スピーカーおよび再生帯域調整方法
【課題】部品点数が少なく、薄型化が簡単で、回路構成が簡単で、各々異なる再生帯域の音声を再生可能な複数のスピーカー部を有するスピーカーを提供することを課題とする。
【解決手段】スピーカー１は、エラストマー製または樹脂製の誘電層２０と、誘電層２０の表裏両面に配置される複数の電極層２１、２２と、を有する振動部２と、表側または裏側から見て、誘電層２０の表面の電極層２１と、誘電層２０と、誘電層２０の裏面の電極層２１と、が重複する部分に配置され、各々、音声の再生帯域が異なる複数のスピーカー部３、４、５と、を備えることを特徴とする。
【解決手段】スピーカー１は、エラストマー製または樹脂製の誘電層２０と、誘電層２０の表裏両面に配置される複数の電極層２１、２２と、を有する振動部２と、表側または裏側から見て、誘電層２０の表面の電極層２１と、誘電層２０と、誘電層２０の裏面の電極層２１と、が重複する部分に配置され、各々、音声の再生帯域が異なる複数のスピーカー部３、４、５と、を備えることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスピーカー部を有するスピーカー、およびスピーカー部の再生帯域調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、振動板を介して一対の圧電素子を貼り合わせた、バイモルフ型のスピーカーが開示されている。同文献の図１９に示すように、スピーカーは、振動板と、一対の圧電素子と、を備えている。
【０００３】
振動板は、基板と、一対の電極層と、を備えている。一対の電極層は、基板の表裏両面に配置されている。一対の圧電素子は、振動板の表裏両面に配置されている。圧電素子は、圧電材と、一対の電極層と、を備えている。一対の電極層は、圧電材の表裏両面に配置されている。
【０００４】
すなわち、同文献記載のスピーカーによると、表側から裏側に向かって、圧電素子（電極層−圧電材−電極層）−振動板（電極層−基板−電極層）−圧電素子（電極層−圧電材−電極層）が積層されている。振動板から見て表側の圧電素子の裏側の電極層と、振動板の表側の電極層と、は接続されている。また、振動板から見て裏側の圧電素子の表側の電極層と、振動板の裏側の電極層と、は接続されている。
【０００５】
同文献の図２０に示すように、振動板の表側においては、圧電素子の裏面および振動板の表面に、各々、抵抗部が配置されている。同文献の図２１に示すように、振動板の表側の等価回路においては、抵抗部を介して交流電源に接続されるコンデンサと、抵抗部を介さずに交流電源に接続されるコンデンサと、が配置されている。
【０００６】
同文献記載のスピーカーによると、電極層の径方向中心側に配置される電極ほど、高周波数帯域の音圧を抑制することができる。このため、音声の再生帯域に応じて圧電素子の駆動領域の異なるスピーカーを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００９／０７８１８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、同文献記載のスピーカーの場合、振動板と、一対の圧電素子と、が必須である。具体的には、表側から裏側に向かって、圧電素子（電極層−圧電材−電極層）−振動板（電極層−基板−電極層）−圧電素子（電極層−圧電材−電極層）を積層する必要がある。このため、部品点数が多い。また、スピーカーの表裏方向の厚さが大きくなってしまう。つまり、スピーカーの薄型化が困難である。また、同文献記載のスピーカーの場合、抵抗部を直列接続する電極と、抵抗部を接続しない電極と、を区別して配置する必要がある。このため、回路構成が複雑である。また、複雑な回路構成を実現するために、電極と、抵抗部と、を別々に配置する必要がある。このため、部品点数が多い。
【０００９】
本発明のスピーカーは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、部品点数が少なく、薄型化が簡単で、回路構成が簡単で、各々異なる再生帯域の音声を再生可能な複数のスピーカー部を有するスピーカーを提供することを目的とする。また、本発明は、スピーカーの有するスピーカー部の再生帯域を、簡単に調整することが可能な再生帯域調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記課題を解決するため、本発明のスピーカーは、エラストマー製または樹脂製の誘電層と、該誘電層の表裏両面に配置される複数の電極層と、を有する振動部と、表側または裏側から見て、該誘電層の表面の該電極層と、該誘電層と、該誘電層の裏面の該電極層と、が重複する部分に配置され、各々、音声の再生帯域が異なる複数のスピーカー部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、「エラストマー製または樹脂製」とは、誘電層の基材が、エラストマー製または樹脂であることをいう。すなわち、誘電層は、エラストマーまたは樹脂の他に、添加剤等の他の成分を含んでいてもよい。また、「エラストマー」には、ゴムおよび熱可塑性エラストマーが含まれる。
【００１２】
また、「音声の再生帯域が異なる」とは、音圧レベルの周波数分布において、隣接する再生帯域が完全に分離している場合は勿論、隣接する再生帯域が部分的に重複している場合を含む。
【００１３】
本発明のスピーカーは、複数のスピーカー部を備えている。スピーカー部は、誘電層から見て、表側の電極層の一部と、誘電層の一部と、裏側の電極層の一部と、を備えている。誘電層の表面の電極層および裏面の電極層には、再生対象となる音声に基づく交流電圧が印加される。当該交流電圧に基づく電極層間の静電引力の変化に応じて、誘電層の表裏方向の厚さは変化する。すなわち、誘電層が振動する。このため、スピーカー部から音声が再生される。
【００１４】
このように、本発明のスピーカーは、基本的には、誘電層と複数の電極層とにより、音声を再生することができる（勿論、本発明のスピーカーは、誘電層、複数の電極層以外の構成要素を有していてもよい。）。すなわち、特許文献１に記載のスピーカーのように、圧電素子（電極層−圧電材−電極層）−振動板（電極層−基板−電極層）−圧電素子（電極層−圧電材−電極層）といった、複雑な構造は、本発明のスピーカーには不要である。このため、部品点数が少なくなる。また、表裏方向の厚さを小さくすることができる。つまり、薄型化が可能である。また、軽量化が可能である。また、特許文献１に記載のスピーカーのように、敢えて抵抗部を配置する必要がない。このため、部品点数が少なくなる。また、特許文献１に記載のスピーカーのように、抵抗部を直列接続する電極と、抵抗部を接続しない電極と、を区別して配置する必要がない。このため、回路構成が簡単である。
【００１５】
また、本発明のスピーカーによると、振動部は、エラストマー製または樹脂製の誘電層と、電極層と、を有している。このため、本発明のスピーカーは、永久磁石やボイスコイルを有する従来のダイナミック型スピーカーユニットと比較して、薄型化が可能である。また、軽量化が可能である。
【００１６】
また、本発明のスピーカーによると、単一の誘電層により、複数のスピーカー部を設定することができる。複数のスピーカー部は、各々、異なる再生帯域の音声を再生可能である。このため、高周波数帯域や低周波数帯域など、再生帯域ごとに専用のスピーカーを配置する場合と比較して、スピーカーを小型化することができる。また、スピーカーを軽量化することができる。
【００１７】
また、高周波数帯域専用のスピーカーの場合、低周波数帯域の音声を遮断するために、別途ハイパスフィルターを配置する必要がある。反対に、低周波数帯域専用のスピーカーの場合、高周波数帯域の音声を遮断するために、別途ローパスフィルターを配置する必要がある。これに対して、本発明のスピーカーによると、別途、フィルターを配置する必要がない。つまり、周波数遮断用の専用回路を、別途設ける必要がない。このため、再生帯域ごとに専用のスピーカーを配置する場合と比較して、部品点数が少なくなる。また、回路構成が簡単である。
【００１８】
一例として、電極層の電気抵抗および誘電層の静電容量のうち、少なくとも一方を調整することにより、スピーカー部の再生帯域の上限値を調整することができる。すなわち、電極層と誘電層とは、疑似的に、電気抵抗と静電容量とが直列接続された、ローパスフィルターを構成している。
【００１９】
ここで、電気抵抗をＲ、静電容量をＣとすると、ローパスフィルターのカットオフ周波数ｆｃは、以下の式（１）により導出される。
ｆｃ＝１／（２πＲＣ） ・・・式（１）
このため、電気抵抗Ｒ、静電容量Ｃを調整することにより、カットオフ周波数ｆｃ、つまり再生帯域の上限値を調整することができる。電気抵抗Ｒは、電極層の導通経路の長さ、導通経路の横断面積（経路方向に対して直交する方向の断面積）、電極層を構成する材料の調整などにより、調整することができる。
【００２０】
導通経路を長くすると電気抵抗Ｒが大きくなる。反対に、導通経路を短くすると電気抵抗Ｒが小さくなる。導通経路の横断面積を大きくすると電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、導通経路の横断面積を小さくすると電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００２１】
電極層を構成する材料として、導電率が高い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層を構成する材料として、導電率が低い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが大きくなる。電極層を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を大きくすると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を小さくすると、電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００２２】
静電容量は、誘電層の誘電率、電極面積（具体的には、表側または裏側から見て、表側の電極層と裏側の電極層とが重複する部分の面積）、電極間距離（具体的には、誘電層の表裏方向の厚さ）の調整などにより、調整することができる。すなわち、誘電率をε、電極面積をＳ、電極間距離をｄとすると、静電容量Ｃは以下の式（２）により導出される。
Ｃ＝εＳ／ｄ ・・・式（２）
誘電層を構成する材料として、誘電率εが高い材料を選択すると、静電容量Ｃが大きくなる。反対に、誘電層を構成する材料として、誘電率εが低い材料を選択すると、静電容量Ｃが小さくなる。電極面積Ｓを大きくすると静電容量Ｃが大きくなる。反対に、電極面積Ｓを小さくすると静電容量Ｃが小さくなる。電極間距離ｄを大きくすると静電容量Ｃが小さくなる。反対に、電極間距離ｄを小さくすると静電容量Ｃが大きくなる。誘電層の積層数（電極層の積層数）を増加させると静電容量Ｃが大きくなり、電気抵抗Ｒは小さくなる。
【００２３】
また、振動部の面方向（表裏方向に対して直交する方向）のばね定数をｋ、振動部の質量をｍとすると、一次共振周波数ｆ０は以下の式（３）により導出される。
ｆ０＝１／２π・√（ｋ／ｍ） ・・・式（３）
振動部の面方向のばね定数ｋを調整することにより、一次共振周波数ｆ０、つまり再生帯域の下限値を調整することができる。また、振動部の質量ｍを調整することにより、一次共振周波数ｆ０を調整することができる。
【００２４】
誘電層を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、誘電層を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００２５】
電極層を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、電極層を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００２６】
誘電層の積層数（電極層の積層数）を多くすると、ばね定数ｋが大きくなる。反対に、誘電層の積層数（電極層の積層数）を少なくすると、ばね定数ｋが小さくなる。誘電層の積層数（電極層の積層数）を多くすると、振動部の質量ｍが大きくなる。反対に、誘電層の積層数（電極層の積層数）を少なくすると、振動部の質量ｍが小さくなる。このように、誘電層の積層数（電極層の積層数）により、式（３）のｋ／ｍを調整することができる。
【００２７】
振動部の大きさを大きくすると、振動部の質量ｍが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。反対に、振動部の大きさを小さくすると、振動部の質量ｍが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。
【００２８】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記振動部の裏面に当接する保持部を備える構成とする方がよい。本構成によると、振動部を裏側から保持することができる。このため、振動部に、しわが入りにくい。
【００２９】
（２−１）好ましくは、上記（２）の構成において、前記保持部は、樹脂またはエラストマーの弾性発泡体製である構成とする方がよい。弾性発泡体は多数の空孔を備えている。また、弾性発泡体は柔軟である。このため、巨視的には、振動部にしわが入らないように、振動部をしっかりと保持することができる。また、微視的には、振動部の微細な振動を規制しにくい。
【００３０】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、複数の前記スピーカー部は、同心円状に配置される構成とする方がよい。本構成によると、複数のスピーカー部を面方向に並べて配置する場合と比較して、複数のスピーカー部の設置スペースを小さくすることができる。このため、スピーカーを小型化することができる。また、スピーカーを軽量化することができる。
