JPH03228500A - 圧電型発音体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、圧電型発音体、特にカード型のような薄型機
器に搭載を可能とする圧電型発音体に関する。

〔技術環境〕

近年の圧電型発音体は、通信機器の小型・薄型化にとも
なって、より小さく薄くさせる要求が生じてきており、
カード型機器として、カード型電話やカード型ポケット
ベルへ搭載できる性能が必要となってきている。

発音体としては、圧電型の他に電磁型があるが、電磁型
では、高い音圧レベルが得られる反面、ドライブ電流は
大きく、消費電力も大きくなり、カード型機器のような
小さな電池しか搭載できないものでは消費電力の面から
この利用には問題があり、圧電型の利用が強く望まれる
ものであった。

また、人間が聞く音として不快でない音は、高い周波数
より低い周波数の音が望まれ、さらに単音よりメロディ
−（単一周波数音をチョッピングする疑似音でない）の
発生が可能なものなどポケットベルでも低周波・広帯域
の発音体が望まれるようになってきた。

〔共通的技術〕

一般に、圧電型発音体は、金属板等の支持板に圧電材を
接着しておき、圧電材に電界を加えることで支持板との
関係からたわみ変形を生じさせるもので、電界を交番電
圧で与えることで支持板のたわみ方向が交互に変化し、
これが振動となって音を生じさせるものである。

このような圧電型発音体では、振動板の直径が小さくな
ると共振周波数が高くなり、振動板の厚みを薄くするこ
とで共振周波数を低くすることができる。

しかし、振動板の厚みを５０μｍ以下と薄くしても、接
着部との関係から必然的に音圧レベルが小さくなってし
まい、従来の単純な構造では音圧レベルや周波数帯域な
ど所望の性能が得られないものであった。

このようなことから、直径の小さな振動板でも低周波化
が可能な構造として、特願昭６２−１８８１９４、特願
昭６２−１８８１９５、特願昭６２−３３８０４６号公
報では、振動板を構成する支持板の周辺固定部の近傍に
両面交互の溝を形成した溝形成支持や圧電材接着部直下
に溝を形成して圧電材の接着が中心部と外周部の２点で
行われる構造とした振動板が示されている。

〔従来の技術〕

従来の一例について図面を参照して説明する。

第６図は、振動板を５０μｍに薄クシ、振動板の周辺部
を弾性接着剤で固定した市販圧電型発音体の音圧の周波
数特性であり、ドライブ電圧をＩ　Ｖ　ＲＭＳ　、距離
を３Ｏｃｔ１１としたときの特性である。

この特性から明らかなように低周波域での音圧レベルは
小さくポケットベルに搭載できる性能にはほど遠い状態
であった。

振動板を構成する支持板の周辺部に溝を形成した溝形成
支持での振動板を用いたものは、振動板の外周部に形成
した溝が支持部の自由度を高めることになり、振動板の
共振周波数は、第７図に不すように溝の深さが支持板厚
の３１５では溝の無い構造に比較して１／２以下へ低く
できる。

また、圧電材直下に設けた溝は、圧電材の変位を生じさ
せる主要部分が支持板に直接接着されないため、圧電材
が薄くなっても接着による変位の低下が生じなくなり、
低周波化に必要な薄い振゛動板構造でも音圧レベルの低
下がなくなった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述した溝形成支持による振動板構造によって、溝のな
い従来構造の振動板より大幅な低周波化と高い音圧レベ
ルが得られることが明らかとなっていたが、振動板だけ
の特性（振動板だけで両面を開放状態としたもの）では
、発音可能な周波数帯域が狭く、音質の良いメロディ−
発生は実現しない。

このようなことから振動板だけでなく、この振動板に放
音孔を持つ前気室や漏洩孔を持つ背気室を付加して特性
を改善するが、背気室に形成する漏洩孔は、バッフル板
で連間しないと放音孔から出る音と干渉してしまい特性
が良くならない。そこで、漏洩孔からの音が放音孔の音
に干渉しな℃）ようにするための構造としてケース内の
空間が背気室の３倍程度必要と成るため、発音体を利用
する側での実装上の設計が必要であり、自由空間となる
ような部分での利用では充分な特性が得られないという
欠点があった。

〔課題を解決するための手段〕

第１の発明の圧電型発音体は、両面に電極が形成された
圧電材を接着した振動板をこの両面から固定体のキャビ
ティーを構成する気室形成板で挟み込み振動板の両面に
前気室及び背気室を形成した圧電型発音体であって、固
定体の外周部に接して第３の気室があり、振動板の外形
に一致した段差を有する固定体と振動板を固定するため
の気室形成板でなり、背気室には漏洩孔を持ち、前気室
には放音孔を持つと共に、この漏洩孔が前記固定体の外
周部に接して形成される前記第３の気室に接続されてい
る。

