JPH0678397A - 圧電発音体 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧電発音体における振動板の共振作用による
音圧レベルの変動を抑えて、使用音声帯域においてフラ
ットな音圧特性が得られるようにする。 【構成】 圧電発音体５０は、一方が全面開口された断
面が略凹形状の収納ケース５１と、薄板状振動板６２の
一方の主面６２ａに薄板状圧電素子６１が固着されると
ともに該振動板６２の周辺部６２ｂが前記収納ケース５
１内部に固定された圧電振動板６０と、前記圧電振動板
６０の少なくとも一主面上に固着された共振抑制部材７
０と、を有し、圧電振動板の使用音声帯域での共振作用
による音圧レベルの変動を共振抑制部材７０が抑制する
ように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電話機に適用されるこ
とにより、音声信号と電圧値との変換を行うように構成
された圧電振動板が収納された圧電発音体に関し、さら
に詳細には、前記圧電発音体の周波数ー音圧特性におけ
る共振作用による音圧レベルの急激なピークの発生を抑
えてフラットな周波数ー音圧特性が得られるように改良
を加えた新規な圧電発音体に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の高度情報化時代を反映して、各種
通信手段も多様化の一途をたどっており、殊に電話器等
においても多種多様の機能を有するものが開発され、特
に室内等における通話場所に限定が加えられないよう
に、送受話部と電話器本体とが分離独立されて無線通信
により音声を送受するように構成された無線電話器、所
謂コードレステレホンの普及には目を見張るものがあ
る。さらには屋外にても自由に持ち運び可能で電話回線
が利用できる携帯電話の需要も拡大の一途である。

【０００３】前記コードレステレホンや携帯電話におい
ては、送受話器と電話器本体が接続線にて接続されたも
のに比較して、音声を無線信号に変換するための電子回
路機能及び電源部等を送受話器に内蔵するとともに、該
送受話器本体を小型薄型に構成する必要がある。

【０００４】これに対応すべく、電磁作用を利用した電
磁スピーカに代わって、前記送受話器における送話部及
び受話部を小型、薄型にて構成することの可能な圧電効
果を利用した圧電要素が利用されている。

【０００５】前記圧電要素が適用された圧電発音体の従
来例を、図４を参照することにより説明する。

【０００６】圧電発音体１０において、強誘電体等に圧
力または張力等を印加すると分極が発生して端面に静電
荷を生じる圧電効果或いは電界を印加すると機械的応力
を生じる電歪効果を有する圧電素子２１は、ＰＺＴ（チ
タン酸ジルコン酸鉛）磁器等の強誘電体セラミックスを
材質として薄円板状に形成されている。

【０００７】該圧電素子２１の両主面には、例えば銀等
の電気伝導性の良好なる電極２３ａ、２３ｂが膜状に塗
着形成されている。

【０００８】前記電極が形成された圧電素子２１は、真
鍮あるいはＳＵＳ（ステンレス）等を材質として該圧電
素子２１よりも大径であって薄円板状に形成された振動
板２２の振動板主面２２ａに、一方の電極２３ｂを介在
して固着されることにより圧電振動板２０が構成されて
いる。

【０００９】この際、前記圧電振動板２０における圧電
素子２１に被着された他方の電極２３ａの一端部及び前
記振動板２２の一端部には、外部との電気的信号の授受
を行うための絶縁被覆導線２５ａ、２５ｂが半田２４
ａ、２４ｂにより固定されるとともに、例えば該圧電振
動板２０のハウジング基体となる収納ケース１１の開口
部分を覆う収納蓋１２に配設された外部接続端子２６
ａ、２６ｂに半田接続されているものとする。

【００１０】ここに上記収納蓋１２は圧電発音体１０の
構成要素ではなく、一般に圧電発音体としては収納蓋を
有しそれ自体として開口部分を閉塞して成るもの（カプ
セル構造）、および収納蓋を有さず取付の対象たる送受
話器本体に開口部分を当接して閉塞されるもの（半開放
構造）の双方が含まれる（本例は収納蓋を有するカプセ
ル構造の圧電発音体である）。また前記絶縁被膜導線の
外部への導出方法は上記例に限らず用途・実装方法に応
じた導出方法があり、例えば収納ケースの側壁等に貫通
配設されているものもある。