【００３１】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記電極層は、内側電極部と、内側電極部の径方向外側に配置される外側電極部と、を有し、該内側電極部の外径は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、該外側電極部の外径は、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である構成とする方がよい。
【００３２】
つまり、本構成は、径方向内側に第一の再生帯域用のスピーカー部を、径方向外側に第二の再生帯域（第一の再生帯域よりも低い再生帯域）用のスピーカー部を、各々配置するものである。
【００３３】
内側電極部の外径を１ｍｍ以上としたのは、１ｍｍ未満の場合、一次共振周波数ｆ０が２０ｋＨｚ以上となり、径方向内側のスピーカー部の再生帯域が可聴領域を超えるためである。
【００３４】
また、内側電極部の外径を５０ｍｍ以下としたのは、５０ｍｍ超過の場合、一次共振周波数ｆ０が低くなり、またカットオフ周波数ｆｃが過度に低くなり、径方向内側のスピーカー部が高周波数帯域の音声を再生しにくくなるからである。
【００３５】
外側電極部の外径を２０ｍｍ以上としたのは、２０ｍｍ未満の場合、カットオフ周波数ｆｃが高くなり、径方向外側のスピーカー部の再生帯域の高周波数部分と、径方向内側のスピーカー部の再生帯域の低周波数部分と、が重複してしまい、再生効率が低下するからである。
【００３６】
また、外側電極部の外径を３００ｍｍ以下としたのは、３００ｍｍ超過の場合、一次共振周波数ｆ０が２０Ｈｚ以下になり、径方向外側のスピーカー部の再生帯域が可聴領域を超えるからである。
【００３７】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記スピーカー部の周縁が固定される枠部を備える構成とする方がよい。本構成によると、スピーカー部を外側から保持することができる。
【００３８】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記振動部は、Ｎ（Ｎは３以上の整数）層の前記電極層と、Ｎ−１層の前記誘電層と、が表裏方向に積層されてなり、該振動部を貫通し、Ｎ層の該電極層のうち、極性が共通する複数の該電極層に導通する共用配線部を備える構成とする方がよい。本構成によると、極性（正極、負極）が共通する複数の電極層に対して個別に配線部を配置する場合と比較して、配線部の数が少なくなる。
【００３９】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記誘電層は、ヤング率が１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下のエラストマー製である構成とする方がよい。ヤング率を１ＭＰａ以上としたのは、１ＭＰａ未満の場合、誘電層の設置が困難だからである。また、ヤング率を２０ＭＰａ以下としたのは、２０ＭＰａ超過の場合、一次共振周波数ｆ０が過度に高周波数側に移動してしまうからである。
【００４０】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記電極層は、該電極層の原料である電極材料が前記誘電層に塗布されることにより形成される構成とする方がよい。本構成によると、電極層の形成と電極層の配置とを同時に行うことができる。
【００４１】
（９）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記電極層は、前記誘電層に接着される構成とする方がよい。本構成によると、電極層を、しっかりと誘電層に固定することができる。
【００４２】
（１０）また、上記課題を解決するため、本発明の再生帯域調整方法は、上記（１）ないし（９）のいずれかの構成のスピーカーの、任意の前記スピーカー部の再生帯域調整方法であって、前記電極層の電気抵抗および前記誘電層の静電容量のうち、少なくとも一方を調整することにより、再生帯域の上限値であるカットオフ周波数を調整し、前記振動部の面方向のばね定数および該振動部の質量のうち、少なくとも一方を調整することにより、該再生帯域の下限値である一次共振周波数を調整することを特徴とする。
【００４３】
本発明の再生帯域調整方法によると、スピーカー部ごとに、再生帯域の上限値、下限値を、簡単に調整することができる。すなわち、スピーカー部ごとに、再生帯域の広さ、位置を、簡単に調整することができる。
【００４４】
電極層の電気抵抗および誘電層の静電容量のうち、少なくとも一方を調整することにより、スピーカー部の再生帯域の上限値を調整することができる。すなわち、電極層と誘電層とは、疑似的に、電気抵抗と静電容量とが直列接続された、ローパスフィルターを構成している（前出の式（１）参照）。
【００４５】
このため、電気抵抗Ｒ、静電容量Ｃを調整することにより、カットオフ周波数ｆｃ、つまり再生帯域の上限値を調整することができる。電気抵抗Ｒは、電極層の導通経路の長さ、導通経路の横断面積（経路方向に対して直交する方向の断面積）、電極層を構成する材料の調整などにより、調整することができる。
【００４６】
導通経路を長くすると電気抵抗Ｒが大きくなる。反対に、導通経路を短くすると電気抵抗Ｒが小さくなる。導通経路の横断面積を大きくすると電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、導通経路の横断面積を小さくすると電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００４７】
電極層を構成する材料として、導電率が高い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層を構成する材料として、導電率が低い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが大きくなる。電極層を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を大きくすると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を小さくすると、電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００４８】
静電容量は、誘電層の誘電率、電極面積（具体的には、表側または裏側から見て、表側の電極層と裏側の電極層とが重複する部分の面積）、電極間距離（具体的には、誘電層の表裏方向の厚さ）の調整などにより、調整することができる（前出の式（２）参照）。
【００４９】
誘電層を構成する材料として、誘電率εが高い材料を選択すると、静電容量Ｃが大きくなる。反対に、誘電層を構成する材料として、誘電率εが低い材料を選択すると、静電容量Ｃが小さくなる。電極面積Ｓを大きくすると静電容量Ｃが大きくなる。反対に、電極面積Ｓを小さくすると静電容量Ｃが小さくなる。電極間距離ｄを大きくすると静電容量Ｃが小さくなる。反対に、電極間距離ｄを小さくすると静電容量Ｃが大きくなる。誘電層の積層数（電極層の積層数）を増加させると静電容量Ｃが大きくなり、電気抵抗Ｒは小さくなる。
【００５０】
振動部の面方向のばね定数ｋを調整することにより、一次共振周波数ｆ０、つまり再生帯域の下限値を調整することができる。また、振動部の質量ｍを調整することにより、一次共振周波数ｆ０を調整することができる（前出の式（３）参照）。
【００５１】
誘電層を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、誘電層を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００５２】
電極層を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、電極層を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００５３】
誘電層の積層数（電極層の積層数）を多くすると、ばね定数ｋが大きくなる。反対に、誘電層の積層数（電極層の積層数）を少なくすると、ばね定数ｋが小さくなる。誘電層の積層数（電極層の積層数）を多くすると、振動部の質量ｍが大きくなる。反対に、誘電層の積層数（電極層の積層数）を少なくすると、振動部の質量ｍが小さくなる。このように、誘電層の積層数（電極層の積層数）により、式（３）のｋ／ｍを調整することができる。
【００５４】
振動部の大きさを大きくすると、振動部の質量ｍが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。反対に、振動部の大きさを小さくすると、振動部の質量ｍが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によると、部品点数が少なく、薄型化が簡単で、回路構成が簡単で、各々異なる再生帯域の音声を再生可能な複数のスピーカー部を有するスピーカーを提供することができる。また、本発明によると、スピーカーの有するスピーカー部の再生帯域を、簡単に調整可能な再生帯域調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第一実施形態のスピーカーの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図３】同スピーカーの透過前面図である。
【図４】同スピーカーの分解斜視図である。
【図５】同スピーカーの振動部の分解斜視図である。
【図６】任意のスピーカー部の音圧レベルの周波数分布の模式図である。
【図７】本実施形態のスピーカーの音圧レベルの周波数分布の模式図である。
【図８】第二実施形態のスピーカーの前後方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、本発明のスピーカーおよび再生帯域調整方法の実施の形態について説明する。
【００５８】
＜第一実施形態＞
［スピーカーの構成］
まず、本実施形態のスピーカーの構成について説明する。図１に、本実施形態のスピーカーの斜視図を示す。図２に、図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図を示す。図３に、同スピーカーの透過前面図を示す。図４に、同スピーカーの分解斜視図を示す。なお、図２においては、説明の便宜上、誘電層２０、電極層２１、２２の上下方向（表裏方向）の厚さを誇張して示す。また、図３においては、説明の便宜上、電極層２１にハッチングを施す。また、絶縁シールド層９５、枠部７を透過して示す。
【００５９】
図１〜図４に示すように、スピーカー１は、振動部２と、内側スピーカー部３と、中間スピーカー部４と、外側スピーカー部５と、保持部６と、枠部７と、回路部８と、一対の絶縁シールド層９５と、を備えている。内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５は、各々、本発明の「スピーカー部」の概念に含まれる。
【００６０】
（振動部２、絶縁シールド層９５）
図５に、本実施形態のスピーカーの振動部の分解斜視図を示す。図５に示すように、振動部２は、五層の誘電層２０と、六層の電極層２１、２２と、を備えている。これら五層の誘電層２０、六層の電極層２１、２２は、前方から後方に向かって、交互に積層されている。具体的には、五層の誘電層２０、六層の電極層２１、２２は、前方から後方に向かって、電極層２１→誘電層２０→電極層２２→誘電層２０→電極層２１→誘電層２０→電極層２２→誘電層２０→電極層２１→誘電層２０→電極層２２の順に配置されている。互いに配置パターンの異なる電極層２１と電極層２２とは、誘電層２０を挟んで、前後方向に隣り合っている。
【００６１】
誘電層２０は、Ｈ−ＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）製であって円形の膜状を呈している。電極層２１は、シリコーンゴム中に銀粉末が充填された柔軟導電材料製であって膜状を呈している。電極層２１は、前から一層目、三層目、五層目の誘電層２０の前面に配置されている。具体的には、電極層２１は、柔軟導電材料を含む塗料が誘電層２０の前面に塗布（例えばスクリーン印刷など）されることにより、形成されている。
【００６２】
電極層２１は、内側電極部２１ａと、外側電極部２１ｂと、を備えている。内側電極部２１ａは、内側部２１ａａと、外側部２１ａｂと、端子部２１ａｃと、を備えている。内側部２１ａａは、円形を呈している。内側部２１ａａは、誘電層２０の径方向中心に配置されている。外側部２１ａｂは、リング状を呈している。外側部２１ａｂは、内側部２１ａａの径方向外側に配置されている。端子部２１ａｃは、左右方向（径方向）に延在する帯状を呈している。端子部２１ａｃは、内側部２１ａａと外側部２１ａｂとを連結している。
【００６３】
外側電極部２１ｂは、本体部２１ｂａと、端子部２１ｂｃと、を備えている。本体部２１ｂａは、リング状を呈している。本体部２１ｂａは、内側電極部２１ａの径方向外側に配置されている。内側電極部２１ａの内側部２１ａａ、内側電極部２１ａの外側部２１ａｂ、外側電極部２１ｂは、同心円状に配置されている。端子部２１ｂｃは、右側に突出するタブ状を呈している。
【００６４】
電極層２２は、前から二層目、四層目の誘電層２０の前面、および前から五層目の誘電層２０の後面に配置されている。電極層２１と電極層２２との構成、材質、配置方法は同じである。また、前方（表側）または後方（裏側）から見て、電極層２１と電極層２２との配置パターンは、左右反対である。
【００６５】
電極層２２は、内側電極部２２ａと、外側電極部２２ｂと、を備えている。内側電極部２２ａは、内側部２２ａａと、外側部２２ａｂと、端子部２２ａｃと、を備えている。外側電極部２２ｂは、本体部２２ｂａと、端子部２２ｂｃと、を備えている。
【００６６】
一対の絶縁シールド層９５は、振動部２の前後両面を覆っている。絶縁シールド層９５は、Ｈ−ＮＢＲ製であって円形の膜状を呈している。一対の絶縁シールド層９５は、振動部２と外部との導通を遮断している。また、一対の絶縁シールド層９５は、振動部２の耐久性を確保している。
【００６７】
（枠部７）
図１〜図４に戻って、枠部７は、基部７０と、表側二重筒部７１と、裏側二重筒部７２と、一対の内側共用配線部７３と、一対の外側共用配線部７４と、四つの内筒部用ボルト７５と、四つの外筒部用ボルト７６と、を備えている。内側共用配線部７３、外側共用配線部７４は、各々、本発明の「共用配線部」の概念に含まれる。また、内筒部用ボルト７５、外筒部用ボルト７６は、各々、五層の誘電層２０（つまり振動部２）を枠部７に取り付ける、振動部取付部材としての機能を有している。また、基部７０は、エンクロージャーとしての機能を有している。
