JP5676016B2 - 振動装置，音響発生装置，スピーカーシステム，電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、振動装置，音響発生装置，スピーカーシステム，電子機器に関するものである。

従来、振動板に圧電素子を取り付けたスピーカーが知られている（例えば、特許文献１を参照。）。

特開２００４−２３４３６号公報

しかしながら、上述した従来のスピーカーは、特に低周波数領域における音圧を高めるのが難しく、広い周波数領域で音圧が高い音を発生させるのが困難であるという問題があった。

本発明はこのような従来の技術における問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的は、広い周波数領域で音圧が高い音を発生させることが可能な振動装置と、それを用いた、音響発生装置，スピーカーシステム，電子機器とを提供することにある。

本発明の振動装置は、第１の枠部材と、該第１の枠部材の内側に設けられた第１の振動体と、前記第１の枠部材と間隔を開けて前記第１の振動体に取り付けられた第２の枠部材と、前記第１の振動体と間隔を開けて、前記第２の枠部材の内側に設けられた第２の振動体と、該第２の振動体に取り付けられた励振器とを少なくとも有することを特徴とするものである。

本発明の音響発生装置は、少なくとも１つのスピーカーと、該スピーカーが取り付けられた支持体とを少なくとも有しており、前記スピーカーが前記振動装置を用いて構成されていることを特徴とするものである。

本発明のスピーカーシステムは、少なくとも１つの低音用スピーカーと、少なくとも１つの高音用スピーカーと、前記低音用スピーカーおよび前記高音用スピーカーを支持する支持体とを少なくとも有しており、前記低音用スピーカーおよび前記高音用スピーカーの少なくとも１つが、前記振動装置を用いて構成されていることを特徴とするものである。

本発明の電子機器は、少なくとも１つのスピーカーと、該スピーカーが取り付けられた支持体と、前記スピーカーに接続された電子回路とを少なくとも有しており、前記スピーカーが前記振動装置を用いて構成されており、前記スピーカーから音響を発生させる機能を有していることを特徴とするものである。

本発明の振動装置，音響発生装置，スピーカーシステム，電子機器は、広い周波数領域で音圧が高い音を発生させることができる。

本発明の実施の形態の第１の例の振動装置を模式的に示す平面図である。 図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。 本発明の実施の形態の第２の例の音響発生装置を示す斜視図である。 本発明の実施の形態の第３の例のスピーカーシステムを示す斜視図である。 本発明の実施の形態の第４の例の電子機器の構成を示す図である。 本発明の実施の形態の第１の例の振動装置が発生する音の音圧の周波数特性を示すグラフである。 比較例の振動装置が発生する音の音圧の周波数特性を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態である振動装置，音響発生装置，スピーカーシステム，電子機器を添付の図面を参照しつつ詳細に説明する。

（実施の形態の第１の例）
図１は本発明の実施の形態の第１の例の振動装置を模式的に示す平面図である。図２は図１におけるＡ−Ａ’線断面図である。なお、構造を理解しやすくするために、図１においては樹脂層２０の図示を省略しており、図２においては、振動装置の厚み方向（図のｚ軸方向）に拡大して示している。

本例の振動装置は、図１，図２に示すように、複数の励振器１と、第１の振動体５１と、第２の振動体５２と、第１の枠部材３と、第２の枠部材５と、樹脂層２０と、導線２２ａ，２２ｂ，２２ｃと、負荷部材４１とを有している。

第１の枠部材３は、矩形の枠状の形状を有している。第１の枠部材３は、材質および厚みは特に限定されるものではないが、第１の振動体５１よりも変形し難いものが望ましい。例えば、硬質樹脂、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、金属、セラミックス等を用いて第１の枠部材３を形成することができる。例えば、厚み１００〜１０００μｍのステンレス製のものを好適に用いることができる。また、第１の枠部材３の形状も、矩形状に限定されるものではなく、例えば、円形や菱形であってもよい。

第１の振動体５１は、例えばフィルム状や板状のような、扁平な形状を有しているものを好適に用いることができる。本例における第１の振動体５１は、フィルム状であり、面方向に張力をかけられた状態で矩形状の周縁部を第１の枠部材３に接着剤にて貼り付けられており、第１の枠部材３に振動可能に取り付けられている。すなわち、第１の振動体５１は、第１の枠部材３の内側全体に設けられている。

第１の振動体５１は、変形しやすく、且つ丈夫であることが望ましく、例えば、低密度ポリエチレン，軟質ポリ塩化ビニル等の樹脂材料や、ウレタンゴム，シリコーンゴム，アクリルゴム等のゴム材料を用いて形成することができる。特に、ウレタンゴム，シリコーンゴム，ポリエチレンゴム等のゴム材料を用いて形成された多孔質ゴム（発泡ゴム）を好適に用いることができる。また、特に、ウレタンフォームを好適に用いることができる。また、第１の振動体５１の厚みは、例えば、０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度に設定される。