【００１１】前記収納ケース１１は、アルミニウムまた
は合成樹脂等を材質として、環状または多角状を有する
側壁と、一方が全面開口された圧電振動板２０の収納取
付のための収納用開口部１３と、該収納用開口部１３に
相対した開口相対壁部１９と、を有することにより断面
が略凹形状に加工成形されている。上記相対壁部１９に
は放音孔２７が設けられている。

【００１２】また前記収納蓋１２の略中心部には、制動
孔１４が開口されており、該制動孔１４を収納蓋１２の
内側において、メッシュ状に構成された音圧調整膜１８
が被覆され、さらに接着剤等により固着されることによ
り、前記圧電振動板２０の圧電振動に対する音圧を調整
できるように構成されている。

【００１３】前記収納ケース１１の内壁面の略中央に
は、該内面全周に亙って取付段部１５が設けられてお
り、前記圧電振動板２０が、本例においては圧電素子２
１を収納開口部１３側に向くように、前記収納用開口部
１３を介して収納ケース１１に収納されるとともに、該
取付段部１５において該圧電振動板２０の振動板２２の
周辺部２２ｂが当接され、さらに、例えばシリコーン系
のシール用接着剤１６により取付段部１５の全周に亙っ
て塗着固定されている。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧電発音体１０によれば、取付段部１５の全周に亙
って圧電振動板２０の振動板周辺部２２ｂが当接され、
シリコーン系のシール用接着剤１６により固定されてい
るので、間接的に圧電振動板固有の共振周波数での音圧
のピーク現象、所謂共振作用が或る程度抑えられる構造
とはいえ、共振作用は完全には解消されず、振動板の寸
法および振動板の周囲における固定状態と収納ケースの
容積・形状にて決まる或使用音声帯域（特に３〜４ｋＨ
ｚ付近の高周波数域）の周波数にて共振が起こり音圧レ
ベルが急に高くなるという問題点があった（図３の
（ａ）曲線参照）。即ち、コードレステレホンや携帯電
話にて話中に急に高い声で大きく耳に入ってくるので会
話に支障を来すという問題点があった。

【００１５】上記問題点は制動孔１４および音圧調整膜
１８による音圧の調整によっては一様な音圧レベルの低
下を招くのみで上記共振作用の抑制は十分に達成できな
い。

【００１６】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であり、音圧レベルを損なうことなく共振作用による周
波数ー音圧特性の急激な変動を抑えて、使用音声帯域の
広範囲に亙ってフラットな周波数ー音圧特性が得られる
ように構成された圧電発音体を提供するものである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、一方が全面開
口された断面が略凹形状の収納ケースと、薄板状振動板
の一方の主面に薄板状圧電素子が固着されるとともに該
振動板の周辺部が前記収納ケース内部に固定された圧電
振動板と、前記圧電振動板の少なくとも一主面上に固着
された共振抑制部材と、を有する構造を特徴とする圧電
発音体を提供することにより、上記目的を達成するもの
である。

【００１８】

【作用】本発明においては、圧電振動板の主面上に固着
された共振抑制部材が共振作用を抑制するように働き、
共振作用による急激な音圧レベルのピークの発生を使用
音声帯域（人間が音として聴こえる周波数範囲はおよそ
１００Ｈｚ〜８ｋＨｚであるが、通常の使用音声帯域は
５００Ｈｚ〜４ｋＨｚである。）に亙って防止できる。

【００１９】また、共振抑制部材の使用周波数帯域全体
における圧電振動に与える影響は共振抑制部材の位置お
よび質量・形状を調整して少なくでき、全体の音圧レベ
ルを損なうことはなく、音圧レベルの急激なピークが現
れる周波数近傍でのみ共振抑制部材の抑制効果が顕著に
現れる。

