JP3555509B2 - スピーカ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はスピーカに関し、特にたとえば、半球面状の振動子を用いたスピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
本願発明者は、半球面状の振動体を用いたスピーカを発明し、特願平７−３４７８８４号（特開平９−１６８１９４号公報）として特許出願を行っている。このスピーカ１は、図７に示すように、圧電体材料で形成された半球面状の振動体２の両面に電極３ａ，３ｂを形成し、これらの電極３ａ，３ｂ間に信号を入力することによって振動体２を振動させて音波を放射するものである。振動体２の端縁部は、接着剤によってベース４に取り付けられる。
【０００３】
ベース４には、振動体２の内面側から外側に向かって徐々に広がる孔（音道）を有するホーン部５が形成されている。このホーン部５によって、振動体２の振動により振動体２の内面側から放射された音波がホーン部５を通って外部に導き出される。振動体２の外面側から放射される音波と内面側から放射される音波とは、１８０°の位相差があるが、ホーン部５によって、スピーカ１の設置面に平行する方向においてほぼ同じ位相となるように揃えられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようなスピーカにおいては、入力信号によって、半球面状の振動体の全体が膨らんだり収縮したりする呼吸振動をすることにより、音波が放射される。しかしながら、振動体とベースとの固着力が弱いと、振動体の端縁部において、呼吸振動とは異なる振動が発生する。呼吸振動と振動体の端縁部における振動の２つの振動モードしか存在しないと、全体的に音圧特性が低下し、所望の周波数帯域全体にわたって十分な音圧特性が得られないという問題がある。また、スピーカの信頼性を確かめるために、熱衝撃を与える試験が行われるが、接着剤の接着強度が弱いと、振動体とベースとの熱膨張率の差により、振動体がベースから剥離する場合がある。
【０００５】
また、接着剤の固着力が強固な場合には、振動体の端縁部において発生する振動を抑えることができる。しかし、固着力が強すぎるため、振動体の呼吸振動がはげしく分割したり、振動体の振動漏れとともにベースが振動するという現象が表れる。そのため、音圧特性において、音圧のピーク（音圧が突出して高い部分）とディップ（音圧の落ち込んだ部分）とがはっきりと現れるようになり、良好な音圧特性を得ることができない。また、信頼性試験において、振動体とベースとの熱膨張率の差のために、振動体が破損する場合がある。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、信頼性が高く、かつ良好な音圧特性を得ることができるスピーカを提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は、半球面状の振動子と、振動子の端縁部を固定するためのベースと、振動子をベースに固定するために振動子の端縁部とベースとの間に配置される第１の接着剤と、第１の接着剤より低い弾性率を有し、第１の接着剤で固定された振動子の端縁部の周囲に配置される第２の接着剤とを含む、スピーカである。
このようなスピーカにおいて、振動子は、圧電体材料で形成された半球面状の振動体と、振動体の内面および外面に形成される電極とで構成することができる。
ここで、第１の接着剤は、振動子とベースとの間において適度な固着力を得るために用いられる。
また、第２の接着剤は、振動子とベースとの間において固着力を得るとともに、振動子の振動をダンピングするために用いられる。
【０００８】
この発明のスピーカでは、２種類の接着剤を用いることにより、適度な固着力が得られるとともに、振動子の振動の漏れが吸収される。
ここで、第１の接着剤は、振動子とベースとの間における適度な固着力を得るために用いられる。
また、第２の接着剤は、振動子とベースとの間の固着力を得るためにも用いられるが、振動子の振動が漏れないように、ダンピング材としても働く。
このような効果を得るために、第２の接着剤としては、第１の接着剤より低い弾性率を有するものが選ばれる。
