JP2624957B2

JP2624957B2 - 圧電スピーカー

Info

Publication number: JP2624957B2
Application number: JP61089198A
Authority: JP
Inventors: 保夫新井; 茂定村; 賢二丸田; 千歳中谷; 裕之竹内; 景義片倉
Original assignee: 日立金属株式会社; 株式会社日立製作所
Priority date: 1986-04-19
Filing date: 1986-04-19
Publication date: 1997-06-25
Anticipated expiration: 2012-06-25
Also published as: JPS62247700A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、圧電効果を利用したスピーカーに関するも
のであり、特に圧電セラミックスを用いた圧電スピーカ
ーに係るものである。

従来の技術従来、一般にスピーカーは、永久磁石とボイスコイル
により音声にあった電気信号を振動に変え、それを振動
板その他の手段を用いて拡大することにより、音声の再
生が行われるものである。しかしながら、音声の再生に
おいて、周波数の領域を十分にとらえる為には、各領域
にあったスピーカーを用意する必要があり、１個のスピ
ーカーでは補えない状況である。

また、マグネット・スピーカーは、音圧を高めるため
には大きくなり、また、重量的にも重いものとなる。

近年、極めて薄型かつ軽量の平板型スピーカーが求め
られており、かかる要求に答えるものとして、例えば圧
電効果を利用した発音体がある。

従来、圧電効果を利用した発音体としては、チタンジ
ルコン酸鉛（PZT）系セラミックスの薄板や有機圧電体
のシートなどが用いられている。

圧電セラミックスの薄板からなる発音体としては、こ
れを一枚の金属板に貼り合わせたユニモルク構造のもの
や、金属板の両サイドに貼り合せたバイモルク構造のも
のがある。また、近年、ドクターブレード法の活用によ
り、圧電セラミックスの薄肉化がなされつつありスピー
カーへの用途開発も行われつつある。

しかしながら、従来より実用されている圧電セラミッ
クス単板またはバイモルフ型は、比較的厚肉のものであ
り、弾性的性質に自由度がなく、しかもそれは音響的に
は硬い部類に入るため、高周波域には強いが、低周波域
には弱いものである。これらを解決するために薄肉化も
試みられてはいるが、組立上のハンドリング、大面積化
に問題が残る。

一方、有機圧電体のシートは容易に大面積のものが得
られ、フレキシブルで取り扱い上の問題はないが、有機
圧電体は大変やわらかいために、入力が有機圧電体内部
に吸収され出力が小さくなり、大きな音響パワーを得る
ことができない欠点がある。

さらには、有機物と圧電材粉末を混練した後、成形さ
れてなる複合圧電セラミックスもあるが、当然のことな
がらセラミックスバルクに比して特性が数段落ちる欠点
がある。

また、柱状圧電体を有機物で接合することにより、有
機物の持つ弾力性と圧電セラミックスバルクの持つ特性
（特に電気機械結合係数）を兼ね備えるようにした複合
圧電体の概念は、たとえばマテリアル・リサーチ・ブル
ティン（Material・Research・Bulletin）誌第13巻,P59
9〜P607（1978）に示されているが、これをシート状に
してスピーカーに用いる着想はなかった。

さらに、互いに間隙をおいて配設された複数の柱状圧
電体と、該間隙に充填された有機物を含む複合圧電材料
が所定の曲面に沿って形成され、該複数の柱状圧電体の
底面及び上面にそれぞれ共通の第１、第２の電極が設け
られた超音波探触子が特開昭60−85700号として知られ
ている。

しかしながら、このものは、所望パターンの超音波ビ
ーム、即ち、可聴域より上の振動数である少なくとも1M
Hz以上の音波を発生させるものであって、数百Hz〜20KH
z程度の可聴域で使用するものではなかった。

発明が解決しようとする課題本発明の目的は、複数個の並列された柱状圧電体が有
機物で接合してなるシート状の複合圧電体を用いて、数
百Hz〜20KHz程度の可聴域において大きな音響パワーを
得ることができる圧電スピーカーを提供するものであ
る。

課題を解決するための手段本発明の圧電スピーカーは、上記課題を解決するため
に、複数個の並列された柱状圧電体を有機物で接合して
シート状の複合圧電体となし、前記複合圧電体の周縁部
分を枠体に固定し、該複合圧電体の両面に電極をそれぞ
れ設け、前記各電極の上面に前記複合圧電体の厚さより
も薄いコート材をそれぞれ設け、その表面を露出させた
ことを特徴とする。

本発明者らは、柱状圧電体の接合に用いる有機物とし
て、他構成材料（たとえば電極材や柱状圧電体）との親
和性も良くかつ弾力性のある材料（例えばウレタン樹
脂）を用い、この複合圧電体の両面に電極をつけたの
ち、比較的硬い有機物により、薄くかつ均一にオーバー
コートをすることにより、フレキシブル性を有しながら
音響パワーのとれる発音体が得られることを見出した。

