】
この特徴によれば、エマルジョン樹脂を用いて圧電素子をコーティングすることで、圧電素子が当接する振動板の振動モードが抑制されて周波数特性が緩やかになり、音質が向上する。
【００１３】
本発明のスピーカは、
前記振動板の前記圧電素子の当接する面のうち、前記圧電素子の当接しない部分の少なくとも一部が、さらにコーティングされることを特徴とする。
【００１４】
この特徴によれば、振動板のＱ値が小さくなり、周波数特性が良好になる。
【００１５】
本発明のスピーカは、
前記振動板の平均コーティング厚みをｔｍ、前記圧電素子の平均コーティング厚みをｔｐとするとき、ｔｍ＞ｔｐであることを特徴とする。
【００１６】
この特徴によれば、音圧をあまり下げずに振動板のＱ値を小さくすることができる。
ここで、「平均コーティング厚み」は、コーティング厚みの平均値であり、コーティング材の体積を被コーティング面積で除した値である。実際には全箇所を均一の厚みでコーティングすると考えられるが、不均一の厚みの場合にもコーティング厚みを定義するものである。
【発明の効果】
【００１７】
本発明のスピーカによれば、圧電素子の電極の変色を防止することが可能となる。また、良好な周波数特性を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、スピーカの概略構成を示す断面図である。（実施例１）
【図２】図２は、周波数特性を示す図である。（実施例１）
【図３】図３は、スピーカの概略構成を示す断面図である。（実施例２）
【図４】図４は、周波数特性を示す図である。（実施例２）
【図５】図５は、音圧変化を示す図である。（実施例２）
【図６】図６は、コーティング手順を示す図である。（実施例２）
【図７】図７は、コーティング厚みの測定箇所を示す図である。（実施例２）
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施例について説明する。
【実施例１】
【００２０】
図１の断面図に、本実施例に係るスピーカ１の概略構成を示す。スピーカ１は、フレーム１０、ツイータ２０及びウーハ３０を含んで構成される。
【００２１】
フレーム１０は、後述するツイータ２０（の振動板２２）及びウーハ３０を支持する支持部材である。
【００２２】
フレーム１０は、例えば金属、樹脂等を用いて、一定の肉厚及びその肉厚より小さい高さを有する円筒状に成形されている。フレーム１０には、ツイータ３０を支持する上面視円環状の溝部１２ａ、及びウーハ２０を支持する上面視円環状の溝部１２ｂが形成されている。
【００２３】
なお、フレーム１０の形状は円筒状に限らず、振動板２２，３２の形状、或いはそれらの周波数特性に応じて角筒状などの任意の形状でよい。
【００２４】
ツイータ２０は、高音を発生するツイータとして利用されるユニットであり、振動板２２及び圧電素子２４を含んで構成される。
【００２５】
振動板２２は、振動して音を発する部材である。振動板２２は、金属、樹脂などの適度の弾力性を有する素材を用いて成形され、側面をフレーム１０（の第１部１２）の溝部１２ａに嵌め入れることで、振動可能にフレーム１０に支持される。
【００２６】
圧電素子２４は、振動板２２に振動を加える。圧電素子は、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なり、それぞれ２つの面に電極が設けられた圧電部材を複数積層して構成される積層型圧電素子とする。圧電素子２４は、振動板２２の底面より若干小さい直径を有する円板状に成形され、その一面を底面に当接し、他面を空気中に晒された振動板２２に取付けられている。
【００２７】
圧電素子２４の上面は、圧電素子に電圧を印加するため、ＰＺＴ等ではなく金属製の電極である。本実施例では、電極は銀製とする。銀は、空気によって硫化し、容易に変色する。電極はコーティング材２６を用いてコーティングされている。それにより、空気中に晒された圧電素子の上面に設けられた電極が、空気により変色することを防止することができる。
【００２８】
コーティング材２６としては、エマルジョン樹脂を用いることが好ましい。エマルジョン樹脂における音速は、金属よりも小さく、通常は金属の２分の１以下である。
【００２９】
振動板２２のサイズと振動板２２における音速に基づいて共振周波数（及び反共振周波数）が存在する。コーティングがない場合にはその影響が直接に表れ、周波数特性が平坦にならない。
【００３０】
これに対し、コーティングを行った場合には、コーティング材２６における音速に基づく共振周波数（及び反共振周波数）も存在する。全体として、共振周波数が分散されて周波数特性が平坦に近づく。エマルジョン樹脂によってコーティングを行うと、振動板２２とコーティング材２６との音速が大きく相違し、共振周波数の確実な分散が得られる。また、共振周波数におけるＱ値も低下する。周波数特性が平坦になり、音質が向上する。
【００３１】
図２は、周波数特性を示す図である。本実施例のスピーカをイヤホン用の音響カプラに装着し、コーティングを行った場合（エマルジョン樹脂の硬化後）と行わない場合の周波数特性を測定した実験結果である。ここで、エマルジョン樹脂のコーティングとしては、酢酸ビニル系接着剤をスプレーによりコーティングした。硬化後の樹脂平均厚みは５０μｍである。
【００３２】
図において、コーティングを行った場合を実線で、行わない場合を破線で示す。コーティングを行った場合のほうが平坦な周波数特性となることがわかる。特にハイレゾリューションのスピーカで重視される２０ｋＨｚ以上の音域では顕著に平坦になっている。