第２の枠部材５は、第１の振動体５１の中央部に、第１の枠部材３と間隔を開けて取り付けられている。第２の枠部材５は、矩形の枠状であり、第１の枠部材３の内側の寸法よりも小さい外形寸法を有している。また、第２の枠部材５は、同一形状を有する２つの枠部材５ａ、５ｂによって構成されている。枠部材５ａ，５ｂは、それぞれ矩形の枠状の形状を有している。枠部材５ａ、５ｂ間に第２の振動体５２の外周部が挟み込まれ、面方向に張力を加えた状態で第２の振動体５２を固定している。枠部材５ａ、５ｂは、例えば、厚み１００〜１０００μｍのステンレス製とすることができる。なお、枠部材５ａ、５ｂの材質はステンレス製に限らず、第２の振動体５２および樹脂層２０よりも変形し難いものであればよく、例えば、硬質樹脂、プラスチック、エンジニアリングプラスチック、金属、セラミックス等を用いることができ、材質、厚み等は特に限定されるものではない。更に、枠部材５ａ、５ｂの形状も矩形状に限定されるものではなく、円形や菱形であってもよい。

第２の振動体５２は、例えばフィルム状や板状のような、扁平な形状を有しているものを好適に用いることができる。本例における第２の振動体５２は、フィルム状であり、第１の振動体５１と間隔を開けて、第２の枠部材５の内側全体に設けられている。また、第２の振動体５２は、面方向に張力をかけられた状態で矩形状の周縁部を全体的に枠部材５ａ、５ｂで挟持されて固定されており、枠部材５ａ、５ｂによって振動可能に支持されている。第２の振動体５２の厚みは、例えば、１０〜２００μｍとされる。第２の振動体５２は、例えば、ポリエチレン、ポリイミド、ポリプロピレン、ポリスチレン等の樹脂、あるいはパルプや繊維等からなる紙から構成することができる。これらの材料を用いることにより、振動特性におけるピーク・ディップを抑えることができる。

励振器１は、上下の主面が矩形状の板状の形状を有しており、第２の振動体５２の一方主面に、一方主面が接着されて取り付けられている。詳細には、矩形状の第２の振動体５２の長手方向（図のｘ軸方向）の中央部に、幅方向（図のｙ軸方向）に互いに間隔を開けて２個の励振器１が取り付けられている。また、励振器１は、圧電素子であり、電気信号が入力されると、自身が振動することによって第２の振動体５２を振動させる。

それぞれの励振器１は、バイモルフ型の圧電素子とされており、電気信号が入力されたときに、任意の瞬間において、厚み方向（図のｚ軸方向）における一方側と他方側とで伸縮が逆になるようにされている。すなわち、厚み方向における一方側が伸びるときには、他方側が縮むようにされている。よって、それぞれの励振器１は、電気信号が入力されると屈曲振動する。

励振器１は、セラミックスからなる４層の圧電体層７と３層の内部電極層９とを交互に積層してなる積層体と、この積層体の上下面（図のｚ軸方向の両端面）に設けられた表面電極層１５ａ、１５ｂと、積層体の長手方向（図のｘ軸方向）の両端面（両側面）にそれぞれ設けられた外部電極（図示せず）とで構成されている。

積層体の長手方向（図のｘ軸方向）の両端面には、内部電極層９が交互に引き出されており、それぞれ図示せぬ外部電極に接続されている。一方の外部電極（図示せず）は、表面電極層１５ａ、１５ｂと、中央の１層の内部電極層９とに接続され、他方の外部電極（図示せず）は、上下の２層の内部電極層９に接続されている。他方の外部電極（図示せず）の上下端部は、積層体の上下面まで延長されてそれぞれ延長部１９ａが形成されており、これらの延長部１９ａは、積層体の表面に設けられた表面電極層１５ａ、１５ｂに接触しないように、表面電極層１５ａ、１５ｂと所定間隔をおいて配置されている。

２つの励振器１は、第２の振動体５２と反対側の表面において、延長部１９ａ同士が導線２２ａによって接続されているとともに、表面電極層１５ｂ同士が導線２２ａによって接続されている。また、一方の励振器１には、延長部１９ａに導線２２ｂの一端部が接続されるとともに、表面電極層１５ｂに導線２２ｃの一端部が接続されている。そして、導線２２ｂおよび導線２２ｃ他端部は外部に引き出されている。このように、２つの励振器１は並列に接続されており、導線２２ｂ、２２ｃを介して、同一電圧が印加される。