【００６８】
基部７０は、樹脂製であって円板状を呈している。裏側二重筒部７２は、内筒部７２０と、外筒部７２１と、を備えている。内筒部７２０は、樹脂製であって短軸円筒状を呈している。内筒部７２０は、基部７０の前面に配置されている。内筒部７２０は、基部７０の径方向中心に配置されている。外筒部７２１は、樹脂製であって短軸円筒状を呈している。外筒部７２１は、基部７０の前面に配置されている。外筒部７２１は、内筒部７２０の径方向外側に配置されている。内筒部７２０と外筒部７２１とは、同心円状に配置されている。
【００６９】
表側二重筒部７１は、内筒部７１０と、外筒部７１１と、を備えている。内筒部７１０は、樹脂製であって短軸円筒状を呈している。内筒部７１０は、裏側二重筒部７２の内筒部７２０の前方に配置されている。内筒部７１０と内筒部７２０との間には、一対の絶縁シールド層９５と振動部２とが介装されている。内筒部７１０の後端面は、前方の絶縁シールド層９５の前面に圧接している。内筒部７２０の前端面は、後方の絶縁シールド層９５の後面に圧接している。
【００７０】
外筒部７１１は、樹脂製であって短軸円筒状を呈している。外筒部７１１は、裏側二重筒部７２の外筒部７２１の前方に配置されている。外筒部７１１と外筒部７２１との間には、一対の絶縁シールド層９５と振動部２とが介装されている。外筒部７１１の後端面は、前方の絶縁シールド層９５の前面に圧接している。外筒部７２１の前端面は、後方の絶縁シールド層９５の後面に圧接している。
【００７１】
一対の内側共用配線部７３は、各々、銅製であって丸棒状を呈している。内側共用配線部７３は、内筒部７１０、振動部２、内筒部７２０に挿通されている。図２に示すように、右側の内側共用配線部７３は、三層の電極層２１の端子部２１ａｃを、貫通している。すなわち、右側の内側共用配線部７３は、三つの端子部２１ａｃに、電気的に接続されている。
【００７２】
これに対して、左側の内側共用配線部７３は、三層の電極層２２の端子部２２ａｃを、貫通している。すなわち、左側の内側共用配線部７３は、三つの端子部２２ａｃに、電気的に接続されている。
【００７３】
一対の外側共用配線部７４は、各々、銅製であって丸棒状を呈している。外側共用配線部７４は、外筒部７１１、振動部２、外筒部７２１に挿通されている。図２に示すように、右側の外側共用配線部７４は、三層の電極層２１の端子部２１ｂｃを、貫通している。すなわち、右側の外側共用配線部７４は、三つの端子部２１ｂｃに、電気的に接続されている。
【００７４】
これに対して、左側の外側共用配線部７４は、三層の電極層２２の端子部２２ｂｃを、貫通している。すなわち、左側の外側共用配線部７４は、三つの端子部２２ｂｃに、電気的に接続されている。
【００７５】
四つの内筒部用ボルト７５は、内筒部７１０に、周方向に９０°ずつ離間して配置されている。四つの内筒部用ボルト７５は、図４に示すように、各々、内筒部７１０、五層の誘電層２０、内筒部７２０を介して、基部７０に螺着されている。四つの内筒部用ボルト７５の締結力により、内筒部７１０と内筒部７２０との間に、振動部２が挟持、固定されている。
【００７６】
四つの外筒部用ボルト７６は、外筒部７１１に、周方向に９０°ずつ離間して配置されている。四つの外筒部用ボルト７６は、図４に示すように、各々、外筒部７１１、五層の誘電層２０、外筒部７２１を介して、基部７０に螺着されている。四つの外筒部用ボルト７６の締結力により、外筒部７１１と外筒部７２１との間に、振動部２が挟持、固定されている。
【００７７】
（保持部６）
保持部６は、内側保持体６０と、外側保持体６１と、を備えている。内側保持体６０は、ウレタン発泡体製であって、短軸円柱状を呈している。内側保持体６０は、内筒部７２０の径方向内側に配置されている。内側保持体６０の前面は、後方の絶縁シールド層９５の後面に当接している。
【００７８】
外側保持体６１は、ウレタン発泡体製であって、短軸円筒状を呈している。外側保持体６１は、内筒部７２０の外周面と外筒部７２１の内周面との間に配置されている。外側保持体６１の前面は、後方の絶縁シールド層９５の後面に当接している。外側保持体６１と内側保持体６０とは、同心円状に配置されている。
【００７９】
（内側スピーカー部３）
図２、図３に示すように、内側スピーカー部３は、前方または後方から見て、三つの内側電極部２１ａの内側部２１ａａと、三つの内側電極部２２ａの内側部２２ａａと、五層の誘電層２０の径方向中心部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、内側スピーカー部３は円形を呈している。内側スピーカー部３の再生帯域は、後述する再生帯域調整方法により、高周波数帯域（高音領域）に設定されている。
【００８０】
（中間スピーカー部４）
図２、図３に示すように、中間スピーカー部４は、前方または後方から見て、三つの内側電極部２１ａの外側部２１ａｂと、三つの内側電極部２２ａの外側部２２ａｂと、五層の誘電層２０の径方向中間部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、中間スピーカー部４はリング状を呈している。中間スピーカー部４は、内側スピーカー部３の径方向外側に配置されている。中間スピーカー部４の再生帯域は、後述する再生帯域調整方法により、中周波数帯域（中音領域）に設定されている。
【００８１】
（外側スピーカー部５）
図２、図３に示すように、外側スピーカー部５は、前方または後方から見て、三つの外側電極部２１ｂの本体部２１ｂａと、三つの外側電極部２２ｂの本体部２２ｂａと、五層の誘電層２０の径方向外側部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、外側スピーカー部５はリング状を呈している。外側スピーカー部５は、中間スピーカー部４の径方向外側に配置されている。外側スピーカー部５の再生帯域は、後述する再生帯域調整方法により、低周波数帯域（低音領域）に設定されている。内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５は、同心円状に配置されている。
【００８２】
（回路部８）
図２に示すように、回路部８は、直流バイアス電源８０と、交流電源８１と、を備えている。直流バイアス電源８０は、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５に、直流のバイアス電圧を印加している。交流電源８１は、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５に、再生対象となる音声に基づく交流電圧を印加している。すなわち、直流バイアス電源８０と交流電源８１とは、直流バイアス電圧と交流電圧とを重畳して、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５に印加している。
【００８３】
直流バイアス電源８０の正極側は、交流電源８１を介して、左側の内側共用配線部７３に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の正極側は、三つの内側電極部２２ａに接続されている。また、直流バイアス電源８０の正極側は、交流電源８１を介して、右側の外側共用配線部７４に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の正極側は、三つの外側電極部２１ｂに接続されている。
【００８４】
これに対して、直流バイアス電源８０の負極側は、右側の内側共用配線部７３に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の負極側は、三つの内側電極部２１ａに接続されている。また、直流バイアス電源８０の負極側は、左側の外側共用配線部７４に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の負極側は、三つの外側電極部２２ｂに接続されている。
【００８５】
［スピーカーの動き］
次に、本実施形態のスピーカーの動きについて説明する。スピーカー１に音声信号が入力されると、交流電源８１の交流電圧が変化する。このため、上下方向に誘電層２０を挟んで隣り合う電極層２１、２２間の静電引力が変化する。したがって、誘電層２０の上下方向の厚さが変化する。すなわち、誘電層２０が振動する。よって、内側スピーカー部３から音声の高音部分が、中間スピーカー部４から音声の中音部分が、外側スピーカー部５から音声の低音部分が、各々再生される。
【００８６】
［再生帯域調整方法］
次に、本実施形態の再生帯域調整方法について説明する。内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の再生帯域は、個別に調整される。図６に、任意のスピーカー部の音圧レベルの周波数分布の模式図を示す。
【００８７】
図６に示すように、再生帯域Ｌの下限値は、一次共振周波数ｆ０である。これに対して、再生帯域Ｌの上限値は、カットオフ周波数ｆｃである。このため、一次共振周波数ｆ０とカットオフ周波数ｆｃとの間隔を広げることにより、再生帯域Ｌを広げることができる。また、一次共振周波数ｆ０を下げることにより、再生帯域Ｌを低周波数側に広げることができる。また、カットオフ周波数ｆｃを上げることにより、再生帯域Ｌを高周波数側に広げることができる。また、一次共振周波数ｆ０およびカットオフ周波数ｆｃを下げることにより、再生帯域Ｌを低周波数側に移動させることができる。また、一次共振周波数ｆ０およびカットオフ周波数ｆｃを上げることにより、再生帯域Ｌを高周波数側に移動させることができる。
【００８８】
このように、一次共振周波数ｆ０、カットオフ周波数ｆｃのうち、少なくとも一方を調整することにより、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５に、所望の再生帯域を設定することができる。
【００８９】
具体的には、前出の式（１）に示すように、電極層２１、２２の電気抵抗Ｒおよび誘電層２０の静電容量Ｃのうち、少なくとも一方を調整することにより、カットオフ周波数ｆｃを調整することができる。すなわち、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の再生帯域Ｌの上限値を調整することができる。
【００９０】
電極層２１、２２の電気抵抗Ｒは、電極層２１、２２の導通経路の長さ、導通経路の横断面積（経路方向に対して直交する方向の断面積）、電極層２１、２２を構成する材料の調整などにより、調整することができる。
【００９１】
導通経路を長くすると電気抵抗Ｒが大きくなる。反対に、導通経路を短くすると電気抵抗Ｒが小さくなる。導通経路の横断面積を大きくすると電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、導通経路の横断面積を小さくすると電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００９２】
電極層２１、２２を構成する材料として、導電率が高い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層２１、２２を構成する材料として、導電率が低い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが大きくなる。電極層２１、２２を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を大きくすると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層２１、２２を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を小さくすると、電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００９３】
前出の式（２）に示すように、誘電層２０の静電容量Ｃは、誘電層２０の誘電率ε、電極面積Ｓ（具体的には、表側または裏側から見て、表側の電極層２１と裏側の電極層２２とが重複する部分の面積）、電極間距離ｄ（具体的には、誘電層２０の上下方向の厚さ）の調整などにより、調整することができる。
【００９４】
誘電層２０を構成する材料として、誘電率εが高い材料を選択すると、静電容量Ｃが大きくなる。反対に、誘電層２０を構成する材料として、誘電率εが低い材料を選択すると、静電容量Ｃが小さくなる。電極面積Ｓを大きくすると静電容量Ｃが大きくなる。反対に、電極面積Ｓを小さくすると静電容量Ｃが小さくなる。電極間距離ｄを大きくすると静電容量Ｃが小さくなる。反対に、電極間距離ｄを小さくすると静電容量Ｃが大きくなる。
【００９５】
振動部２の面方向（上下方向に対して直交する方向）のばね定数ｋを調整することにより、一次共振周波数ｆ０、つまり再生帯域の下限値を調整することができる。また、振動部２の質量ｍを調整することにより、一次共振周波数ｆ０を調整することができる（前出の式（３）参照）。すなわち、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の再生帯域Ｌの下限値を調整することができる。
【００９６】
誘電層２０を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、誘電層２０を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００９７】
電極層２１、２２を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、電極層２１、２２を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００９８】
誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）を多くすると、ばね定数ｋが大きくなる。反対に、誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）を少なくすると、ばね定数ｋが小さくなる。誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）を多くすると、振動部２の質量ｍが大きくなる。反対に、誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）を少なくすると、振動部２の質量ｍが小さくなる。このように、誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）により、式（３）のｋ／ｍを調整することができる。
【００９９】
振動部２の大きさを大きくすると、振動部２の質量ｍが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。反対に、振動部２の大きさを小さくすると、振動部２の質量ｍが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。
【０１００】
保持部６を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、振動部２のばね定数が大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、保持部６を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、振動部２のばね定数が小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【０１０１】
図７に、本実施形態のスピーカーの音圧レベルの周波数分布の模式図を示す。図７に示すように、再生帯域調整方法を実施することにより、低周波数側から高周波数側に、外側スピーカー部５の再生帯域（低周波数帯域）ＬＬと、中間スピーカー部４の再生帯域（中周波数帯域）ＬＭと、内側スピーカー部３の再生帯域（高周波数帯域）ＬＨと、を繋げることができる。このため、本実施形態のスピーカー１は、フルレンジの音声を再生することができる。
【０１０２】
［作用効果］
次に、本実施形態のスピーカーおよび再生帯域調整方法の作用効果について説明する。本実施形態のスピーカー１は、誘電層２０と複数の電極層２１、２２とにより、音声を再生することができる。すなわち、特許文献１に記載のスピーカーのように、圧電素子（電極層−圧電材−電極層）−振動板（電極層−基板−電極層）−圧電素子（電極層−圧電材−電極層）といった、複雑な構造は、本実施形態のスピーカー１には不要である。このため、部品点数が少なくなる。また、前後方向の厚さを小さくすることができる。つまり、薄型化が可能である。また、軽量化が可能である。また、特許文献１に記載のスピーカーのように、敢えて抵抗部を配置する必要がない。このため、部品点数が少なくなる。また、特許文献１に記載のスピーカーのように、抵抗部を直列接続する電極と、抵抗部を接続しない電極と、を区別して配置する必要がない。このため、回路構成が簡単である。
【０１０３】
また、本実施形態のスピーカー１によると、振動部２は、Ｈ−ＮＢＲ製の誘電層２０と、柔軟導電材料製の電極層２１、２２と、を有している。このため、本実施形態のスピーカー１は、永久磁石やボイスコイルを有する従来のダイナミック型スピーカーユニットと比較して、薄型化が可能である。また、軽量化が可能である。
【０１０４】
また、本実施形態のスピーカー１によると、単一の誘電層２０により、三つのスピーカー部（内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５）を設定することができる。内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５は、各々、異なる再生帯域の音声を再生可能である。このため、高周波数帯域や低周波数帯域など、再生帯域ごとに専用のスピーカーを配置する場合と比較して、スピーカー１を小型化することができる。また、スピーカー１を軽量化することができる。また、単一のスピーカー１により、フルレンジの音声を再生することができる。
【０１０５】
また、高周波数帯域専用のスピーカーの場合、低周波数帯域の音声を遮断するために、別途ハイパスフィルターを配置する必要がある。反対に、低周波数帯域専用のスピーカーの場合、高周波数帯域の音声を遮断するために、別途ローパスフィルターを配置する必要がある。これに対して、本実施形態のスピーカー１によると、別途、フィルターを配置する必要がない。つまり、周波数遮断用の専用回路を、別途設ける必要がない。このため、再生帯域ごとに専用のスピーカーを配置する場合と比較して、部品点数が少なくなる。また、回路構成が簡単である。
【０１０６】
また、本実施形態のスピーカー１は、保持部６を備えている。保持部６は、振動部２を後方から保持している。このため、誘電層２０、電極層２１、２２が柔軟かつ薄膜状であるにもかかわらず、誘電層２０、電極層２１、２２に、しわが入りにくい。
【０１０７】
また、保持部６は、ウレタン発泡体製である。このため、保持部６は、多数の空孔を備えている。また、保持部６は柔軟である。したがって、巨視的には、誘電層２０、電極層２１、２２にしわが入らないように、誘電層２０、電極層２１、２２をしっかりと保持することができる。また、微視的には、誘電層２０、電極層２１、２２の微細な振動を規制しにくい。このため、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の音声再生を、保持部６が阻害しにくい。
【０１０８】
また、本実施形態のスピーカー１によると、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５は、同心円状に配置されている。このため、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５を振動部２の面方向に並べて配置する場合と比較して、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の設置スペースを小さくすることができる。このため、スピーカー１を小型化することができる。また、スピーカー１を軽量化することができる。
【０１０９】
また、本実施形態のスピーカー１は、枠部７を備えている。内筒部７１０、７２０は、内側スピーカー部３の周縁を固定している。内筒部７１０、７２０および外筒部７１１、７２１は、中間スピーカー部４および外側スピーカー部５の周縁を固定している。このため、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５を確実に振動させることができる。また、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５を保持することができる。
【０１１０】
また、本実施形態のスピーカー１は、内側共用配線部７３、外側共用配線部７４を備えている。内側共用配線部７３、外側共用配線部７４は、各々、極性（正極、負極）が共通する複数の内側電極部２１ａ、２２ａ、外側電極部２１ｂ、２２ｂに対して、共用化されている。このため、極性が共通する複数の内側電極部２１ａ、２２ａ、外側電極部２１ｂ、２２ｂに対して、個別に配線部を配置する場合と比較して、配線部の数が少なくなる。
【０１１１】
また、本実施形態のスピーカー１によると、電極層２１、２２は、電極材料が誘電層２０に塗布されることにより、形成されている。このため、電極層２１、２２の形成と電極層２１、２２の配置とを同時に行うことができる。
【０１１２】
また、本実施形態の再生帯域調整方法によると、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５ごとに、再生帯域ＬＨ、ＬＭ、ＬＬの上限値、下限値を、簡単に調整することができる。すなわち、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５ごとに、再生帯域ＬＨ、ＬＭ、ＬＬの広さ、位置を、簡単に調整することができる。
【０１１３】
＜第二実施形態＞
本実施形態のスピーカーおよび再生帯域調整方法と、第一実施形態のスピーカーおよび再生帯域調整方法との相違点は、振動部が単層の誘電層を備えている点である。また、二つのスピーカー部が配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【０１１４】
図８に、本実施形態のスピーカーの前後方向断面図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。
【０１１５】
図８に示すように、電極層２１は、内側電極部２１ａと、外側電極部２１ｂと、を備えている。内側電極部２１ａは、円形を呈している。内側電極部２１ａは、誘電層２０の径方向中心に配置されている。外側電極部２１ｂは、リング状を呈している。外側電極部２１ｂは、内側電極部２１ａの径方向外側に配置されている。内側電極部２１ａと外側電極部２１ｂとは、同心円状に配置されている。
【０１１６】
電極層２１と電極層２２との構成、材質、配置方法は同じである。また、前方（表側）または後方（裏側）から見て、電極層２１と電極層２２との配置パターンは、左右反対である。電極層２２は、内側電極部２２ａと、外側電極部２２ｂと、を備えている。
【０１１７】
一対の内側配線部９３は、各々、銅製であって丸棒状を呈している。内側配線部９３は、内筒部７１０、振動部２、内筒部７２０に挿通されている。図８に示すように、右側の内側配線部９３は、内側電極部２１ａに電気的に接続されている。左側の内側配線部９３は、内側電極部２２ａに電気的に接続されている。右側の外側配線部９４は、外側電極部２１ｂに電気的に接続されている。左側の外側配線部９４は、外側電極部２２ｂに電気的に接続されている。
【０１１８】
直流バイアス電源８０の正極側は、交流電源８１を介して、左側の内側配線部９３に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の正極側は、内側電極部２２ａに接続されている。また、直流バイアス電源８０の正極側は、交流電源８１を介して、右側の外側配線部９４に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の正極側は、外側電極部２１ｂに接続されている。
【０１１９】
これに対して、直流バイアス電源８０の負極側は、右側の内側配線部９３に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の負極側は、内側電極部２１ａに接続されている。また、直流バイアス電源８０の負極側は、左側の外側配線部９４に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の負極側は、外側電極部２２ｂに接続されている。
【０１２０】
内側スピーカー部３は、前方または後方から見て、内側電極部２１ａと、内側電極部２２ａと、誘電層２０の径方向中心部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、内側スピーカー部３は円形を呈している。内側スピーカー部３の再生帯域は、高周波数帯域（高音領域）に設定されている。
【０１２１】
外側スピーカー部５は、前方または後方から見て、外側電極部２１ｂと、外側電極部２２ｂと、誘電層２０の径方向外側部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、外側スピーカー部５はリング状を呈している。外側スピーカー部５の再生帯域は、中低周波数帯域（中低音領域）に設定されている。
【０１２２】
本実施形態のスピーカー１および再生帯域調整方法と、第一実施形態のスピーカー１および再生帯域調整方法とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のように、振動部２が単層の誘電層２０を備えていてもよい。また、本実施形態のように、二つのスピーカー部（内側スピーカー部３、外側スピーカー部５）を配置してもよい。本実施形態のスピーカー１によると、さらに薄型化が可能である。また、さらに軽量化が可能である。
【０１２３】
＜その他＞
以上、本発明のスピーカーおよび再生帯域調整方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【０１２４】
誘電層２０に対する電極層２１、２２の配置方法は特に限定しない。例えば、誘電層２０とは別に作製した電極層２１、２２（例えば原反シートを裁断して作製する）を、誘電層２０に接着してもよい。こうすると、電極層２１、２２を、しっかりと誘電層２０に固定することができる。
【０１２５】
内筒部用ボルト７５、外筒部用ボルト７６の配置数は特に限定しない。外筒部用ボルト７６の配置数を、内筒部用ボルト７５の配置数よりも、多くしてもよい。また、ボルト以外の締結具（クランプ部材、クリップ、ピンなど）を用いて、枠部７に振動部２を固定してもよい。また、枠部７の裏側二重筒部７２と基部７０とは一体物であってもよい。また、基部７０は配置しなくてもよい。
【０１２６】
また、電極層２１、２２、誘電層２０の層数は特に限定しない。また、スピーカー部（内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５）の配置数も特に限定しない。
【０１２７】
誘電層２０の材質は特に限定しない。エラストマー製または樹脂製であればよい。例えば、誘電率の高いエラストマーを用いることが好ましい。具体的には、常温における誘電率（１００Ｈｚ）が２以上、さらには５以上のエラストマーが好ましい。例えば、エステル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基、アミド基、スルホン基、ウレタン基、ニトリル基等の極性官能基を有するエラストマー、あるいは、これらの極性官能基を有する極性低分子量化合物を添加したエラストマーを採用するとよい。Ｈ−ＮＢＲ以外の好適なエラストマーとしては、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が挙げられる。また、好適な樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン(架橋発泡ポリスチレンを含む)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。絶縁シールド層９５の材質は特に限定しない。上記誘電層２０と同様の材質としてもよい。