【００２０】

【実施例】本発明の実施例を、図面に基いて詳細に説明
する。

【００２１】図１は本発明に係わる圧電発音体の実施例
を示す断面図である。

【００２２】図１において、圧電発音体５０は、一方が
全面開口された断面が略凹形状の収納ケース５１と、薄
板状振動板６２の一方の主面に薄板状圧電素子６１が固
着されるとともに該振動板６２の周辺部６２ｂが前記収
納ケース５１内部に固定された圧電振動板６０と、前記
圧電振動板６０の一方の主面６２ａ上に固着された共振
抑制部材７０と、を有する構造を特徴とする。

【００２３】さらに上記構造に加えて圧電発音体５０は
圧電振動板６０のハウジング基体となる収納ケース５１
の開口部分５３を覆う収納蓋５２が開口縁部６８にて固
着され、前記圧電振動板６０における圧電素子６１に被
着された他方の電極６３ａの一端部及び前記振動板６２
の一端部には、外部との電気的信号の授受を行うための
絶縁被覆導線６５ａ、６５ｂが半田６４ａ、６４ｂによ
り固定されるとともに、収納蓋１２に配設された外部接
続端子６６ａ、６６ｂに半田接続されており、圧電発音
体５０の外部と入出力可能となっている。

【００２４】以下上記圧電発音体５０の主要部材につい
て各々詳述する。

【００２５】圧電素子６１は強誘電体等に圧力または張
力等を印加すると分極が発生して端面に静電荷を生じる
圧電効果或いは電界を印加すると機械的応力を生じる電
歪効果を有し、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）磁器等
の強誘電体セラミックスを材質として厚さ５０〜１００
μｍの薄円板状に形成されている。

【００２６】該圧電素子６１の両主面には、例えば銀等
の電気伝導性の良好なる第１電極６３ａ及び第２電極６
３ｂが薄膜状に被着形成されている。

【００２７】前記電極が形成された圧電素子６１は、真
鍮等を材質として該圧電素子６１よりも大径であって薄
円板状に形成された厚さ５０μｍ程度の振動板６２の圧
電素子被着面６２ａに、該第２電極６３ｂを介して固着
されており、該振動板６２とともに圧電振動板６０を構
成する。

【００２８】次に、上記収納ケース５１は合成樹脂等を
材質として、環状または多角状を有する側壁と、一方が
全面開口された収納用開口部５３と、該収納用開口部５
３に相対した開口相対壁部５９と、を有することにより
断面が略凹形状に成形されている。

【００２９】なお、前記開口相対壁部５９の略中心部に
は、放音孔５７が開口されている。一方、前記収納蓋５
２の略中心部には制動孔５４が開口されており該制動孔
５４を収納蓋５２の内側において、メッシュ状に構成さ
れた音圧調整膜５８が被覆され、さらに接着材により固
着されることにより、前記圧電要素６０の圧電振動に対
する音圧の全体的な調整ができるように構成されてい
る。

【００３０】次に、前記収納ケース５１の内壁面の略中
央部には、該内面全周に亙って取付段部５５が形成され
ており、該取付段部５５に、前記圧電要素６０の圧電素
子６１被着面と反対の振動板主面６２ｃが前記開口相対
壁部５９側に向くように周辺部６２ｂにて当接され、例
えばシリコーン系のシール用接着剤５６により固定され
ている。

【００３１】次に共振抑制部材７０は重量０．３５ｇ、
直径１０ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ程度のコイン形状の金属
またはセラミックである。上記共振抑制部材７０は圧電
振動板６０の主面の少なくとも一主面上（振動板６２の
主面６２ｃ上および圧電素子６１の第１電極６３ａ上）
に半田付、両面粘着テープ、または接着剤にて固着され
ている（本例においては圧電素子６１の第１電極６３ａ
上に一個）。上記共振抑制部材７０の固着位置は主面の
略中心付近または中心から対称な位置に複数配置するの
が望ましい。