圧電体層７は、厚み方向（図のｚ軸方向）に分極されている。圧電体層７としては、ジルコン酸鉛（ＰＺ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、Ｂｉ層状化合物、タングステンブロンズ構造化合物等の非鉛系圧電体材料等、従来用いられている圧電セラミックスを用いることができる。圧電体層７の１層の厚みは、低電圧駆動という観点から、１０〜１００μｍとするのが望ましい。大きな屈曲撓み振動を誘起させ音圧を高めるために、圧電体層７の圧電ｄ３１定数が１８０ｐｍ／Ｖ以上であることが望ましい。

内部電極層９は、例えば、銀とパラジウムとからなる金属成分と圧電体層７を構成する材料成分とを含有することが望ましい。内部電極層９に圧電体層７を構成するセラミック成分を含有することにより、圧電体層７と内部電極層９との熱膨張差による応力を低減することができ、積層不良のない励振器１を得ることができる。なお、内部電極層９に含有される導電性材料は、銀やパラジウムに限定されるものではない。内部電極９に含有されるセラミック成分も、圧電体層７を構成する材料に限定されるものではなく、他のセラミック成分であっても良い。セラミック成分を含有しなくても構わない。

表面電極層１５ａ，１５ｂおよび外部電極（図示せず）は、銀からなる金属成分にガラス成分を含有することが望ましい。ガラス成分を含有することにより、圧電体層７や内部電極層９と、表面電極層１５ａ，１５ｂまたは外部電極（図示せず）との間に強固な密着力を得ることができる。

励振器１と第２の振動体５２とは接着剤層２１で接合されている。励振器１の振動を第２の振動体５２に伝えやすくするためには、接着剤層２１の厚みは２０μｍ以下が望ましく、１０μｍ以下がさらに望ましい。接着剤層２１を形成するための接着剤としては、エポキシ系樹脂、シリコン系樹脂、ポリエステル系樹脂等公知の樹脂からなる接着剤を使用することができる。

樹脂層２０は、励振器１を埋設するように、枠部材５ａの内側の全体に渡って充填されている。導線２２ａならびに導線２２ｂおよび導線２２ｃの一部も、樹脂層２０中に埋設されている。樹脂層２０は、例えば、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂等の樹脂や、ゴム等を用いることができ、ヤング率が１ＭＰａ〜１ＧＰａの範囲にあるものが望ましく、１ＭＰａ〜８５０ＭＰａであるものが特に望ましい。また、樹脂層２０の厚みは、スプリアスを抑制するという点から、励振器１を完全に覆う程度の厚みであることが望ましい。樹脂層２０も第２の振動体５２とともに振動する。

負荷部材４１は、矩形の外形を有するシート状であり、第２の振動体５２の中央部に樹脂層２０を介して取り付けられている。すなわち、第２の振動体５２の長手方向（図のｘ軸方向）における中央部であり、且つ第２の振動体５２の幅方向（図のｙ軸方向）における中央部に貼り付けられている。負荷部材４１は、柔らかく変形しやすいことが望ましく、ウレタンゴム等のゴム材料を用いて形成することができ、特に、ウレタンフォーム等の多孔質なゴム材料を好適に用いることができる。負荷部材４１の外形は、振動を抑制したい領域に合わせて、正方形状、矩形状、円形状、楕円状、帯状等適宜設定することができる。負荷部材４１の厚みは、負荷部材４１を構成する材料の密度に応じて適宜設定することができ、密度が小さい場合は厚く、密度が大きい場合は薄く設定する。負荷部材４１の長さ及び幅寸法は、例えば、第２の振動体５２の長さ及び幅寸法の１０％〜７０％程度に設定され、負荷部材４１の厚みは、例えば、第２の振動体５２の厚みの、０．５倍〜３倍程度に設定される。

上述したように、本例の振動装置は、第１の枠部材３と、第１の枠部材３の内側に設けられた第１の振動体５１と、第１の枠部材３と間隔を開けて第１の振動体５１に取り付けられた第２の枠部材５と、第１の振動体５１と間隔を開けて、第２の枠部材５の内側に設けられた第２の振動体５２と、第２の振動体５２に取り付けられた励振器１とを有している。これにより、励振器１に電気信号を入力することによって、第２の振動体５２を振動させることができるとともに、第２の枠部材５を介して第２の振動体５２に接続された第１の振動体５１も振動させることができる。よって、第２の振動体５２の振動によって高周波数領域の音を強く発生させることができるとともに、第１の振動体５１の振動によって、低周波数領域の音も強く発生させることができる。これにより、広い周波数領域で音圧が高い音を発生させることが可能な振動装置を得ることができる。