【０１２８】
電極層２１、２２の材質は、特に限定しない。例えば、シリコーンゴム、アクリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ中に銀粉末、カーボンが充填された柔軟導電材料製としてもよい。電極層２１、２２を金属や炭素材料から形成してもよい。伸縮性を付与するという観点から、例えば、金属等をメッシュ状に編むことにより、電極層２１、２２を形成することができる。また、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子から、電極層２１、２２を形成してもよい。また、バインダーと導電材とを含む柔軟導電材料を採用する場合、バインダーには、エラストマーを用いることが好ましい。エラストマーとしては、例えば、シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が好適である。また、導電材としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素材料、銀、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金等の金属材料、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や、酸化チタン、酸化亜鉛にアルミニウム、アンチモン等の他金属をドーピングしたもの等の導電性酸化物の中から、適宜選択すればよい。導電材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。保持部６の材質は、特に限定しない。例えば、保持部６を連泡発泡ウレタンから形成してもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１：スピーカー、２：振動部、３：内側スピーカー部（スピーカー部）、４：中間スピーカー部（スピーカー部）、５：外側スピーカー部（スピーカー部）、６：保持部、７：枠部、８：回路部。
２０：誘電層、２１：電極層、２１ａ：内側電極部、２１ａａ：内側部、２１ａｂ：外側部、２１ａｃ：端子部、２１ｂ：外側電極部、２１ｂａ：本体部、２１ｂｃ：端子部、２２：電極層、２２ａ：内側電極部、２２ａａ：内側部、２２ａｂ：外側部、２２ａｃ：端子部、２２ｂ：外側電極部、２２ｂａ：本体部、２２ｂｃ：端子部、６０：内側保持体、６１：外側保持体、７０：基部、７１：表側二重筒部、７２：裏側二重筒部、７３：内側共用配線部（共用配線部）、７４：外側共用配線部（共用配線部）、７５：内筒部用ボルト、７６：外筒部用ボルト、８０：直流バイアス電源、８１：交流電源、９３：内側配線部、９４：外側配線部、９５：絶縁シールド層。
７１０：内筒部、７１１：外筒部、７２０：内筒部、７２１：外筒部。
Ｌ：再生帯域、ＬＨ：再生帯域、ｆ０：一次共振周波数、ｆｃ：カットオフ周波数。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のスピーカー部を有するスピーカー、およびスピーカー部の再生帯域調整方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、振動板を介して一対の圧電素子を貼り合わせた、バイモルフ型のスピーカーが開示されている。同文献の図１９に示すように、スピーカーは、振動板と、一対の圧電素子と、を備えている。
【０００３】
振動板は、基板と、一対の電極層と、を備えている。一対の電極層は、基板の表裏両面に配置されている。一対の圧電素子は、振動板の表裏両面に配置されている。圧電素子は、圧電材と、一対の電極層と、を備えている。一対の電極層は、圧電材の表裏両面に配置されている。
【０００４】
すなわち、同文献記載のスピーカーによると、表側から裏側に向かって、圧電素子（電極層−圧電材−電極層）−振動板（電極層−基板−電極層）−圧電素子（電極層−圧電材−電極層）が積層されている。振動板から見て表側の圧電素子の裏側の電極層と、振動板の表側の電極層と、は接続されている。また、振動板から見て裏側の圧電素子の表側の電極層と、振動板の裏側の電極層と、は接続されている。
【０００５】
同文献の図２０に示すように、振動板の表側においては、圧電素子の裏面および振動板の表面に、各々、抵抗部が配置されている。同文献の図２１に示すように、振動板の表側の等価回路においては、抵抗部を介して交流電源に接続されるコンデンサと、抵抗部を介さずに交流電源に接続されるコンデンサと、が配置されている。
【０００６】
同文献記載のスピーカーによると、電極層の径方向中心側に配置される電極ほど、高周波数帯域の音圧を抑制することができる。このため、音声の再生帯域に応じて圧電素子の駆動領域の異なるスピーカーを実現することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】国際公開第２００９／０７８１８４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、同文献記載のスピーカーの場合、振動板と、一対の圧電素子と、が必須である。具体的には、表側から裏側に向かって、圧電素子（電極層−圧電材−電極層）−振動板（電極層−基板−電極層）−圧電素子（電極層−圧電材−電極層）を積層する必要がある。このため、部品点数が多い。また、スピーカーの表裏方向の厚さが大きくなってしまう。つまり、スピーカーの薄型化が困難である。また、同文献記載のスピーカーの場合、抵抗部を直列接続する電極と、抵抗部を接続しない電極と、を区別して配置する必要がある。このため、回路構成が複雑である。また、複雑な回路構成を実現するために、電極と、抵抗部と、を別々に配置する必要がある。このため、部品点数が多い。
【０００９】
本発明のスピーカーは、上記課題に鑑みて完成されたものである。本発明は、部品点数が少なく、薄型化が簡単で、回路構成が簡単で、各々異なる再生帯域の音声を再生可能な複数のスピーカー部を有するスピーカーを提供することを目的とする。また、本発明は、スピーカーの有するスピーカー部の再生帯域を、簡単に調整することが可能な再生帯域調整方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）上記課題を解決するため、本発明のスピーカーは、エラストマー製または樹脂製の誘電層と、該誘電層の表裏両面に配置される複数の電極層と、を有する振動部と、表側または裏側から見て、該誘電層の表面の該電極層と、該誘電層と、該誘電層の裏面の該電極層と、が重複する部分に配置され、各々、音声の再生帯域が異なる複数のスピーカー部と、を備えることを特徴とする。
【００１１】
ここで、「エラストマー製または樹脂製」とは、誘電層の基材が、エラストマー製または樹脂であることをいう。すなわち、誘電層は、エラストマーまたは樹脂の他に、添加剤等の他の成分を含んでいてもよい。また、「エラストマー」には、ゴムおよび熱可塑性エラストマーが含まれる。
【００１２】
また、「音声の再生帯域が異なる」とは、音圧レベルの周波数分布において、隣接する再生帯域が完全に分離している場合は勿論、隣接する再生帯域が部分的に重複している場合を含む。
【００１３】
本発明のスピーカーは、複数のスピーカー部を備えている。スピーカー部は、誘電層から見て、表側の電極層の一部と、誘電層の一部と、裏側の電極層の一部と、を備えている。誘電層の表面の電極層および裏面の電極層には、再生対象となる音声に基づく交流電圧が印加される。当該交流電圧に基づく電極層間の静電引力の変化に応じて、誘電層の表裏方向の厚さは変化する。すなわち、誘電層が振動する。このため、スピーカー部から音声が再生される。
【００１４】
このように、本発明のスピーカーは、基本的には、誘電層と複数の電極層とにより、音声を再生することができる（勿論、本発明のスピーカーは、誘電層、複数の電極層以外の構成要素を有していてもよい。）。すなわち、特許文献１に記載のスピーカーのように、圧電素子（電極層−圧電材−電極層）−振動板（電極層−基板−電極層）−圧電素子（電極層−圧電材−電極層）といった、複雑な構造は、本発明のスピーカーには不要である。このため、部品点数が少なくなる。また、表裏方向の厚さを小さくすることができる。つまり、薄型化が可能である。また、軽量化が可能である。また、特許文献１に記載のスピーカーのように、敢えて抵抗部を配置する必要がない。このため、部品点数が少なくなる。また、特許文献１に記載のスピーカーのように、抵抗部を直列接続する電極と、抵抗部を接続しない電極と、を区別して配置する必要がない。このため、回路構成が簡単である。
【００１５】
また、本発明のスピーカーによると、振動部は、エラストマー製または樹脂製の誘電層と、電極層と、を有している。このため、本発明のスピーカーは、永久磁石やボイスコイルを有する従来のダイナミック型スピーカーユニットと比較して、薄型化が可能である。また、軽量化が可能である。
【００１６】
また、本発明のスピーカーによると、単一の誘電層により、複数のスピーカー部を設定することができる。複数のスピーカー部は、各々、異なる再生帯域の音声を再生可能である。このため、高周波数帯域や低周波数帯域など、再生帯域ごとに専用のスピーカーを配置する場合と比較して、スピーカーを小型化することができる。また、スピーカーを軽量化することができる。
【００１７】
また、高周波数帯域専用のスピーカーの場合、低周波数帯域の音声を遮断するために、別途ハイパスフィルターを配置する必要がある。反対に、低周波数帯域専用のスピーカーの場合、高周波数帯域の音声を遮断するために、別途ローパスフィルターを配置する必要がある。これに対して、本発明のスピーカーによると、別途、フィルターを配置する必要がない。つまり、周波数遮断用の専用回路を、別途設ける必要がない。このため、再生帯域ごとに専用のスピーカーを配置する場合と比較して、部品点数が少なくなる。また、回路構成が簡単である。
【００１８】
一例として、電極層の電気抵抗および誘電層の静電容量のうち、少なくとも一方を調整することにより、スピーカー部の再生帯域の上限値を調整することができる。すなわち、電極層と誘電層とは、疑似的に、電気抵抗と静電容量とが直列接続された、ローパスフィルターを構成している。
【００１９】
ここで、電気抵抗をＲ、静電容量をＣとすると、ローパスフィルターのカットオフ周波数ｆｃは、以下の式（１）により導出される。
ｆｃ＝１／（２πＲＣ） ・・・式（１）
このため、電気抵抗Ｒ、静電容量Ｃを調整することにより、カットオフ周波数ｆｃ、つまり再生帯域の上限値を調整することができる。電気抵抗Ｒは、電極層の導通経路の長さ、導通経路の横断面積（経路方向に対して直交する方向の断面積）、電極層を構成する材料の調整などにより、調整することができる。
【００２０】
導通経路を長くすると電気抵抗Ｒが大きくなる。反対に、導通経路を短くすると電気抵抗Ｒが小さくなる。導通経路の横断面積を大きくすると電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、導通経路の横断面積を小さくすると電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００２１】
電極層を構成する材料として、導電率が高い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層を構成する材料として、導電率が低い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが大きくなる。電極層を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を大きくすると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を小さくすると、電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００２２】
静電容量は、誘電層の誘電率、電極面積（具体的には、表側または裏側から見て、表側の電極層と裏側の電極層とが重複する部分の面積）、電極間距離（具体的には、誘電層の表裏方向の厚さ）の調整などにより、調整することができる。すなわち、誘電率をε、電極面積をＳ、電極間距離をｄとすると、静電容量Ｃは以下の式（２）により導出される。
Ｃ＝εＳ／ｄ ・・・式（２）
誘電層を構成する材料として、誘電率εが高い材料を選択すると、静電容量Ｃが大きくなる。反対に、誘電層を構成する材料として、誘電率εが低い材料を選択すると、静電容量Ｃが小さくなる。電極面積Ｓを大きくすると静電容量Ｃが大きくなる。反対に、電極面積Ｓを小さくすると静電容量Ｃが小さくなる。電極間距離ｄを大きくすると静電容量Ｃが小さくなる。反対に、電極間距離ｄを小さくすると静電容量Ｃが大きくなる。誘電層の積層数（電極層の積層数）を増加させると静電容量Ｃが大きくなり、電気抵抗Ｒは小さくなる。
【００２３】
また、振動部の面方向（表裏方向に対して直交する方向）のばね定数をｋ、振動部の質量をｍとすると、一次共振周波数ｆ０は以下の式（３）により導出される。
ｆ０＝１／２π・√（ｋ／ｍ） ・・・式（３）
振動部の面方向のばね定数ｋを調整することにより、一次共振周波数ｆ０、つまり再生帯域の下限値を調整することができる。また、振動部の質量ｍを調整することにより、一次共振周波数ｆ０を調整することができる。
【００２４】
誘電層を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、誘電層を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００２５】
電極層を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、電極層を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００２６】