【００３２】図２は上記圧電発音体５０における共振抑
制部材７０を固着された圧電振動板６０が収納ケース５
１に収納され、収納蓋５２を開口部に封止する際の斜視
図である。

【００３３】上記のように構成された圧電発音体５０に
よれば、圧電振動板６０の主面上に固着された共振抑制
部材７０の質量が振動板の共振作用による大きな振幅変
動から受ける作用の反作用を生みだし振幅変動を抑制す
るように働く。したがって共振作用による急激な音圧レ
ベルのピークの発生を使用音声帯域（約５００Ｈｚ〜４
ｋＨｚ）に亙って防止できる。

【００３４】図３は共振抑制部材（０．３５ｇ）の存在
以外は同構造の従来の圧電発音体１０と本発明に係わる
圧電発音体５０の周波数ー音圧特性を縦軸音圧（ｄ
Ｂ）、横軸周波数（Ｈｚ）の片対数グラフにて示したも
のである。

【００３５】本発明者の実験によれば、図３に示される
ように従来の圧電発音体１０の音圧特性（ａ）は１ｋＨ
ｚから４ｋＨｚの周波数帯域にて大きな音圧レベルの変
動が生じており、ｐ１、ｐ２のようなピークが発生して
いる。一方本発明に係わる圧電発音体５０の音圧特性
（ｂ）は上記周波数帯域においても概ねフラットであ
り、しかも音圧レベルも劣化しないという結果が得られ
た。

【００３６】なお、本発明の主要構成部材である圧電振
動板に固着された共振抑制部材は本実施例のようなコイ
ン形状に限られるものではなく、例えばリング形状であ
ってもよく形状の制限はない。また該共振抑制部材の材
質も金属やセラミックに限らず部材として耐久性を有す
るものであれば他の材質でもよい。

【００３７】さらに、前述のように圧電発音体としては
収納蓋を有しそれ自体として開口部分を閉塞して成るも
の（カプセル構造）、および収納蓋を有さず取付の対象
たる送受話器本体等に開口部分を当接して閉塞されるも
の（半開放構造）の双方が含まれるが、本発明に係わる
圧電発音体は両者の構造において包含されるものである
ことは言うまでもない。

【００３８】

【発明の効果】本発明に係わる圧電発音体は、上記のよ
うに構成されているため、振動板に固着された共振抑制
部材により、共振作用による音圧レベルの変動を抑える
ので、使用音声帯域にて概ねフラットな音圧特性を実現
することができるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係わる圧電発音体の実施例を示す断
面図

【図２】 本発明に係わる圧電発音体の実施例を示す斜
視図

【図３】 本発明および従来の圧電発音体の周波数ー音
圧特性グラフ

【図４】 従来の圧電発音体を示す断面図

【符号の説明】

５０ 圧電発音体 ５１ 収納ケース ５２ 収納蓋 ５３ 収納開口部 ５４ 制動孔 ５５ 取付段部 ５６ シール用接着剤 ５７ 放音孔 ５８ 音圧調整膜 ５９ 開口相対壁部 ６０ 圧電振動板 ６１ 圧電素子 ６２ 振動板 ６２ａ 圧電素子被着面 ６２ｂ 振動板周辺部 ６２ｃ ６２ａの反対主面 ６３ａ 第１電極 ６３ｂ 第２電極 ６４ａ、６４ｂ 絶縁被覆導線 ６５ａ、６５ｂ 半田 ６６ａ、６６ｂ 外部接続端子 ６８ ケース取付端部 ７０ 共振抑制部材

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 一方が全面開口された断面が略凹形状の
   収納ケースと、薄板状振動板の一方の主面に薄板状圧電
   素子が固着されるとともに該振動板の周辺部が前記収納
   ケース内部に固定された圧電振動板と、前記圧電振動板
   の少なくとも一主面上に固着された共振抑制部材と、を
   有する構造を特徴とする圧電発音体。