また、本例の振動装置は、第１の振動体５１が、第１の枠部材３の内側全体に設けられていることから、低い周波数における音圧を高くする効果を高めることができる。また、本例の振動装置は、第２の振動体５２が、第２の枠部材５の内側全体に設けられていることから、励振器１の振動を効率よく第１の振動体へ伝達することができるとともに、第１の振動体を効率よく強く振動させることができる。また、本例の振動装置は、第１の振動体５１と第２の枠部材５と第２の振動体５２とで閉じた空間が形成されていることから、励振器１の振動を更に効率よく第１の振動体５１へ伝達することができ、第１の振動体５１をさらに強く振動させることができる。また、本例の振動装置は、第２の枠部材５が第１の振動体５１の中央部に取り付けられていることから、第１の振動体５１に効率よく振動を伝達でき、第１の振動体５１を強く振動させることができるとともに、第１の振動体５１の振動状態を整えることができる。

また、本例の振動装置は、第２の枠部材５が、第１の振動体５１および第２の振動体５２よりも変形し難い材料によって形成されている。これにより、第１の振動体５１の振動と第２の振動体５２の振動とを分離することができるので、低周波数領域の音も高周波数領域の音も、それぞれ強く発生させることができ、広い周波数領域で音圧が高い音を発生させることが可能な振動装置を得ることができる。

さらに、本例の振動装置は、第２の枠部材５が、第１の振動体５１および第２の振動体５２よりも重いことから、これによっても、第１の振動体５１および第２の振動体５２が一体的に振動するのを防止することができるので、第１の振動体５１の振動と第２の振動体５２の振動とをしっかりと分離することができる。

またさらに、本例の振動装置は、第１の振動体５１が、第２の振動体５２よりも変形しやすい材料によって形成されている。これにより、低周波数領域の音をさらに強く発生させることが可能な振動装置を得ることができる。

さらにまた、本例の振動装置は、第１の振動体５１が、多孔質ゴムによって形成されている。これにより、低周波数領域の音を強く発生させる機能と、高周波数領域の音の逆相成分を低減する機能との両方を、第１の振動体５１によって得ることができる。

またさらに、本例の振動装置は、第２の振動体５２の一部に樹脂層２０を介して負荷部材４１が取り付けられていることから、負荷部材４１が取り付けられた部分の第２の振動体５２の振幅を小さくすることができるので、特定の周波数における振幅の急激な変化を低減することができる。これにより、第２の振動体５２の振動によって発生する音の周波数特性において、特定の周波数における音圧の急激な変化を防止することができるので、歪みの少ない良質の音を発生させることが可能な振動装置を得ることができる。

なお、第２の振動体５２の周縁部が全体的に枠部材５ａ、５ｂによって支持されており、第２の振動体５２の中央部に負荷部材４１が取り付けられていることから、複数の周波数において振幅の急激な変化を低減することができる。このように、少なくとも一部の周波数において振幅が最大となる部分に負荷部材４１が取り付けることにより、その周波数における振幅の急激な変化を低減することができる。

また、矩形状の第２の振動体５２の長手方向の中央部に、幅方向に沿って励振器１と負荷部材４１とが互い違いに配置されていることから、長手方向中央部の振動を全体的に抑制することができるとともに、第２の振動体５２の厚み方向に励振器１と負荷部材４１とが重なって配置されることによる滑らかな振動の阻害を防止することができる。

本例の振動装置は、例えば次のようにして製造することができる。

まず、圧電材料の粉末にバインダー、分散剤、可塑剤、溶剤を添加して掻き混ぜて、スラリーを作製する。圧電材料としては、鉛系、非鉛系のうちいずれでも使用することができる。次に、得られたスラリーをシート状に成形し、グリーンシートを作製する。このグリーンシートに導体ペーストを印刷して内部電極９となる導体パターンを形成し、この導体パターンが形成されたグリーンシートを積層して、積層成形体を作製する。

次に、この積層成形体を脱脂、焼成し、所定寸法にカットすることにより積層体を得ることができる。必要に応じて、積層体の外周部を加工する。次に、積層体の積層方向の主面に、導体ペーストを印刷して表面電極層１５ａ、１５ｂとなる導体パターンを形成し、積層体の長手方向（図のｘ軸方向）の両側面に、導体ペーストを印刷して外部電極（図示せず）となる導体パターンを形成する。そして、所定の温度で電極の焼付けを行うことにより、励振器１となる構造体を得ることができる。その後に、励振器１に圧電性を付与するために表面電極層１５ａ，１５ｂまたは外部電極（図示せず）を通じて直流電圧を印加して、励振器１の圧電体層７の分極を行う。このとき、１層目と２層目、３層目と４層目の誘電体層７の分極方向が逆向きになるようにする。また、２層目と３層目の分極方向は同じにする。このようにして、図１，２に示す励振器１を得ることができる。