【００３３】
なお、圧電素子２４の上面だけでなく、上面と振動板２２に当接する下面との間の側面をコーティング材によりコーティングしてもよい。それにより、空気による圧電素子の変色をさらに防止することができる。
【００３４】
ウーハ３０は、低音を発生するユニットであり、コーン３２及びコイル３４を含んで構成されるいわゆるダイナミックスピーカである。ただし、他の形態のスピーカであってもよい。また、１のウーハに限定されず、例えばスコーカを含む２以上のスピーカでもよい。要するに、本発明とは別に存在する発音部材である。
【００３５】
以上詳細に説明したように、本実施例のスピーカ１は、振動板２２及び圧電素子２４を備えるツイータ２０を有する。振動板２２に積層された圧電素子の外面のうち、空気中に晒された面がコーティングされることで、空気による圧電素子の表面に設けられた電極の変色を防止することができる。
【００３６】
また、コーティング材としてエマルジョン樹脂を用いることにより、ツイータ２０の周波数特性を良好にすることができる。
【実施例２】
【００３７】
本実施例は、振動板をコーティングするものである。圧電素子のコーティングについては実施例１と同様であり、詳細な説明を省略する。
【００３８】
図３の断面図に、本実施例に係るスピーカ１の概略構成を示す。図１と比較すると、図１におけるコーティング材２６に替えて、圧電素子上のコーティング材２６ａ及び振動板上のコーティング材２６ｂが設けられている。他は、図１と同様である。圧電素子上のコーティング材２６ａの厚みをｔｐ、振動板上のコーティング材２６ｂの厚みをｔｍとする。
【００３９】
図４は、周波数特性を示す図である。本実施例のスピーカをイヤホン用の音響カプラに装着し、コーティングを行った場合（エマルジョン樹脂の硬化後）と行わない場合の周波数特性を測定した実験結果である。
【００４０】
図において、コーティングを行わない場合を細破線で、ｔｐ＝４０μｍ、ｔｍ＝２１μｍのコーティングを行った場合を太破線で、ｔｐ＝２１μｍ、ｔｍ＝４０μｍのコーティングを行った場合を実線で示す。コーティングを行わない場合には２０ｋＨｚ以上の音域で非平坦である周波数特性が、コーティングによって平坦になるが、ｔｐ＝４０μｍ、ｔｍ＝２１μｍのコーティングを行った場合よりも、ｔｐ＝２１μｍ、ｔｍ＝４０μｍのコーティングを行った場合がさらに平坦となっている。
【００４１】
ｔｍ＞ｔｐとすることの効果は、以下のように説明できる。振動板２２（圧電素子２４、コーティング材２６を含む全体）のＱ値は、
【数１】
2017005556.tif 000003
で表される。ここでｒは機械抵抗、ｓは弾性コンプライアンス、ｍは質量である。コーティングを行うことによってｒが大きくなりＱ値を小さくすることができる。振動源である圧電素子２４の機械抵抗を大きくすることは、音響（振動）の伝達のため必ずしも好ましくない。振動板２２の機械抵抗を大きくするほうが好ましい。このことが、周波数特性としても表われている。
【００４２】
図５は、音圧変化を示す図である。ｔｐ＝２１μｍを保ち、ｔｍを変化させてｔｐ／ｔｍと２０ｋＨｚにおける音圧変化を示したものである。図において、縦軸の目盛は１ｄＢ単位である。ｔｐ／ｔｍが極めて小さい（ｔｍが極めて大きい）場合については測定していないが、３ｄＢ以上の音圧低下は好ましくないので、ｔｐ／ｔｍ＜１、すなわちｔｍ＞ｔｐとすることが好ましい。
【００４３】
以下、ｔｍ＞ｔｐとするコーティングを行う手順、及び平均コーティング厚みの測定について説明する。上述の実験に用いたものである。図６は、コーティング手順を示す図である。まず、（Ａ）のように、圧電素子と振動板の全体にスクリーン印刷によってエマルジョン樹脂を塗布する。この時点では、ｔｍ＝ｔｐとなる。その後、（Ｂ）のように振動板のみにスクリーン印刷によってエマルジョン樹脂を塗布する。これにより、ｔｍを大きくすることができる。
【００４４】
図７は、コーティング厚みの測定箇所を示す図である。平均コーティング厚みを近似的に求めるため、振動板については図に黒丸で示す１２点、圧電素子については図に白丸で示す１３点に、極薄の塗料を塗り、レーザ測長器により測定した。
【００４５】
以上詳細に説明したように、本実施例のスピーカ１は、振動板２２に圧電素子２４よりも厚いコーティングを施すことにより、特に高音における良好な周波数特性を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
圧電素子の電極の変色が防止され、周波数特性の良好なスピーカであり、多くの音響機器生産業者及び個人による利用が考えられる。
【符号の説明】
【００４７】
１    スピーカ
１０    フレーム
１２ａ  溝部
１２ｂ  溝部
２０    ツイータ
２２    振動板
２４    圧電素子
２６    コーティング材
２６ａ  コーティング材（圧電素子上）
２６ｂ  コーティング材（振動板上）
３０    ウーハ
３２    コーン
３４    コイル
【図１】
2017005556.tif 000004
【図２】
2017005556.tif 000005
【図３】
2017005556.tif 000006
【図４】
2017005556.tif 000007
【図５】
2017005556.tif 000008
【図６】
2017005556.tif 000009
【図７】
2017005556.tif 000010