第２の発明の圧電型発音体は、第３の気室が多孔質部室
で埋められている。

第３の発明の圧電型発音体は、圧電材を接着する支持板
が周辺固定部近傍に両面交互の溝を形成した溝形成支持
板でなる。

〔実施例〕

次に、本発明の一実施例について、図面を参照して詳細
に説明する。

第１図（ａ）〜（ｄ）は、本発明の圧電型発音体の分解
斜視図であり、圧電材１１を接着した溝形成支持の振動
板１２は、支持直径で上下貫通した固定体１３に設けた
振動板１２の外形となる段差部分１４に落し込まれる。

また、この固定体１３には、振動板１２を固定するリン
グ１５の外側に第３の気室を構成する溝１６を形成し、
さらに、この溝１６は、リング１５の一部にスリット１
７を設けることで振動板の一方の面（ここでは背気室と
なる）に接続されており、これらの上から振動板１２を
支持直径で押さえる凸部１８（スリット１７の位置に一
致したスリット１９を持つ）が形成された背気室形成板
２０が接着固定される。また、振動板の反対面（ここで
は前気室となる）には前気室形成板２１が接着固定され
る。

次に、本発明での具体的形状とこの特性について説明す
る。

第２図（ａ）、（ｂ）は、第１図（ａ）　〜（ｄ）で示
した溝形成支持による振動板の形状であり、圧電材１１
の外周部と支持固定部２２で囲まれる部分に両面交互の
リング上の溝２３を形成し、溝の深さを支持板厚みＴ１
の３１５程度となるようにエツチング加工によって形成
したもので、圧電材１１の直径を９．３＋ａｍ、支持固
定部の直径を１２關としこの間に４本の溝を均等に配置
した。

第３図は、本発明の圧電型発音体を厚さ４關のカード型
ポケットベルへ搭載するために設計した断面形状を示す
ものであり、外径は１８ｍ＋ａ口、振動板１２は直径１
２１ａｍで固定され、背気室３１の高さを０．５ｍｍ１
前気室３２の高さを１．９＋＋ｍ（固定体の段差形成部
分１．０ｍｍと前気室形成板の接着部分高さ　０．９寵
）とした。

さらに背気室形成板１４には高さ０．５龍のリング状の
凸部１８があり、この凸部１８と振動板１２を固定する
ためのリング１５には幅２．３＋ｍのスリットが形成さ
れることで漏洩孔３３が形成され、同時に第３の気室３
４が形成される。

また、振動板１２の反対面に位置する固定体１３の外周
部には高さ０．９寵で幅２．５ｍｍの放音孔３５を形成
した。このような形状によって発音体全体の高さは３　
ａｍとなり、厚さ４　ｍｍのカード型ポケットベルに搭
載できるようになった。

第４図は、第３図に示した１３１０厚さ３罷の音圧特性
を示すものであり、縦軸に音圧レベル、横軸に周波数を
とり、ドライブ電圧をＩＶＲＭ８、測定距離を３０ｃｍ
としたときの特性である。一般に振動板の背面側で開放
となっている発音体の音圧特性はバッフルの有無によっ
てその特性が大きく変化してしまうが、本発明の圧電型
発音体では漏洩孔が固定体１３に形成された溝１６によ
る第３の気室３４に接続され、この第３の気室が密閉さ
れていることによって漏洩孔からの音は第３の気室へ出
るだけであるため放音孔からの音に干渉することはなく
、特性を悪化させることはない。

このため実際に、この発音体を組み込む時は、放音孔３
５の向きは自由で良く、実装形態が限定されることはな
い。

このとき漏洩孔から第３の気室を見た必要な空間は背気
室の容積の３倍以上（本例では１７０ｍｍ’　　）あれ
ば特性に影響はなく、本例の１７關口とΦ１３ｍｍで囲
まれた部分１９０ｍ−で充分確保できる。

このような構成によって得た圧電型発音体は、背気室に
漏洩孔をもたせ、この漏洩孔を第３の気室に導き、この
第３の気室を密閉することで低周波広帯域を実現したも
ので、このとき振動板を固定する構造として、固定体に
段差を持たせ背気室形成板で挟み込むことによって発音
体としての全体の高さを低くしている。

なお、上記実施例では背気室形成板で振動板を固定して
いるが、固定体自体に背気室形成板までを一体形成して
おき、前気室形成板で振動板を固定しても良く、また放
音孔の方向もカードの端面方向に向いたものに限定され
ることはなく、放音孔をカードの面方向に向けたもので
も、漏洩孔からの音は第３の気室で密閉されているため
放音孔からの音と漏洩孔からの音が干渉することはなく
、低周波・広帯域の特性が得られる。