誘電層の積層数（電極層の積層数）を多くすると、ばね定数ｋが大きくなる。反対に、誘電層の積層数（電極層の積層数）を少なくすると、ばね定数ｋが小さくなる。誘電層の積層数（電極層の積層数）を多くすると、振動部の質量ｍが大きくなる。反対に、誘電層の積層数（電極層の積層数）を少なくすると、振動部の質量ｍが小さくなる。このように、誘電層の積層数（電極層の積層数）により、式（３）のｋ／ｍを調整することができる。
【００２７】
振動部の大きさを大きくすると、振動部の質量ｍが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。反対に、振動部の大きさを小さくすると、振動部の質量ｍが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。
【００２８】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記振動部の裏面に当接する保持部を備える構成とする方がよい。本構成によると、振動部を裏側から保持することができる。このため、振動部に、しわが入りにくい。
【００２９】
（２−１）好ましくは、上記（２）の構成において、前記保持部は、樹脂またはエラストマーの弾性発泡体製である構成とする方がよい。弾性発泡体は多数の空孔を備えている。また、弾性発泡体は柔軟である。このため、巨視的には、振動部にしわが入らないように、振動部をしっかりと保持することができる。また、微視的には、振動部の微細な振動を規制しにくい。
【００３０】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、複数の前記スピーカー部は、同心円状に配置される構成とする方がよい。本構成によると、複数のスピーカー部を面方向に並べて配置する場合と比較して、複数のスピーカー部の設置スペースを小さくすることができる。このため、スピーカーを小型化することができる。また、スピーカーを軽量化することができる。
【００３１】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記電極層は、内側電極部と、内側電極部の径方向外側に配置される外側電極部と、を有し、該内側電極部の外径は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、該外側電極部の外径は、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である構成とする方がよい。
【００３２】
つまり、本構成は、径方向内側に第一の再生帯域用のスピーカー部を、径方向外側に第二の再生帯域（第一の再生帯域よりも低い再生帯域）用のスピーカー部を、各々配置するものである。
【００３３】
内側電極部の外径を１ｍｍ以上としたのは、１ｍｍ未満の場合、一次共振周波数ｆ０が２０ｋＨｚ以上となり、径方向内側のスピーカー部の再生帯域が可聴領域を超えるためである。
【００３４】
また、内側電極部の外径を５０ｍｍ以下としたのは、５０ｍｍ超過の場合、一次共振周波数ｆ０が低くなり、またカットオフ周波数ｆｃが過度に低くなり、径方向内側のスピーカー部が高周波数帯域の音声を再生しにくくなるからである。
【００３５】
外側電極部の外径を２０ｍｍ以上としたのは、２０ｍｍ未満の場合、カットオフ周波数ｆｃが高くなり、径方向外側のスピーカー部の再生帯域の高周波数部分と、径方向内側のスピーカー部の再生帯域の低周波数部分と、が重複してしまい、再生効率が低下するからである。
【００３６】
また、外側電極部の外径を３００ｍｍ以下としたのは、３００ｍｍ超過の場合、一次共振周波数ｆ０が２０Ｈｚ以下になり、径方向外側のスピーカー部の再生帯域が可聴領域を超えるからである。
【００３７】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記スピーカー部の周縁が固定される枠部を備える構成とする方がよい。本構成によると、スピーカー部を外側から保持することができる。
【００３８】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記振動部は、Ｎ（Ｎは３以上の整数）層の前記電極層と、Ｎ−１層の前記誘電層と、が表裏方向に積層されてなり、該振動部を貫通し、Ｎ層の該電極層のうち、極性が共通する複数の該電極層に導通する共用配線部を備える構成とする方がよい。本構成によると、極性（正極、負極）が共通する複数の電極層に対して個別に配線部を配置する場合と比較して、配線部の数が少なくなる。
【００３９】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記誘電層は、ヤング率が１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下のエラストマー製である構成とする方がよい。ヤング率を１ＭＰａ以上としたのは、１ＭＰａ未満の場合、誘電層の設置が困難だからである。また、ヤング率を２０ＭＰａ以下としたのは、２０ＭＰａ超過の場合、一次共振周波数ｆ０が過度に高周波数側に移動してしまうからである。
【００４０】
（８）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記電極層は、該電極層の原料である電極材料が前記誘電層に塗布されることにより形成される構成とする方がよい。本構成によると、電極層の形成と電極層の配置とを同時に行うことができる。
【００４１】
（９）好ましくは、上記（１）ないし（７）のいずれかの構成において、前記電極層は、前記誘電層に接着される構成とする方がよい。本構成によると、電極層を、しっかりと誘電層に固定することができる。
【００４２】
（１０）また、上記課題を解決するため、本発明の再生帯域調整方法は、上記（１）ないし（９）のいずれかの構成のスピーカーの、任意の前記スピーカー部の再生帯域調整方法であって、前記電極層の電気抵抗および前記誘電層の静電容量のうち、少なくとも一方を調整することにより、再生帯域の上限値であるカットオフ周波数を調整し、前記振動部の面方向のばね定数および該振動部の質量のうち、少なくとも一方を調整することにより、該再生帯域の下限値である一次共振周波数を調整することを特徴とする。
【００４３】
本発明の再生帯域調整方法によると、スピーカー部ごとに、再生帯域の上限値、下限値を、簡単に調整することができる。すなわち、スピーカー部ごとに、再生帯域の広さ、位置を、簡単に調整することができる。
【００４４】
電極層の電気抵抗および誘電層の静電容量のうち、少なくとも一方を調整することにより、スピーカー部の再生帯域の上限値を調整することができる。すなわち、電極層と誘電層とは、疑似的に、電気抵抗と静電容量とが直列接続された、ローパスフィルターを構成している（前出の式（１）参照）。
【００４５】
このため、電気抵抗Ｒ、静電容量Ｃを調整することにより、カットオフ周波数ｆｃ、つまり再生帯域の上限値を調整することができる。電気抵抗Ｒは、電極層の導通経路の長さ、導通経路の横断面積（経路方向に対して直交する方向の断面積）、電極層を構成する材料の調整などにより、調整することができる。
【００４６】
導通経路を長くすると電気抵抗Ｒが大きくなる。反対に、導通経路を短くすると電気抵抗Ｒが小さくなる。導通経路の横断面積を大きくすると電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、導通経路の横断面積を小さくすると電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００４７】
電極層を構成する材料として、導電率が高い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層を構成する材料として、導電率が低い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが大きくなる。電極層を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を大きくすると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を小さくすると、電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００４８】
静電容量は、誘電層の誘電率、電極面積（具体的には、表側または裏側から見て、表側の電極層と裏側の電極層とが重複する部分の面積）、電極間距離（具体的には、誘電層の表裏方向の厚さ）の調整などにより、調整することができる（前出の式（２）参照）。
【００４９】
誘電層を構成する材料として、誘電率εが高い材料を選択すると、静電容量Ｃが大きくなる。反対に、誘電層を構成する材料として、誘電率εが低い材料を選択すると、静電容量Ｃが小さくなる。電極面積Ｓを大きくすると静電容量Ｃが大きくなる。反対に、電極面積Ｓを小さくすると静電容量Ｃが小さくなる。電極間距離ｄを大きくすると静電容量Ｃが小さくなる。反対に、電極間距離ｄを小さくすると静電容量Ｃが大きくなる。誘電層の積層数（電極層の積層数）を増加させると静電容量Ｃが大きくなり、電気抵抗Ｒは小さくなる。
【００５０】
振動部の面方向のばね定数ｋを調整することにより、一次共振周波数ｆ０、つまり再生帯域の下限値を調整することができる。また、振動部の質量ｍを調整することにより、一次共振周波数ｆ０を調整することができる（前出の式（３）参照）。
【００５１】
誘電層を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、誘電層を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００５２】
電極層を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、電極層を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００５３】
誘電層の積層数（電極層の積層数）を多くすると、ばね定数ｋが大きくなる。反対に、誘電層の積層数（電極層の積層数）を少なくすると、ばね定数ｋが小さくなる。誘電層の積層数（電極層の積層数）を多くすると、振動部の質量ｍが大きくなる。反対に、誘電層の積層数（電極層の積層数）を少なくすると、振動部の質量ｍが小さくなる。このように、誘電層の積層数（電極層の積層数）により、式（３）のｋ／ｍを調整することができる。
【００５４】
振動部の大きさを大きくすると、振動部の質量ｍが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。反対に、振動部の大きさを小さくすると、振動部の質量ｍが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。
【発明の効果】
【００５５】
本発明によると、部品点数が少なく、薄型化が簡単で、回路構成が簡単で、各々異なる再生帯域の音声を再生可能な複数のスピーカー部を有するスピーカーを提供することができる。また、本発明によると、スピーカーの有するスピーカー部の再生帯域を、簡単に調整可能な再生帯域調整方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第一実施形態のスピーカーの斜視図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図である。
【図３】同スピーカーの透過前面図である。
【図４】同スピーカーの分解斜視図である。
【図５】同スピーカーの振動部の分解斜視図である。
【図６】任意のスピーカー部の音圧レベルの周波数分布の模式図である。
【図７】本実施形態のスピーカーの音圧レベルの周波数分布の模式図である。
【図８】第二実施形態のスピーカーの前後方向断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
以下、本発明のスピーカーおよび再生帯域調整方法の実施の形態について説明する。
【００５８】
＜第一実施形態＞
［スピーカーの構成］
まず、本実施形態のスピーカーの構成について説明する。図１に、本実施形態のスピーカーの斜視図を示す。図２に、図１のＩＩ−ＩＩ方向断面図を示す。図３に、同スピーカーの透過前面図を示す。図４に、同スピーカーの分解斜視図を示す。なお、図２においては、説明の便宜上、誘電層２０、電極層２１、２２の上下方向（表裏方向）の厚さを誇張して示す。また、図３においては、説明の便宜上、電極層２１にハッチングを施す。また、絶縁シールド層９５、枠部７を透過して示す。
【００５９】
図１〜図４に示すように、スピーカー１は、振動部２と、内側スピーカー部３と、中間スピーカー部４と、外側スピーカー部５と、保持部６と、枠部７と、回路部８と、一対の絶縁シールド層９５と、を備えている。内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５は、各々、本発明の「スピーカー部」の概念に含まれる。
【００６０】
（振動部２、絶縁シールド層９５）
図５に、本実施形態のスピーカーの振動部の分解斜視図を示す。図５に示すように、振動部２は、五層の誘電層２０と、六層の電極層２１、２２と、を備えている。これら五層の誘電層２０、六層の電極層２１、２２は、前方から後方に向かって、交互に積層されている。具体的には、五層の誘電層２０、六層の電極層２１、２２は、前方から後方に向かって、電極層２１→誘電層２０→電極層２２→誘電層２０→電極層２１→誘電層２０→電極層２２→誘電層２０→電極層２１→誘電層２０→電極層２２の順に配置されている。互いに配置パターンの異なる電極層２１と電極層２２とは、誘電層２０を挟んで、前後方向に隣り合っている。
【００６１】
誘電層２０は、Ｈ−ＮＢＲ（水素化ニトリルゴム）製であって円形の膜状を呈している。電極層２１は、シリコーンゴム中に銀粉末が充填された柔軟導電材料製であって膜状を呈している。電極層２１は、前から一層目、三層目、五層目の誘電層２０の前面に配置されている。具体的には、電極層２１は、柔軟導電材料を含む塗料が誘電層２０の前面に塗布（例えばスクリーン印刷など）されることにより、形成されている。
【００６２】
電極層２１は、内側電極部２１ａと、外側電極部２１ｂと、を備えている。内側電極部２１ａは、内側部２１ａａと、外側部２１ａｂと、端子部２１ａｃと、を備えている。内側部２１ａａは、円形を呈している。内側部２１ａａは、誘電層２０の径方向中心に配置されている。外側部２１ａｂは、リング状を呈している。外側部２１ａｂは、内側部２１ａａの径方向外側に配置されている。端子部２１ａｃは、左右方向（径方向）に延在する帯状を呈している。端子部２１ａｃは、内側部２１ａａと外側部２１ａｂとを連結している。