次に、第２の振動体５２を準備し、この第２の振動体５２の外周部を枠部材５ａ、５ｂ間に挟み、第２の振動体５２に張力をかけた状態で固定する。次に、第２の振動体５２の一方主面に接着剤を塗布して励振器１を押し当て、熱や紫外線照射によって接着剤を硬化させて励振器１を貼り付ける。そして、導線２０ａ，２０ｂ，２０ｃを接続した後に、枠部材５ａの内側に樹脂を流し込んで硬化させることにより樹脂層２０を形成する。

また、第１の振動体５１を準備し、この第１の振動体５１の周縁部を第１の枠部材３に張力をかけた状態で接着して固定する。そして、一体化された第２の枠部材５，第２の振動体５２，励振器１，導線２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび樹脂層２０を、第２の枠部材５の枠部材５ｂ側の表面を接着することによって、第１の振動体５１の一方主面の中央部に取り付ける。このようにして、本例の振動装置を得ることができる。

（実施の形態の第２の例）
図３は、本発明の実施の形態の第２の例の音響発生装置を示す斜視図である。本例の音響発生装置は、図３に示すように、スピーカー３１と、筐体３２とを有している。

スピーカー３１は、電気信号が入力されて音響（可聴周波数帯域外の音響も含む）を発生させるものであり、詳細の図示を省略するが、前述した実施の形態の第１の例のような本発明の振動装置で構成されている。

筐体３２は、直方体の箱状の形状を有している。また、筐体３２は、少なくとも１つの開口を有しており、少なくとも１つの開口にスピーカー３１が取り付けられている。筐体３２は、スピーカー３１を支持する支持体として機能している。また、筐体３２は、スピーカー３１の裏面から発生する逆相の音の回り込みを低減する機能や、スピーカー３１から発生する音響を内部で反射させる機能を有していても。このような筐体３２は、スピーカー３１を支えられる程度の剛性を有する種々の材料を用いて形成することができ、例えば、木材、合成樹脂、金属等の材料を用いて形成することができる。

本例の音響発生装置は、前述した実施の形態の第１の例のような本発明の振動装置で構成されたスピーカー３１を用いて音響を発生させることから、広い周波数領域で音圧が高い音を発生させることができる。

また、本例の音響発生装置は、筐体３２を有していることから、スピーカー３１を支えることができるとともに、発生させる音響をスピーカー３１単独のときよりも良くすることも可能となる。

（実施の形態の第３の例）
図４は本発明の実施の形態の第３の例のスピーカーシステムを模式的に示す斜視図である。本例のスピーカーシステムは、図４に示すように、少なくとも１つの高音用スピーカー３３と、少なくとも１つの低音用スピーカー３４と、支持体３５とを有している。

低音用スピーカー３４は、主に低音を出力するためのスピーカーである。例えば、２０ＫＨｚ程度以下の周波数の音を出力するために使用される。高音用スピーカー３３は、主に高音を出力するためのスピーカーである。例えば、２０ｋＨｚ程度以上の周波数の音を出力するために使用される。高音用スピーカー３３は、高い周波数の音を出力しやすくするために、低音用スピーカー３４よりも小さい（矩形状や楕円形状の場合には最長辺が短い）形状を有しており、その他は低音用スピーカー３４と同様の構成を有している。なお、低音用スピーカー３４と異なる構成を有する高音用スピーカー３３としても構わない。そして、高音用スピーカー３３および低音用スピーカー３４のうち少なくとも１つが、前述した実施の形態の第１の例のような本発明の振動装置で構成されている。

支持体３５は、２つの開口部に高音用スピーカー３３および低音用スピーカー３４をそれぞれ収容して固定している。すなわち、支持体３５は、高音用スピーカー３３および低音用スピーカー３４を支える支持体として機能している。このような支持体３５は、高音用スピーカー３３および低音用スピーカー３４を支えられる程度の剛性を有する種々の材料を用いて形成することができ、例えば、木材、合成樹脂、金属等の材料を用いて形成することができる。

このような構成を備える本例のスピーカーシステムは、高音用スピーカー３３および低音用スピーカー３４の少なくとも１つが、前述した実施の形態の第１の例のような本発明の振動装置で構成されていることから、広い周波数領域で音圧が高い音を発生させることが可能なスピーカーシステムを得ることができる。

（実施の形態の第４の例）
図５は、本発明の実施の形態の第４の例の電子機器５０の構成を示す図である。本例の電子機器５０は、図５に示すように、スピーカー３０と、筐体４０と、電子回路６０と、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄと、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆとを有している。