この場合にも、発音体としての全体の高さは低く、カー
ド実装可能な薄型発音体となる。

一方、ここで用いた振動板には溝形成支持の振動板を用
いているが溝形成パターンは第２図（ａ）、（ｂ）で示
した４本の溝だけに限定されることはなく、所望の周波
数帯域に合わせて溝の深さ、溝の幅、溝のピッチ等を測
定し、さらに特性変化を直視しなから背気室形成板に形
成する漏洩孔の開口面積や前気室に形成する放音孔の開
口面積を変化させることで容易に最適形状を見いだすこ
とは可能である。

さらに、振動板も溝形成支持板に限定されることはなく
、従来の薄い金属板に圧電材を接着した単純な振動板で
も漏洩孔からの音が放音孔からの音に干渉しないように
できる。

また前記実施例では、固定体の外周部に設けた第３の溝
を単なる空洞としているが、この第３の溝に多孔質の物
質を埋め込むことで、第３の気室の容積を小さくするこ
とができ、この結果、発音体全体の大きさを小さくでき
ることになる。さらに、第３の気室は固定体の外周部に
限定されることはなく、発音体の高さが高くても良い場
合には第５図に示すように第３の気室５１を背気室５２
の背面に設けても良く、この場合には第３の気室の容積
を背気室の容積の３倍以上に設定グれば背気室による低
周波・広帯域化の効果は得られ、同時に漏洩孔側か密閉
となっているため自由空間中に置いて使用することが可
能となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明の圧電型発音体によれば、溝
形成支持の振動板を用いることで共振周波数の低周波化
が実現しており、この振動板の両面に放音孔を有する前
気室及び漏洩孔を有する背気室を形成し、さらに漏洩孔
からの音を背気室容積の３倍以上確保した第３の気室に
導くことで漏洩孔からの音を密閉することができ、放音
孔からの音と干渉することがなくなる。この結果、従来
の同一サイズの圧電型発音体に比し低周波・広帯域特性
が得られると共に、発音体を取り付ける形態は自由とな
り、バッフルなどケースの特別な設計は不用となるとい
う効果がある。

例えば、１８ｍｍ口、厚さ３１の薄型タイプとしても２
〜３．８ｋＨ２の約１オクターブの広帯域特性となって
おり、第６図で示した従来構造（単に振動板の厚みを５
０μｍと薄くシ、振動板の周辺部を弾性接着剤で固定し
た構造の市販品）の特性に比して、低周波・広帯域が得
られることが明かとなる。また、気室形成の構造が固定
体に段差を設けることで、振動板の固定と気室形成を同
時に行っているため発音体としての全体の厚みは薄く、
カード型機器に内蔵可能な発音体とすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の一実施例を示す分解斜
視図、第２図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の振動
板の構造を示す上面図および断面図、第３図は本発明の
一実施例での圧電型発音体の気室構造を示す断面図、第
４図は第３図の気室構造での音圧の周波数特性を示すグ
ラフ、第５図は本発明の圧電型発音体の別の実施例を示
す気室構造の断面図、第６図は振動板の厚みを５０μｍ
と薄クシ、周辺部を弾性接着剤にて固定した従来の圧電
型発音体の音圧の周波数特性を示すグラフ、第７図は溝
形成支持の溝の深さと共振周波数の関係を有限要素法に
よって計算した特性を示すグラフである。 １１・・・圧電機、１２・・・振動板、１３・・・固定
体、１４・・・段差、１５・・・リング、１６・・・第
３の気室の溝、１７・・・スリット、１８・・・凸体、
１９・・・スリット、２０・・・背気室形成板、２１・
・・前気室形成板。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. １．両面に電極が形成された圧電材を接着した振動板を
   この両面から固定体のキャビティーを構成する気室形成
   板で挟み込み振動板の両面に第１の前気室及び第２の背
   気室を形成した圧電型発音体において、固定体の外周部
   に接して第３の気室があり、振動板の外形に一致した段
   差を有する固定体と振動板を固定するための気室形成板
   でなり、背気室には漏洩孔を持ち、前気室には放音孔を
   持つと共に、この漏洩孔が前記固定体の外周部に接して
   形成される第３の気室に接続されている圧電型発音体。
2. ２．第３の気室が多孔質部室で埋められている請求項１
   記載の圧電型発音体。
3. ３．圧電材を接着する支持板が周辺固定部近傍に両面交
   互の溝を形成した溝形成支持板でなる請求項１記載の圧
   電型発音体。