JPH06233387A - 圧電発音体及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 湾曲化されている被取付部材の湾曲面に対応
して有効振動面積の拡大を図った圧電発音体及びその製
造方法を提供することを目的とする。 【構成】 湾曲面を成す被取付部材（支持板４）上に設
置すべき圧電発音体（２）であって、前記被取付部材の
幅に対応する辺部（６１、６２、６３、６４）を持つと
ともに、前記湾曲面に対応して厚み方向に湾曲化させて
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電気信号を音響振動に
変換して発音する圧電セラミック素子等を用いた圧電発
音体及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】圧電素子を用いた圧電発音体は、圧電材
料が持つピエゾ作用を利用して電気信号を音響信号に変
換する電気音響変換手段である。この圧電発音体は、他
の電気音響変換手段に比較して構造が簡単、小型、軽量
等の特徴に加えて、電気信号を直接音響振動に変換でき
るために信頼性が高いという特徴を持っており、小型ス
ピーカやブザー等の発音体として広く使用されている。
そして、ブザーとしての圧電発音体には、例えば、腕時
計のアラーム手段としての用途がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この圧電発
音体は小型軽量とはいえ、音響発生手段としての機能を
果たす上で、適当な音響出力を得るためにある程度の面
積が必要である。腕時計では、ケース自体が小さく、そ
の設置空間は極めて狭い。また、ケースが矩形状で厚さ
方向に湾曲している場合にはその設置空間はより狭小化
し、窮屈なものとなる。

【０００４】また、従来、圧電発音体は平板状に形成す
ることが技術的な常識であり、そうすることが音響出力
を得る上で得策とされてきた。また、圧電材料にセラミ
ック等の焼結体が用いられており、この種の圧電材料が
脆く、それを湾曲状に形成し又は加工することは不可能
であると考えられてきた。

【０００５】しかしながら、腕時計のように、発音手段
の設置空間に限りがある場合には、その空間の形態に適
応させること、その空間内で最大の音響出力を得ること
が必要である。

【０００６】そこで、本発明は、このような課題を解決
するために提案されたものであり、湾曲化されている被
取付部材の湾曲面に対応して有効振動面積の拡大を図っ
た圧電発音体及びその製造方法を提供することを目的と
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の圧電発音体は、
図１に例示するように、湾曲面を成す被取付部材（支持
板４）上に設置すべき圧電発音体（２）であって、前記
被取付部材の幅に対応する辺部（６１、６２、６３、６
４）を持つとともに、前記湾曲面に対応して厚み方向に
湾曲化させたことを特徴としている。

【０００８】また、湾曲面を成す被取付部材（支持板
４）に取り付けられる圧電発音体の製造方法であって、
円板状を成す振動板（６）の上に円板状を成す圧電体
（８）を固着し、その上に電極（１０）を形成する工程
と、前記振動板、圧電体及び電極からなる積層体（１
２）を前記被取付部材の形状に対応して切断するととも
に、湾曲成形させる工程とを備えたことを特徴としてい
る。

【０００９】

【作用】圧電発音体を設置すべき被取付部材は湾曲化さ
れており、その上面、即ち、湾曲面が圧電発音体の設置
空間である。そこで、本発明では、圧電発音体の形状を
被取付部材に対応する辺部を持つとともに、湾曲面に対
応して厚み方向に湾曲化させたことにより、平面形状及
び厚み方向の形状に特徴を持っている。

【００１０】即ち、その平面形状は有効振動面積を拡大
し、音響特性に寄与する。被取付部材上の設置空間に平
板状の圧電発音体を設置することを仮定した場合、他の
実装部品等の設置空間との兼ね合いから、当然、圧電発
音体は、形状的な制約を受けることになる。しかし、小
径の圧電発音体では充分な音響出力が得られないおそれ
があり、実用的ではない。そこで、被取付部材の幅に対
応した辺部としたことで、その有効振動面積が拡大し、
しかも、円形の圧電発音体に近い形状となるから、音響
特性も円形のものと同等となる。

【００１１】また、厚み方向の湾曲化は、設置面積の狭
小化に寄与する。圧電発音体は、その構造上、薄く、設
置空間の占有率は極めて小さいものである。被取付部材
の湾曲面に対応した形状、即ち、厚み方向に湾曲させた
ことで、被取付部材上の厚み方向の空間占有率は非常に
小さくなる。

【００１２】そして、本発明の圧電発音体の製造方法で
は、圧電発音体を形成した後、被取付部材の形態に対応
して切断及び湾曲成形することに特徴がある。圧電発音
体は、振動板、圧電体及び電極の積層体であり、焼結体
である圧電体が振動板と電極とによって機械的に保護さ
れている。そこで、この三層構造を成す積層体を圧電体
の機械的な許容範囲で曲げることで、被取付部材の湾曲
面に対応して湾曲化することができる。圧電体は脆く、
機械的な曲げには馴染まないものであるが、薄い圧電体
ではある程度の機械的な曲げが可能である。特に、振動
板と電極によってサンドイッチ構造を成す積層体では湾
曲化が可能であり、その湾曲状態を保持させることがで
きるのである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明を図面に示した実施例を参照し
て詳細に説明する。