【００６３】
外側電極部２１ｂは、本体部２１ｂａと、端子部２１ｂｃと、を備えている。本体部２１ｂａは、リング状を呈している。本体部２１ｂａは、内側電極部２１ａの径方向外側に配置されている。内側電極部２１ａの内側部２１ａａ、内側電極部２１ａの外側部２１ａｂ、外側電極部２１ｂは、同心円状に配置されている。端子部２１ｂｃは、右側に突出するタブ状を呈している。
【００６４】
電極層２２は、前から二層目、四層目の誘電層２０の前面、および前から五層目の誘電層２０の後面に配置されている。電極層２１と電極層２２との構成、材質、配置方法は同じである。また、前方（表側）または後方（裏側）から見て、電極層２１と電極層２２との配置パターンは、左右反対である。
【００６５】
電極層２２は、内側電極部２２ａと、外側電極部２２ｂと、を備えている。内側電極部２２ａは、内側部２２ａａと、外側部２２ａｂと、端子部２２ａｃと、を備えている。外側電極部２２ｂは、本体部２２ｂａと、端子部２２ｂｃと、を備えている。
【００６６】
一対の絶縁シールド層９５は、振動部２の前後両面を覆っている。絶縁シールド層９５は、Ｈ−ＮＢＲ製であって円形の膜状を呈している。一対の絶縁シールド層９５は、振動部２と外部との導通を遮断している。また、一対の絶縁シールド層９５は、振動部２の耐久性を確保している。
【００６７】
（枠部７）
図１〜図４に戻って、枠部７は、基部７０と、表側二重筒部７１と、裏側二重筒部７２と、一対の内側共用配線部７３と、一対の外側共用配線部７４と、四つの内筒部用ボルト７５と、四つの外筒部用ボルト７６と、を備えている。内側共用配線部７３、外側共用配線部７４は、各々、本発明の「共用配線部」の概念に含まれる。また、内筒部用ボルト７５、外筒部用ボルト７６は、各々、五層の誘電層２０（つまり振動部２）を枠部７に取り付ける、振動部取付部材としての機能を有している。また、基部７０は、エンクロージャーとしての機能を有している。
【００６８】
基部７０は、樹脂製であって円板状を呈している。裏側二重筒部７２は、内筒部７２０と、外筒部７２１と、を備えている。内筒部７２０は、樹脂製であって短軸円筒状を呈している。内筒部７２０は、基部７０の前面に配置されている。内筒部７２０は、基部７０の径方向中心に配置されている。外筒部７２１は、樹脂製であって短軸円筒状を呈している。外筒部７２１は、基部７０の前面に配置されている。外筒部７２１は、内筒部７２０の径方向外側に配置されている。内筒部７２０と外筒部７２１とは、同心円状に配置されている。
【００６９】
表側二重筒部７１は、内筒部７１０と、外筒部７１１と、を備えている。内筒部７１０は、樹脂製であって短軸円筒状を呈している。内筒部７１０は、裏側二重筒部７２の内筒部７２０の前方に配置されている。内筒部７１０と内筒部７２０との間には、一対の絶縁シールド層９５と振動部２とが介装されている。内筒部７１０の後端面は、前方の絶縁シールド層９５の前面に圧接している。内筒部７２０の前端面は、後方の絶縁シールド層９５の後面に圧接している。
【００７０】
外筒部７１１は、樹脂製であって短軸円筒状を呈している。外筒部７１１は、裏側二重筒部７２の外筒部７２１の前方に配置されている。外筒部７１１と外筒部７２１との間には、一対の絶縁シールド層９５と振動部２とが介装されている。外筒部７１１の後端面は、前方の絶縁シールド層９５の前面に圧接している。外筒部７２１の前端面は、後方の絶縁シールド層９５の後面に圧接している。
【００７１】
一対の内側共用配線部７３は、各々、銅製であって丸棒状を呈している。内側共用配線部７３は、内筒部７１０、振動部２、内筒部７２０に挿通されている。図２に示すように、右側の内側共用配線部７３は、三層の電極層２１の端子部２１ａｃを、貫通している。すなわち、右側の内側共用配線部７３は、三つの端子部２１ａｃに、電気的に接続されている。
【００７２】
これに対して、左側の内側共用配線部７３は、三層の電極層２２の端子部２２ａｃを、貫通している。すなわち、左側の内側共用配線部７３は、三つの端子部２２ａｃに、電気的に接続されている。
【００７３】
一対の外側共用配線部７４は、各々、銅製であって丸棒状を呈している。外側共用配線部７４は、外筒部７１１、振動部２、外筒部７２１に挿通されている。図２に示すように、右側の外側共用配線部７４は、三層の電極層２１の端子部２１ｂｃを、貫通している。すなわち、右側の外側共用配線部７４は、三つの端子部２１ｂｃに、電気的に接続されている。
【００７４】
これに対して、左側の外側共用配線部７４は、三層の電極層２２の端子部２２ｂｃを、貫通している。すなわち、左側の外側共用配線部７４は、三つの端子部２２ｂｃに、電気的に接続されている。
【００７５】
四つの内筒部用ボルト７５は、内筒部７１０に、周方向に９０°ずつ離間して配置されている。四つの内筒部用ボルト７５は、図４に示すように、各々、内筒部７１０、五層の誘電層２０、内筒部７２０を介して、基部７０に螺着されている。四つの内筒部用ボルト７５の締結力により、内筒部７１０と内筒部７２０との間に、振動部２が挟持、固定されている。
【００７６】
四つの外筒部用ボルト７６は、外筒部７１１に、周方向に９０°ずつ離間して配置されている。四つの外筒部用ボルト７６は、図４に示すように、各々、外筒部７１１、五層の誘電層２０、外筒部７２１を介して、基部７０に螺着されている。四つの外筒部用ボルト７６の締結力により、外筒部７１１と外筒部７２１との間に、振動部２が挟持、固定されている。
【００７７】
（保持部６）
保持部６は、内側保持体６０と、外側保持体６１と、を備えている。内側保持体６０は、ウレタン発泡体製であって、短軸円柱状を呈している。内側保持体６０は、内筒部７２０の径方向内側に配置されている。内側保持体６０の前面は、後方の絶縁シールド層９５の後面に当接している。
【００７８】
外側保持体６１は、ウレタン発泡体製であって、短軸円筒状を呈している。外側保持体６１は、内筒部７２０の外周面と外筒部７２１の内周面との間に配置されている。外側保持体６１の前面は、後方の絶縁シールド層９５の後面に当接している。外側保持体６１と内側保持体６０とは、同心円状に配置されている。
【００７９】
（内側スピーカー部３）
図２、図３に示すように、内側スピーカー部３は、前方または後方から見て、三つの内側電極部２１ａの内側部２１ａａと、三つの内側電極部２２ａの内側部２２ａａと、五層の誘電層２０の径方向中心部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、内側スピーカー部３は円形を呈している。内側スピーカー部３の再生帯域は、後述する再生帯域調整方法により、高周波数帯域（高音領域）に設定されている。
【００８０】
（中間スピーカー部４）
図２、図３に示すように、中間スピーカー部４は、前方または後方から見て、三つの内側電極部２１ａの外側部２１ａｂと、三つの内側電極部２２ａの外側部２２ａｂと、五層の誘電層２０の径方向中間部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、中間スピーカー部４はリング状を呈している。中間スピーカー部４は、内側スピーカー部３の径方向外側に配置されている。中間スピーカー部４の再生帯域は、後述する再生帯域調整方法により、中周波数帯域（中音領域）に設定されている。
【００８１】
（外側スピーカー部５）
図２、図３に示すように、外側スピーカー部５は、前方または後方から見て、三つの外側電極部２１ｂの本体部２１ｂａと、三つの外側電極部２２ｂの本体部２２ｂａと、五層の誘電層２０の径方向外側部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、外側スピーカー部５はリング状を呈している。外側スピーカー部５は、中間スピーカー部４の径方向外側に配置されている。外側スピーカー部５の再生帯域は、後述する再生帯域調整方法により、低周波数帯域（低音領域）に設定されている。内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５は、同心円状に配置されている。
【００８２】
（回路部８）
図２に示すように、回路部８は、直流バイアス電源８０と、交流電源８１と、を備えている。直流バイアス電源８０は、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５に、直流のバイアス電圧を印加している。交流電源８１は、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５に、再生対象となる音声に基づく交流電圧を印加している。すなわち、直流バイアス電源８０と交流電源８１とは、直流バイアス電圧と交流電圧とを重畳して、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５に印加している。
【００８３】
直流バイアス電源８０の正極側は、交流電源８１を介して、左側の内側共用配線部７３に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の正極側は、三つの内側電極部２２ａに接続されている。また、直流バイアス電源８０の正極側は、交流電源８１を介して、右側の外側共用配線部７４に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の正極側は、三つの外側電極部２１ｂに接続されている。
【００８４】
これに対して、直流バイアス電源８０の負極側は、右側の内側共用配線部７３に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の負極側は、三つの内側電極部２１ａに接続されている。また、直流バイアス電源８０の負極側は、左側の外側共用配線部７４に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の負極側は、三つの外側電極部２２ｂに接続されている。
【００８５】
［スピーカーの動き］
次に、本実施形態のスピーカーの動きについて説明する。スピーカー１に音声信号が入力されると、交流電源８１の交流電圧が変化する。このため、上下方向に誘電層２０を挟んで隣り合う電極層２１、２２間の静電引力が変化する。したがって、誘電層２０の上下方向の厚さが変化する。すなわち、誘電層２０が振動する。よって、内側スピーカー部３から音声の高音部分が、中間スピーカー部４から音声の中音部分が、外側スピーカー部５から音声の低音部分が、各々再生される。
【００８６】
［再生帯域調整方法］
次に、本実施形態の再生帯域調整方法について説明する。内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の再生帯域は、個別に調整される。図６に、任意のスピーカー部の音圧レベルの周波数分布の模式図を示す。
【００８７】
図６に示すように、再生帯域Ｌの下限値は、一次共振周波数ｆ０である。これに対して、再生帯域Ｌの上限値は、カットオフ周波数ｆｃである。このため、一次共振周波数ｆ０とカットオフ周波数ｆｃとの間隔を広げることにより、再生帯域Ｌを広げることができる。また、一次共振周波数ｆ０を下げることにより、再生帯域Ｌを低周波数側に広げることができる。また、カットオフ周波数ｆｃを上げることにより、再生帯域Ｌを高周波数側に広げることができる。また、一次共振周波数ｆ０およびカットオフ周波数ｆｃを下げることにより、再生帯域Ｌを低周波数側に移動させることができる。また、一次共振周波数ｆ０およびカットオフ周波数ｆｃを上げることにより、再生帯域Ｌを高周波数側に移動させることができる。
【００８８】
このように、一次共振周波数ｆ０、カットオフ周波数ｆｃのうち、少なくとも一方を調整することにより、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５に、所望の再生帯域を設定することができる。
【００８９】
具体的には、前出の式（１）に示すように、電極層２１、２２の電気抵抗Ｒおよび誘電層２０の静電容量Ｃのうち、少なくとも一方を調整することにより、カットオフ周波数ｆｃを調整することができる。すなわち、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の再生帯域Ｌの上限値を調整することができる。
【００９０】
電極層２１、２２の電気抵抗Ｒは、電極層２１、２２の導通経路の長さ、導通経路の横断面積（経路方向に対して直交する方向の断面積）、電極層２１、２２を構成する材料の調整などにより、調整することができる。
【００９１】
導通経路を長くすると電気抵抗Ｒが大きくなる。反対に、導通経路を短くすると電気抵抗Ｒが小さくなる。導通経路の横断面積を大きくすると電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、導通経路の横断面積を小さくすると電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００９２】
電極層２１、２２を構成する材料として、導電率が高い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層２１、２２を構成する材料として、導電率が低い材料を選択すると、電気抵抗Ｒが大きくなる。電極層２１、２２を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を大きくすると、電気抵抗Ｒが小さくなる。反対に、電極層２１、２２を構成する材料中、導電率が高い材料の配合割合を小さくすると、電気抵抗Ｒが大きくなる。
【００９３】
前出の式（２）に示すように、誘電層２０の静電容量Ｃは、誘電層２０の誘電率ε、電極面積Ｓ（具体的には、表側または裏側から見て、表側の電極層２１と裏側の電極層２２とが重複する部分の面積）、電極間距離ｄ（具体的には、誘電層２０の上下方向の厚さ）の調整などにより、調整することができる。
【００９４】
誘電層２０を構成する材料として、誘電率εが高い材料を選択すると、静電容量Ｃが大きくなる。反対に、誘電層２０を構成する材料として、誘電率εが低い材料を選択すると、静電容量Ｃが小さくなる。電極面積Ｓを大きくすると静電容量Ｃが大きくなる。反対に、電極面積Ｓを小さくすると静電容量Ｃが小さくなる。電極間距離ｄを大きくすると静電容量Ｃが小さくなる。反対に、電極間距離ｄを小さくすると静電容量Ｃが大きくなる。