電子回路６０は、制御回路５０ａと、通信回路５０ｂとを有している。また、電子回路６０は、スピーカー３０に接続されており、スピーカーへ音声信号を出力する機能を有している。制御回路５０ａは、電子機器５０の制御部である。通信回路５０ｂは、制御回路５０ａの制御に基づき、アンテナ５０ｆを介してデータの送信や受信などを行う。

キー入力部５０ｃは、電子機器５０の入力デバイスであり、操作者によるキー入力操作を受け付ける。マイク入力部５０ｄは、同じく電子機器５０の入力デバイスであり、操作者による音声入力操作などを受け付ける。表示部５０ｅは、電子機器５０の表示出力デバイスであり、制御回路５０ａの制御に基づき、表示情報の出力を行う。

スピーカー３０は、前述したスピーカー３１，高音用スピーカー３３，低音用スピーカー３４と同様に、前述した実施の形態の第１の例のような本発明の振動装置で構成されている。そして、スピーカー３０は、電子機器５０における音響出力デバイスとして機能しており、電子回路６０から入力された音声信号に基づいて音響（可聴周波数帯域外の音響も含む）を発生させる。なお、スピーカー３０は、電子回路６０の制御回路５０ａに接続されており、制御回路５０ａによって制御された電圧の印加を受けて音響を発生させる。

筐体４０は、電子回路６０等を収容して保護する機能を有している。また、スピーカー３０，キー入力部５０ｃ，マイク入力部５０ｄ，表示部５０ｅ，アンテナ５０ｆは筐体４０に取り付けられて固定されており、筐体４０は、スピーカー３０，キー入力部５０ｃ，マイク入力部５０ｄ，表示部５０ｅ，アンテナ５０ｆを支える支持部材として機能している。なお、図５では、スピーカー３０，電子回路６０，キー入力部５０ｃ，マイク入力部５０ｄ，表示部５０ｅが筐体４０内に収容されているような図となっているが、これに限定されるものではない。スピーカー３０，電子回路６０，キー入力部５０ｃ，マイク入力部５０ｄ，表示部５０ｅ等が電子機器５０の表面に露出していても構わない。このような筐体４０は、スピーカー３０等を支えられる程度の剛性を有する種々の材料を用いて形成することができ、例えば、木材、合成樹脂、金属等の材料を用いて形成することができる。

本例の電子機器５０は、前述した実施の形態の第１の例のような本発明の振動装置で構成されたスピーカー３０を用いて音響を発生させることから、広い周波数領域で音圧が高い音を発生させることができる。

なお、電子機器５０は、スピーカー３０と、スピーカー３０を支える支持体と、電子回路６０とを少なくとも有していればよい。電子機器５０は、スピーカー３０と、筐体４０と、電子回路６０と、キー入力部５０ｃと、マイク入力部５０ｄと、表示部５０ｅと、アンテナ５０ｆとを全て有している必要はなく、また、他の構成要素を有していても良い。電子回路６０も、上述した構成の電子回路６０に限定されるものではなく、他の構成を有する電子回路であっても構わない。

また、スピーカー３０が搭載される電子機器は、携帯電話やタブレット端末のような携帯端末に限定されるものではない。音響を発生させる機能を有する種々の電子機器において、前述した実施の形態の第１の例のような振動装置を用いたスピーカー３０を、音響発生装置として用いることができる。例えば、薄型テレビやカーオーディオ機器は無論のこと、音響や音声を発生させる機能を有する、掃除機，洗濯機，冷蔵庫，電子レンジ等の電子機器において、前述した実施の形態の第１の例のような振動装置で構成されたスピーカー３０を、音響発生装置として用いることができる。

（変形例）
本発明は上述した実施の形態の例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更，改良が可能である。

例えば、前述した実施の形態の例においては、図示を容易にするために、第２の振動体５２の一方主面に２個の励振器１が取り付けられた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、もっと多数の励振器１を第２の振動体５２に取り付けても構わない。

また、前述した実施の形態の例においては、電気信号が入力されて屈曲振動する励振器１が第２の振動体５２の一方の主面に取り付けられた例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、電気信号が入力されて伸縮振動する励振器１を４個使用し、ペアを構成する２個の励振器１を、第２の振動体５２の両面に第２の振動体５２を挟むように配置して、ペアを構成する一方の励振器１が縮むときは、他方の励振器１が伸びるようにしても構わない。

さらに、前述した実施の形態の例においては、１個または３個の負荷部材４１が樹脂層２０を介して第２の振動体５２に取り付けられた例を示したが、これに限定されるものではない。もっと多くの負荷部材４１を取り付けてもよく、負荷部材４１を取り付けなくても構わない。

またさらに、前述した実施の形態の例においては、第２の振動体５２および励振器１の表面を被覆する樹脂層２０を形成した例を示したが、これに限定されるものではない。樹脂層２０を形成しないようにしても構わない。