【００１４】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の圧電
発音体の第１実施例を示し、（Ａ）はその平面図、
（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。この圧電発音
体２は、例えば、腕時計ケースの裏蓋等の被取付部材と
して湾曲した支持板４に取り付けられている。この支持
板４は、長方形状の金属板であり、装着する腕に適合さ
せるために湾曲化している。その上面がケースの内側で
あり、上面が圧電発音体２の設置面である。

【００１５】圧電発音体２は、第１の電極として真鍮板
等で形成された振動板６を備えている。この振動板６
は、支持板４が長方形を成すことから、その平行辺部に
対応して平行した第１の辺部６１、６２を備えていると
ともに、各辺部６１、６２に直交方向側の第２の辺部６
３、６４を外側に凸となる円弧状としたものである。ま
た、振動板６は、上面側が凸となるように支持板４の曲
率に合わせた湾曲面を成している。

【００１６】この振動板６の上面には板状を成す圧電体
８が接着剤を以て固着されている。この圧電体８には、
例えば、チタン酸鉛とジルコン酸鉛の２成分系セラミッ
クを焼結した薄い焼結体が用いられる。そして、この圧
電体８も、振動板６の辺部６１、６２に対応した辺部を
持ち、他の辺部は辺部６３、６４と同心円状を成す円弧
状としたものである。圧電体８を振動板６より小さくし
ているのは、振動板６の振動機能を高めるためである。

【００１７】また、圧電体８の上面には、第１の電極で
ある振動板６に対向する第２の電極１０が設置されてい
る。この電極１０は、例えば、導電性の高い導電ペース
トを塗布した後、その焼付けにより一様に形成されてい
る。

【００１８】このような圧電発音体によれば、湾曲面を
持つ被取付部材である湾曲した支持板４上に密着させる
形態で取り付けて設置することができ、支持板４上の狭
い設置空間において、広い有効振動面積を取ることがで
きるので、充分な音響振動出力を得ることができる。支
持板４に対する振動板６の取付けは、接着剤又は超音波
溶接等の固着手段を以て、２箇所ないし数箇所のスポッ
ト的な固着でよい。このような固着形態を取ることが、
振動板６の振動能力を損なうことがなく、音響出力を得
る上で都合がよい。

【００１９】そして、この圧電発音体２では、振動体６
が円弧状を成す辺部６３、６４を以てその面積の拡大が
図られるとともに、圧電体８の面積及び形状も、円形の
圧電発音体と等価な形状を成していることから、円形の
ものと同様の音響特性が得られ、音響効率も良好であ
る。

【００２０】例えば、図２に示すように、支持板４上に
破線で示す円形の振動板６０及び圧電体８０を持つ圧電
発音体２０を設置した場合に比較し、この実施例の圧電
発音体２の有効振動面積は２倍程度になっており、優れ
た振動特性とともに音響出力の増強を図ることができ
る。

【００２１】次に、図３は、本発明の圧電発音体の第２
実施例を示している。第１実施例では、振動板６の辺部
６１、６２に圧電体８及び電極１０の対応する辺部を一
致させているが、図３に示すように、振動板６の辺部６
１、６２に対し、圧電体８の辺部８１、８２を僅かに後
退させ、また、電極１０の辺部１０１、１０２も圧電体
８の辺部８１、８２から僅かに後退させてもよい。この
ようにすれば、電極１０と振動板６との間の電気的な絶
縁が取り易い利点がある。

【００２２】次に、図４の（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明
の圧電発音体の第３実施例を示している。第１実施例及
び第２実施例では、振動板６の辺部６３、６４は円弧状
として圧電体８より突出させているが、この実施例で
は、振動板６、圧電体８及び電極１０を支持板４の幅に
対応して直線状を成す第１の辺部６５、６６及び第２の
辺部６７、６８を以て正方形とすることにより、有効振
動面積を拡大させたものである。このような構成によっ
ても、第１ないし第２実施例と同様に有効振動面積を拡
大でき、正方形を成す圧電発音体２の音響出力は円形の
ものと同等の音響振動が得られ、充分な音響出力を取り
出すことができる。また、この実施例では、支持板４の
表面に振動板６を露出させない点で支持板４上に他の部
品等の設置空間を確保できる利点がある。