本発明は、このような実験結果に基づきなされたもの
である。

以下、本発明を実施例に基づいて詳しく説明する。

実施例実施例１厚み方向に一様に分極された径100mm,厚さ0.5mmのPZT
系セラミックスを、平面度の出ている加工用治具プレー
トに固定し、厚さ0.2mmのブレードを用いて、溝深さ0.2
mmで、0.15mmピッチで、網の目状に溝入れ加工する。

加工により生じた溝にウレタン系樹脂を充填し、固化
させたのち、溝部分を加工用治具プレート面に当てて加
工し、網の目状が表われるまで切断除去した。このよう
にして得られた複合圧電体シートを第１図に示す。第１
図において、１は複数個の並列された柱状圧電体であ
り、２は弾性を有する有機物である。この複合圧電体シ
ート３を第２図に示す如く、金属あるいはフェノール樹
脂のような固い材料からなるリング４からなる枠体に周
縁に向けて軽く引張り応力がかかるようにして固着す
る。本実施例ではスプリング・リング５を用いることに
より複合圧電体に引張り応力がかかるようにして複合圧
電体シート３の周縁部分をリング４に固定した。

しかる後に、複合圧電体シート３の両面に電極６及び
６′を形成する。この際、リング４が金属でできている
場合には、どちらか一面につく電極６または６′が、リ
ング４及びスプリング・リング５を介して、複合圧電体
シート３の他の面に設けられる電極６または６′とショ
ートしないように、たとえば、マスキングを行い、第２
図Ａ部のような被電極部分を設けるなどして電極6,6′
をつける。本実施例ではCr−Auをつけて行った。

次に、アース側及びプラス側に電極取出し口を設ける
ため、導電性接着剤７を電極面端部近傍の数個所に数ミ
リの大きさで高さ0.5mm程度塗り、この接着剤７が乾い
た後、電極6,6′の両面にエポキシ樹脂８を薄くコート
する。エポキシ樹脂８が固化後、導電性接着剤７上部に
ついたエポキシ樹脂８をエメリー紙等の研磨剤でこすり
取り、電極取出し口を形成する。

この取出し口にリード線９を取り付け、交流電圧を印
加したところ第５図に実線で示すように広い周波数帯域
に亙り、効率よく音が発生した。

なお、第５図の点線で示したものは、比較のために作
製したPZT単体板による再生周波数特性図である。

本発明によれば、音圧レベル80dB以上にとると300HZ
以上で安定になっていることがわかる。

実施例２実施例１で用いたものと同様の複合圧電体３をリング
４に固定する方法として、第３図に示すように、予め複
合圧電体３を、周縁に向けてテンションをかけてプレー
ト10に貼りつけ、ついで、第４図に示すように弾力性あ
るゴム系接着剤11（本例ではシリコンゴム系を用いた）
により固定し、ゴム系接着剤11が固化後、プレート10を
複合圧電体３より取り外し、アース側とプラス側の電極
付，リード線取出し口，オーバーコートを行い、リード
線を取り付け、交流電圧を印加したところ、実施例１で
示した第５図よりも低周波側に周波数帯域がずれた。

実施例３複合圧電体３のリング４への固定法として、実施例１
で試みたスプリング・リング５と、ゴム系接着剤11を併
用して行ったところ、低周波側の出る音域となり、かつ
音響パワーも実施例２より高いものが得られた。

以上、実施例に基づき説明したが、柱状圧電体の大き
さ、柱状圧電体を整列接合させる有機物の厚さ調整によ
り周波数特性は調整可能である。また、複合圧電体の電
極付後、エポキシ樹脂等の比較的硬い樹脂のコートに際
して、コート厚みによって周波数特性は調整可能であ
る。

発明の効果本発明の圧電スピーカーによれば、複合圧電体の厚み
方向振動（縦方向振動）と同時に複合圧電体の直径方向
の屈曲振動（横方向振動）を行わせることができ、これ
によって数百Hz〜20KHz程度の可聴域において大きさ音
響パワーを得ることができ、複合圧電体において整列接
合される有機物の種類やオーバーコートに使用する有機
物の種類，厚みによって、異なる音質を選ぶことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わる複合圧電体シートの構造図、第２図は実施例１を示す断面立体図、第３図及び第４図は実施例２を示す図、第５図は実施例１による周波数に対する音圧の測定値を
プロットした図である。１……柱状圧電体、２……有機物（接合剤）、３……複
合圧電体、４……リング、6,6′……電極、８……エポ
キシ樹脂、９……リード線。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者丸田賢二熊谷市三ヶ尻5200番地日立金属株式会社磁性材料研究所内 (72)発明者中谷千歳国分寺市東恋ヶ窪１―280 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者竹内裕之国分寺市東恋ヶ窪１―280 株式会社日立製作所中央研究所内 (72)発明者片倉景義国分寺市東恋ヶ窪１―280 株式会社日立製作所中央研究所内 (56)参考文献特開昭60−85700（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数個の並列された柱状圧電体を有機物で
接合してシート状の複合圧電体となし、前記複合圧電体
の周縁部分を枠体に固定し、該複合圧電体の両面に電極
をそれぞれ設け、前記各電極の上面に前記複合圧電体の
厚さよりも薄いコート材をそれぞれ設け、その表面を露
出させたことを特徴とする圧電スピーカー。