さらにまた、前述した実施の形態の例においては、励振器１として圧電素子を用いた例を示したが、これに限定されるものではない。励振素子１は、電気信号を機械的振動に変換する機能を有していればよく、電気信号を機械的振動に変換する機能を有する他のものを励振素子１として用いても構わない。例えば、スピーカーを振動させる励振器としてよく知られた、動電型の励振器や、静電型の励振器や、電磁型の励振器を励振器１として用いても構わない。なお、動電型の励振器は、永久磁石の磁極の間に配置されたコイルに電流を流してコイルを振動させるようなものであり、静電型の励振器は、向き合わせた２つの金属板にバイアスと電気信号とを流して金属板を振動させるようなものであり、電磁型の励振器は、電気信号をコイルに流して薄い鉄板を振動させるようなものである。

また、前述した実施の形態の例においては、第１の枠部材３および第２の枠部材５が矩形の枠状である場合を示したが、これに限定されるものではない。例えば、円形や楕円形であっても構わない。また、第１の枠部材３と第２の枠部材５とが異なる形状を有していても構わない。

さらに、前述した実施の形態の例においては、第１の振動体５１および第２の振動体５２が異なる材質である場合を示したが、これに限定されるものではなく、第１の振動体５１および第２の振動体５２が同じ材質であっても構わない。

また、前述した実施の形態の例においては、第１の振動体５１が第１の枠部材３の内側全体に設けられており、第２の振動体５２が第２の枠部材５の内側全体に設けられている例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、第２の枠部材５の内側の一部分（例えば、図１において、励振器１および負荷部材４１が存在する部分であるｘ軸方向の中央部）のみに第２の振動体５２が設けられているようにしても構わない。同様に、第１の振動体５１が第１の枠部材３の内側の一部分のみに設けられているようにしても構わない。例えば、図１において、第２の枠部材５および第２の振動体５２が存在する部分であるｘ軸方向の中央部のみに第１の振動体５１が設けられているようにしても構わない。また、第１の振動体５１の形状を枠状とし、枠状の振動体５１の外側の周縁が第１の枠部材３に固定されているとともに、枠状の振動体５１の内側の周縁が第２の枠部材５に固定されているようにしても構わない。すなわち、第２の枠部材５の枠内に位置する部分に第１の振動体５１が設けられていないようにしても構わない。

次に、本発明の振動装置の具体例について説明する。図１および図２に示した本発明の実施の形態の第１の例の振動装置を作製して、その性能を評価した。

まず、Ｚｒの一部をＳｂで置換したチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）を含有する圧電粉末と、バインダーと、分散剤と、可塑剤と、溶剤とをボールミル混合により２４時間混練してスラリーを作製した。そして、得られたスラリーを用いてドクターブレード法によりグリーンシートを作製した。このグリーンシートにＡｇおよびＰｄを含有する導体ペーストをスクリーン印刷法により所定形状に塗布して、内部電極層９となる導体パターンを形成した。そして、導体パターンが形成されたグリーンシートおよびその他のグリーンシートを積層して加圧し、積層成形体を作製した。そして、この積層成形体を５００℃で１時間、大気中で脱脂し、その後、１１００℃で３時間、大気中で焼成して、積層体を得た。

次に、得られた積層体の長手方向の両端面部をダイシング加工によりカットし、内部電極層９の先端を積層体の側面に露出させた。そして、積層体の両側主面にＡｇとガラスを含有する導体ペーストをスクリーン印刷法により塗布して、表面電極層１５ａ，１５ｂおよび電極層１９ａを形成した。その後、積層体の長手方向の両側面に、Ａｇとガラスを含有する導体ペーストをディップ法により塗布し、７００℃で１０分間、大気中で焼き付けて外部電極を形成した。これによって、積層体を作製した。作製された積層体の主面の寸法は、幅を１８ｍｍ、長さを４６ｍｍとした。積層体の厚みは１００μｍとした。そして、外部電極を通して１００Ｖの電圧を２分間加えて分極を行い、バイモルフ型の積層型圧電素子である励振器１を得た。

また、厚さ０．５ｍｍのフィルム状のウレタンフォームからなる第１の振動体５１を準備し、張力を与えた状態で周縁部を第１の枠部材３に接着剤にて接着・硬化して固定した。第１の枠部材３は、厚さ０．５ｍｍのステンレス製のものを用いた。第１の枠部材３の第１の振動体５１の寸法は、長さが１３０ｍｍ、幅が１００ｍｍとした。