【０００９】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明の実施の形態の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１はこの発明のスピーカの一例を示す斜視図であり、図２はその断面図である。スピーカ１０は、たとえば平板状のベース１２を含む。ベース１２は、たとえばアルミニウムなどを用いて円板状に形成される。ベース１２の中央部には、小さい孔１４が形成されている。さらに、ベース１２の一方面上には、ベース１２の外周に沿って、円形の溝１６が形成される。また、ベース１２の対向端部には、それぞれ端子用溝１８，２０が形成される。端子用溝１８，２０は、ベース１２の一方面から端縁部にかけて、へこむように形成される。これらの端子用溝１８，２０は、後述の端子をベース１２の他方面側に引き出すために用いられる。
【００１１】
ベース１２の一方面側には、半球面状の振動子２２が取り付けられる。振動子２２は、図３に示すように、たとえば圧電セラミックなどで形成される半球面状の振動体２４を含む。振動体２４は、その厚み方向に分極処理が施される。そして、この振動体２４を振動させるための駆動手段として、振動体２２の両面に電極２６，２８が形成される。この場合、たとえば金，銀，ニッケルなどの導電材料を、めっき，蒸着，スパッタリングなどの方法によって振動体２２上に形成することにより、電極２６，２８が形成される。
【００１２】
振動子２２は、ベース１２に形成された円形の溝１６に嵌め込まれる。そして、図４に示すように、振動子２２の端縁部が、第１の接着剤３０によって、溝１６内でベース１２に接着される。さらに、第１の接着剤３０で固着された振動子２２の端縁部の周囲が、第２の接着剤３２で接着される。ここで、第２の接着剤としては、第１の接着剤より低い弾性率を有するものが用いられる。たとえば、第１の接着剤としてエポキシ系弾性接着剤が用いられ、第２の接着剤としてウレタン系樹脂が用いられる。なお、振動子２２とベース１２との接着時の加熱によって内部の空気が膨張し、振動子２２とベース１２との間に浮きを生じ接着が不安定になることを防ぐために、ベース１２に形成された小さい孔１４が空気抜きの役割を果たす。さらに、振動体２４の両面に形成された電極２６，２８には、端子３４，３６が取り付けられる。
【００１３】
端子３４は振動体２４の外面に形成された電極２６に接続され、端子３６は振動体２４の内面に形成された電極２８に接続される。そして、端子３４，３６は、ベース１２に形成された端子用溝１８，２０を通して、ベース１２の面に直交する向きに引き出される。このとき、端子３４，３６とベース１２とが短絡しないように、端子用溝１８，２０の内側と端子３０，３２との間に間隔が設けられる。なお、ベース１２をアルミニウムで形成する場合、その表面にアルマイト処理を施すことにより絶縁皮膜を形成したり、絶縁性樹脂膜などを形成すれば、ベース１２と端子３４，３６とが接触していてもよい。また、ベース１２を絶縁性樹脂などの絶縁材で形成すれば、端子３４，３６とベース１２との間に間隔を設ける必要はない。
【００１４】
このスピーカ１０では、端子３４，３６に信号を入力することにより、振動体２４の全体的が膨張したり収縮したりする呼吸振動をすることにより、振動子２２の湾曲した外面から音波が放射される。しかしながら、振動子２２の内面から放射される音波は、ベース１２があることによって、外部には放射されない。なお、ベース１２の中央部に形成された小さい孔１４は、振動子２２をベース１２に接着する際に、内部の空気を逃がすためのものであり、音波の放射には関与していない。
【００１５】
このスピーカ１０では、第１の接着剤３０によって、振動子２２とベース１２との間において、適度な固着力を得ることができる。半球面状の振動子では、本来の呼吸振動とは別に、振動子の端縁部に振動が生じるが、振動子２２とベース１２との間に適度な固着力が働くことにより、振動子２２の端縁部の振動と呼吸振動が、それぞれ適度に分割される。そのため、振動子２２の呼吸振動と端縁部の振動の分割により、所望の音圧特性を得ることができる。また、スピーカ１０に熱衝撃が加わっても、振動子２２がベース１２から剥離しにくい。
【００１６】
なお、第１の接着剤３０としては、振動子２２とベース１２との間に十分な固着力を得られるものが用いられるが、極端に強固な固着力を有する接着剤である必要はない。極端に強固な固着力を有する接着剤の場合、振動子２２とベース１２の熱膨張率の差のために、振動子２２が破損する恐れがあるからである。したがって、第１の接着剤３０としては、振動子２２とベース１２とが剥離せず、振動子２２の端縁部の振動と呼吸振動を適度に分割するような固着力を有するものであればよい。
【００１７】
振動子２２とベース１２とを１つの接着剤のみで接着した場合の音圧特性と信頼性の関係を表１に示す。ここでは、１ＭＰａ，１５０ＭＰａ，２０００ＭＰａの３種類の弾性率を有する接着剤を用いた場合について示してある。また、これらの接着剤を用いた場合の音圧特性を図５に示す。なお、信頼性とは、スピーカに熱衝撃を与えたときの破損の有無を意味する。