【００２３】次に、図５及び図６は、本発明の圧電発音
体の製造方法の第１実施例を示している。

【００２４】図５の（Ａ）に示すように、真鍮板をプレ
ス加工して円形を成す振動板６を形成する。この上面に
予め焼結した円板状を成す圧電体８を適当な弾性を持つ
接着剤で貼り付けた後、圧電体８より僅かに小径の電極
１０を導電ペーストの塗布及び焼付け等の方法で形成し
て積層体１２を形成する。圧電体８は例えば、チタン酸
鉛とジルコン酸鉛の２成分系セラミックを焼結して形成
する。接着剤に適当な弾性を持つものを用いることで、
圧電体８に作用する曲げ応力を緩和することができる。

【００２５】この積層体１２は、腕時計の裏蓋等の被取
付部材の形状に対応させるため、図５の（Ｂ）に示すよ
うに、切断する。この切断は、レーザカッタ等の切断手
段を用いて行なう。この結果、積層体１２は、前記実施
例に示したように、平行する辺部６１、６２に対して直
交方向の辺部６３、６４が円弧状となる。

【００２６】この圧電発音体２は被取付部材が持つ厚み
方向の形状、即ち、その湾曲面に対応する曲面状を成す
成形型１４、１６を以て成形する。成形型１４には、被
取付部材に対応した湾曲凸面１８が形成され、また、成
形型１６側には、被取付部材に対応する湾曲凹面２１が
形成され、この湾曲凹面２１には被形成物である積層体
１２の上面側の突部に対応して、圧電体８に過度の応力
を加えないための逃げ部としての階段状を成す凹部２２
が形成されている。このような成形型１４、１６の間に
積層体１２を挟み込み、固定した形成型１４に対して矢
印Ｐで示すよ方向に成形型１６を下降させて加圧するこ
とにより、積層体１２を湾曲させ、図６の（Ｂ）に示す
圧電発音体２が得られる。

【００２７】この圧電発音体２は、図６の（Ｂ）に矢印
Ｑで示すように、支持板４の表面に接着剤や超音波溶接
等の固着手段を用いて固定することにより、図１に示す
ような発音体が得られる。この固定箇所は、振動板６の
自由振動を確保するため、振動体６の縁部に２箇所ない
し数箇所を設定する。

【００２８】このような製造方法によれば、円形に近い
形状を持つ圧電発音体を形成し、それを被取付部材の形
態に対応して取り付けることができ、圧電体８を損傷す
ることもない。信頼性の高い圧電発音体２を実現でき、
湾曲した被取付部材に密着させる形態で実装でき、設置
空間の有効利用及び狭小化を図ることができる。

【００２９】次に、図７は、本発明の圧電発音体の製造
方法の第２実施例を示している。第１実施例では、円形
の圧電発音体２の一部を切断して平行を成す辺部６１、
６２を形成したが、図７に破線で示すように、圧電発音
体２の振動板６、圧電体８及び電極１０の積層部分を残
して直線状を成す第１の辺部６５、６６及び第２の辺部
６７、６８からなる正方形ないし矩形状に切断し、この
切断の後、図６の（Ａ）に示す方法で湾曲成形し、支持
板４の湾曲面に固定するようにしてもよい。

【００３０】なお、被取付部材と振動板との固定には、
接着剤やスペーサを介在させて振動板と被取付部材との
間に振動板の自由振動を許容するための空間を設定して
もよい。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電発音
体によれば、湾曲した被取付部材上に適合させることが
でき、設置空間の狭小化、有効振動面積の拡大及び音響
出力の増大を図ることができる。

【００３２】また、本発明の圧電発音体の製造方法によ
れば、湾曲面を成す被取付部材に対応した湾曲面を成
し、かつ、設置空間の狭小化、有効振動面積の拡大及び
音響出力の増大を図った圧電発音体を容易に製造するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の圧電発音体の第１実施例を示す図であ
る。

【図２】本発明の圧電発音体と従来の圧電発音体との比
較を示す図である。

【図３】本発明の圧電発音体の第２実施例を示す平面図
である。

【図４】本発明の圧電発音体の第３実施例を示す平面図
である。

【図５】本発明の圧電発音体の製造方法の第１実施例を
示す平面図である。

【図６】本発明の圧電発音体の成形及び被取付部材への
固定を示す図である。

【図７】本発明の圧電発音体の製造方法の第２実施例を
示す平面図である。

【符号の説明】

２ 圧電発音体 ４ 支持板（被取付部材） １０ 電極 １２積層体 ６１，６２，６３，６４ 辺部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 湾曲面を成す被取付部材に取り付けられ
   る圧電発音体であって、 前記被取付部材の幅に対応する辺部を持つとともに、前
   記湾曲面に対応して厚み方向に湾曲化させたことを特徴
   とする圧電発音体。
2. 【請求項２】 湾曲面を成す被取付部材に取り付けられ
   る圧電発音体の製造方法であって、 円板状を成す振動板の上に円板状を成す圧電体を固着
   し、その上に電極を形成する工程と、 前記振動板、圧電体及び電極からなる積層体を前記被取
   付部材の形状に対応して切断するとともに、湾曲成形す
   る工程と、 を備えた圧電発音体の製造方法。