次に、厚み２５μｍのフィルム状のポリイミド樹脂からなる第２の振動体５２を準備し、張力を与えた状態で周縁部を第２の枠部材５の枠部材５ａ、５ｂで挟み込んで接着剤にて接着・硬化して固定した。枠部材５ａ、５ｂは、それぞれ厚さ０．５ｍｍのステンレス製のものを用いた。枠部材５ａ、５ｂ内の第２の振動体５２の寸法は、長さが１００ｍｍ、幅が７０ｍｍとした。そして、固定された第２の振動体５２の一方主面にアクリル樹脂からなる接着剤にて励振器１を接着した。隣り合う励振器１の間隔を１０ｍｍとした。この後、励振器１に導線２ａ，２ｂ，２ｃを接合して配線を行った。そして、枠部材５ａの内側に、枠部材５ａと同じ高さとなるように、固化後のヤング率が１７ＭＰａとなるアクリル系樹脂を充填して固化させて、樹脂層２０を形成した。

次に、樹脂層２０の表面に、アクリル樹脂からなる接着剤にて負荷部材４１を貼り付けた。負荷部材４１は、厚さ１ｍｍのウレタンフォームを使用した。そして、一体化された第２の枠部材５，第２の振動体５２，励振器１，導線２０ａ，２０ｂ，２０ｃおよび樹脂層２０を、第２の枠部材５の枠部材５ｂ側の表面を接着することによって、第１の振動体５１の一方主面の中央部に取り付けて、図１および図２に示す振動装置を作製した。

そして、作製した振動装置から発生する音の音圧の周波数特性を、ＪＥＩＴＡ（電子情報技術産業協会規格）ＥＩＪＡ ＲＣ−８１２４Ａに準じて測定した。測定においては、振動装置の導線２２ｂ，２２ｃ間に、実効値５Ｖの正弦波信号を入力し、振動装置の基準軸上０．１ｍの点にマイクを設置して音圧を測定した。本発明の実施の形態の第１の例の振動装置から発生する音の測定結果を図６に示す。また、第１の枠部材３および第１の振動体５１を有さない比較例の振動装置から発生する音の測定結果を図７に示す。なお、図６および図７のグラフにおいて、横軸は周波数を示し、縦軸は音圧を示す。

図７に示す比較例の振動装置から発生する音の音圧の周波数特性と比較すると、図６に示す本発明の実施の形態の第１の例の振動装置から発生する音の音圧の周波数特性では、特に１００Ｈｚ〜３００Ｈｚ付近の低周波数領域における音圧が高くなっており、広い周波数領域において高い音圧が得られていることが判る。これにより本発明の有効性が確認できた。

１：励振器
３：第１の枠部材
５：第２の枠部材
３０，３１：スピーカー
３２，４０：筐体
３３：高音用スピーカー
３４：低音用スピーカー
３５：支持体
５１：第１の振動体
５２：第２の振動体
５０：電子機器
６０：電子回路

Claims (10)

1. 第１の枠部材と、
   該第１の枠部材の内側に設けられた第１の振動体と、
   前記第１の枠部材と間隔を開けて前記第１の振動体に取り付けられた第２の枠部材と、
   前記第１の振動体と間隔を開けて、前記第２の枠部材の内側に設けられた第２の振動体と、
   該第２の振動体に取り付けられた励振器とを少なくとも有することを特徴とする振動装置。
2. 前記第１の振動体は前記第１の枠部材の内側全体に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の振動装置。
3. 前記第２の振動体は前記第２の枠部材の内側全体に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の振動装置。
4. 前記第２の枠部材は、前記第１の振動体および前記第２の振動体よりも変形し難い材料によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の振動装置。
5. 前記第２の枠部材は、前記第１の振動体および前記第２の振動体よりも重いことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の振動装置。
6. 前記第１の振動体は、前記第２の振動体よりも変形しやすい材料によって形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の振動装置。
7. 前記第１の振動体は、ゴムであることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかにに記載の振動装置。
8. 少なくとも１つのスピーカーと、該スピーカーが取り付けられた支持体とを少なくとも有しており、前記スピーカーが請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の振動装置を用いて構成されていることを特徴とする音響発生装置。
9. 少なくとも１つの低音用スピーカーと、少なくとも１つの高音用スピーカーと、前記低音用スピーカーおよび前記高音用スピーカーを支持する支持体とを少なくとも有しており、前記低音用スピーカーおよび前記高音用スピーカーの少なくとも１つが、請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の振動装置を用いて構成されていることを特徴とするスピーカーシステム。
10. 少なくとも１つのスピーカーと、該スピーカーが取り付けられた支持体と、前記スピーカーに接続された電子回路とを少なくとも有しており、前記スピーカーが請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の振動装置を用いて構成されており、前記スピーカーから音響を発生させる機能を有していることを特徴とする電子機器。

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