【００１８】
【表１】

【００１９】
図５からわかるように、１ＭＰａの弾性率を有する接着剤を用いた場合、全体的に音圧レベルが低くなり、音圧特性が不良となる。これは、接着剤の固着力が弱いために、振動子２２の端縁部の振動を抑えることができず、音圧特性は振動子２２の呼吸振動と端縁部の振動のみで発生するためであると考えられる。また、２０００ＭＰａの弾性率を有する接着剤を用いた場合、音圧特性にピークやディップが多数発生して、音圧特性が不良となる。これは、接着剤の固着力が強すぎるために、振動子２２とベース１２とが極端に強固に固着され、振動子２２全体の振動がはげしく分割されるとともに、振動子２２の振動漏れが発生するためであると考えられる。また、振動子２２とベース１２とが強固に固着されているため、振動子２２とベース１２の熱膨張率の差により、振動子２２が破損する場合があり、信頼性も不良となっている。それに対して、１５０ＭＰａの弾性率を有する接着剤を用いた場合、音圧特性も信頼性も良好である。
【００２０】
さらに、このスピーカ１０では、振動子２２の端縁部の周囲が、第１の接着剤３０より弾性率の低い第２の接着剤３２で接着されているため、振動子２２の端縁部の振動がダンピングされ、振動漏れを防ぐとともに、振動子２２の振動に伴ってベース１２が振動することを抑えることができる。そのため、スピーカ１０の音圧特性において、振動漏れによるピークやディップの発生を抑えることができ、良好な音圧特性を得ることができる。
【００２１】
第２の接着剤がある場合とない場合について、音圧特性を測定し、図６に示してある。図６から、第２の接着剤がない場合には、ピークとディップとが大きく、第２の接着剤がある場合には、ほぼ平坦な音圧特性が得られていることがわかる。
【００２２】
このように、この発明のスピーカ１０では、十分な固着力を有する第１の接着剤３０と、振動をダンピングする効果を有する第２の接着剤３２とを用いることにより、良好な音圧特性を有し、しかも信頼性の高いスピーカとすることができる。なお、ベースとしては、平板状のものだけでなく、図７に示すようなホーン部を有するベースを用いた場合においても、第１の接着剤と第２の接着剤とを用いることにより、良好な音圧特性と高い信頼性を得ることができることは言うまでもない。
【００２３】
【発明の効果】
この発明によれば、ピークやディップの少ない良好な音圧特性が得られるスピーカを得ることができる。さらに、温度衝撃によって、半球面状の振動子がベースから剥離したり、振動子が破損することを防ぐことができ、信頼性の高いスピーカを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明のスピーカの一例を示す斜視図である。
【図２】図１に示すスピーカの断面を示す図解図である。
【図３】図１に示すスピーカに用いられる振動子の断面図である。
【図４】図１に示すスピーカにおいて、振動子とベースとの固着状態を示す図解図である。
【図５】弾性率が１ＭＰａ，１５０ＭＰａ，２０００ＭＰａの接着剤を用いて振動子とベースとを固着したときの音圧特性を示す特性図である。
【図６】第２の接着剤を用いた場合と用いない場合の音圧特性を示す特性図である。
【図７】従来のスピーカの一例を示す断面図である。
【符号の説明】
１０ スピーカ
１２ ベース
１４ 孔
１６ 溝
１８，２０ 端子用溝
２２ 振動子
２４ 振動体
２６，２８ 電極
３０ 第１の接着剤
３２ 第２の接着剤
３４，３６ 端子

Claims (4)

1. 半球面状の振動子、
   前記振動子の端縁部を固定するためのベース、
   前記振動子を前記ベースに固定するために前記振動子の端縁部と前記ベースとの間に配置される第１の接着剤、および
   前記第１の接着剤より低い弾性率を有し、前記第１の接着剤で固定された前記振動子の端縁部の周囲に配置される第２の接着剤を含む、スピーカ。
2. 前記振動子は、圧電体材料で形成された半球面状の振動体と、前記振動体の内面および外面に形成される電極とで構成される、請求項１に記載のスピーカ。
3. 前記第１の接着剤は、前記振動子と前記ベースとの間において適度な固着力を得るために用いられる、請求項１または請求項２に記載のスピーカ。
4. 前記第２の接着剤は、前記振動子と前記ベースとの間において固着力を得るとともに、前記振動子の振動をダンピングするために用いられる、請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のスピーカ。

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