【００９５】
振動部２の面方向（上下方向に対して直交する方向）のばね定数ｋを調整することにより、一次共振周波数ｆ０、つまり再生帯域の下限値を調整することができる。また、振動部２の質量ｍを調整することにより、一次共振周波数ｆ０を調整することができる（前出の式（３）参照）。すなわち、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の再生帯域Ｌの下限値を調整することができる。
【００９６】
誘電層２０を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、誘電層２０を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００９７】
電極層２１、２２を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、ばね定数ｋが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、電極層２１、２２を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、ばね定数ｋが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【００９８】
誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）を多くすると、ばね定数ｋが大きくなる。反対に、誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）を少なくすると、ばね定数ｋが小さくなる。誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）を多くすると、振動部２の質量ｍが大きくなる。反対に、誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）を少なくすると、振動部２の質量ｍが小さくなる。このように、誘電層２０の積層数（電極層２１、２２の積層数）により、式（３）のｋ／ｍを調整することができる。
【００９９】
振動部２の大きさを大きくすると、振動部２の質量ｍが大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。反対に、振動部２の大きさを小さくすると、振動部２の質量ｍが小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。
【０１００】
保持部６を構成する材料として、ヤング率が高い材料を選択すると、振動部２のばね定数が大きくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が高周波数側に移動する。反対に、保持部６を構成する材料として、ヤング率が低い材料を選択すると、振動部２のばね定数が小さくなる。このため、一次共振周波数ｆ０が低周波数側に移動する。
【０１０１】
図７に、本実施形態のスピーカーの音圧レベルの周波数分布の模式図を示す。図７に示すように、再生帯域調整方法を実施することにより、低周波数側から高周波数側に、外側スピーカー部５の再生帯域（低周波数帯域）ＬＬと、中間スピーカー部４の再生帯域（中周波数帯域）ＬＭと、内側スピーカー部３の再生帯域（高周波数帯域）ＬＨと、を繋げることができる。このため、本実施形態のスピーカー１は、フルレンジの音声を再生することができる。
【０１０２】
［作用効果］
次に、本実施形態のスピーカーおよび再生帯域調整方法の作用効果について説明する。本実施形態のスピーカー１は、誘電層２０と複数の電極層２１、２２とにより、音声を再生することができる。すなわち、特許文献１に記載のスピーカーのように、圧電素子（電極層−圧電材−電極層）−振動板（電極層−基板−電極層）−圧電素子（電極層−圧電材−電極層）といった、複雑な構造は、本実施形態のスピーカー１には不要である。このため、部品点数が少なくなる。また、前後方向の厚さを小さくすることができる。つまり、薄型化が可能である。また、軽量化が可能である。また、特許文献１に記載のスピーカーのように、敢えて抵抗部を配置する必要がない。このため、部品点数が少なくなる。また、特許文献１に記載のスピーカーのように、抵抗部を直列接続する電極と、抵抗部を接続しない電極と、を区別して配置する必要がない。このため、回路構成が簡単である。
【０１０３】
また、本実施形態のスピーカー１によると、振動部２は、Ｈ−ＮＢＲ製の誘電層２０と、柔軟導電材料製の電極層２１、２２と、を有している。このため、本実施形態のスピーカー１は、永久磁石やボイスコイルを有する従来のダイナミック型スピーカーユニットと比較して、薄型化が可能である。また、軽量化が可能である。
【０１０４】
また、本実施形態のスピーカー１によると、単一の誘電層２０により、三つのスピーカー部（内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５）を設定することができる。内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５は、各々、異なる再生帯域の音声を再生可能である。このため、高周波数帯域や低周波数帯域など、再生帯域ごとに専用のスピーカーを配置する場合と比較して、スピーカー１を小型化することができる。また、スピーカー１を軽量化することができる。また、単一のスピーカー１により、フルレンジの音声を再生することができる。
【０１０５】
また、高周波数帯域専用のスピーカーの場合、低周波数帯域の音声を遮断するために、別途ハイパスフィルターを配置する必要がある。反対に、低周波数帯域専用のスピーカーの場合、高周波数帯域の音声を遮断するために、別途ローパスフィルターを配置する必要がある。これに対して、本実施形態のスピーカー１によると、別途、フィルターを配置する必要がない。つまり、周波数遮断用の専用回路を、別途設ける必要がない。このため、再生帯域ごとに専用のスピーカーを配置する場合と比較して、部品点数が少なくなる。また、回路構成が簡単である。
【０１０６】
また、本実施形態のスピーカー１は、保持部６を備えている。保持部６は、振動部２を後方から保持している。このため、誘電層２０、電極層２１、２２が柔軟かつ薄膜状であるにもかかわらず、誘電層２０、電極層２１、２２に、しわが入りにくい。
【０１０７】
また、保持部６は、ウレタン発泡体製である。このため、保持部６は、多数の空孔を備えている。また、保持部６は柔軟である。したがって、巨視的には、誘電層２０、電極層２１、２２にしわが入らないように、誘電層２０、電極層２１、２２をしっかりと保持することができる。また、微視的には、誘電層２０、電極層２１、２２の微細な振動を規制しにくい。このため、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の音声再生を、保持部６が阻害しにくい。
【０１０８】
また、本実施形態のスピーカー１によると、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５は、同心円状に配置されている。このため、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５を振動部２の面方向に並べて配置する場合と比較して、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５の設置スペースを小さくすることができる。このため、スピーカー１を小型化することができる。また、スピーカー１を軽量化することができる。
【０１０９】
また、本実施形態のスピーカー１は、枠部７を備えている。内筒部７１０、７２０は、内側スピーカー部３の周縁を固定している。内筒部７１０、７２０および外筒部７１１、７２１は、中間スピーカー部４および外側スピーカー部５の周縁を固定している。このため、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５を確実に振動させることができる。また、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５を保持することができる。
【０１１０】
また、本実施形態のスピーカー１は、内側共用配線部７３、外側共用配線部７４を備えている。内側共用配線部７３、外側共用配線部７４は、各々、極性（正極、負極）が共通する複数の内側電極部２１ａ、２２ａ、外側電極部２１ｂ、２２ｂに対して、共用化されている。このため、極性が共通する複数の内側電極部２１ａ、２２ａ、外側電極部２１ｂ、２２ｂに対して、個別に配線部を配置する場合と比較して、配線部の数が少なくなる。
【０１１１】
また、本実施形態のスピーカー１によると、電極層２１、２２は、電極材料が誘電層２０に塗布されることにより、形成されている。このため、電極層２１、２２の形成と電極層２１、２２の配置とを同時に行うことができる。
【０１１２】
また、本実施形態の再生帯域調整方法によると、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５ごとに、再生帯域ＬＨ、ＬＭ、ＬＬの上限値、下限値を、簡単に調整することができる。すなわち、内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５ごとに、再生帯域ＬＨ、ＬＭ、ＬＬの広さ、位置を、簡単に調整することができる。
【０１１３】
＜第二実施形態＞
本実施形態のスピーカーおよび再生帯域調整方法と、第一実施形態のスピーカーおよび再生帯域調整方法との相違点は、振動部が単層の誘電層を備えている点である。また、二つのスピーカー部が配置されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
【０１１４】
図８に、本実施形態のスピーカーの前後方向断面図を示す。なお、図２と対応する部位については、同じ符号で示す。
【０１１５】
図８に示すように、電極層２１は、内側電極部２１ａと、外側電極部２１ｂと、を備えている。内側電極部２１ａは、円形を呈している。内側電極部２１ａは、誘電層２０の径方向中心に配置されている。外側電極部２１ｂは、リング状を呈している。外側電極部２１ｂは、内側電極部２１ａの径方向外側に配置されている。内側電極部２１ａと外側電極部２１ｂとは、同心円状に配置されている。
【０１１６】
電極層２１と電極層２２との構成、材質、配置方法は同じである。また、前方（表側）または後方（裏側）から見て、電極層２１と電極層２２との配置パターンは、左右反対である。電極層２２は、内側電極部２２ａと、外側電極部２２ｂと、を備えている。
【０１１７】
一対の内側配線部９３は、各々、銅製であって丸棒状を呈している。内側配線部９３は、内筒部７１０、振動部２、内筒部７２０に挿通されている。図８に示すように、右側の内側配線部９３は、内側電極部２１ａに電気的に接続されている。左側の内側配線部９３は、内側電極部２２ａに電気的に接続されている。右側の外側配線部９４は、外側電極部２１ｂに電気的に接続されている。左側の外側配線部９４は、外側電極部２２ｂに電気的に接続されている。
【０１１８】
直流バイアス電源８０の正極側は、交流電源８１を介して、左側の内側配線部９３に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の正極側は、内側電極部２２ａに接続されている。また、直流バイアス電源８０の正極側は、交流電源８１を介して、右側の外側配線部９４に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の正極側は、外側電極部２１ｂに接続されている。
【０１１９】
これに対して、直流バイアス電源８０の負極側は、右側の内側配線部９３に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の負極側は、内側電極部２１ａに接続されている。また、直流バイアス電源８０の負極側は、左側の外側配線部９４に接続されている。すなわち、直流バイアス電源８０の負極側は、外側電極部２２ｂに接続されている。
【０１２０】
内側スピーカー部３は、前方または後方から見て、内側電極部２１ａと、内側電極部２２ａと、誘電層２０の径方向中心部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、内側スピーカー部３は円形を呈している。内側スピーカー部３の再生帯域は、高周波数帯域（高音領域）に設定されている。
【０１２１】
外側スピーカー部５は、前方または後方から見て、外側電極部２１ｂと、外側電極部２２ｂと、誘電層２０の径方向外側部と、が重複する部分に配置されている。前方または後方から見て、外側スピーカー部５はリング状を呈している。外側スピーカー部５の再生帯域は、中低周波数帯域（中低音領域）に設定されている。
【０１２２】
本実施形態のスピーカー１および再生帯域調整方法と、第一実施形態のスピーカー１および再生帯域調整方法とは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態のように、振動部２が単層の誘電層２０を備えていてもよい。また、本実施形態のように、二つのスピーカー部（内側スピーカー部３、外側スピーカー部５）を配置してもよい。本実施形態のスピーカー１によると、さらに薄型化が可能である。また、さらに軽量化が可能である。
【０１２３】
＜その他＞
以上、本発明のスピーカーおよび再生帯域調整方法の実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【０１２４】
誘電層２０に対する電極層２１、２２の配置方法は特に限定しない。例えば、誘電層２０とは別に作製した電極層２１、２２（例えば原反シートを裁断して作製する）を、誘電層２０に接着してもよい。こうすると、電極層２１、２２を、しっかりと誘電層２０に固定することができる。
【０１２５】
内筒部用ボルト７５、外筒部用ボルト７６の配置数は特に限定しない。外筒部用ボルト７６の配置数を、内筒部用ボルト７５の配置数よりも、多くしてもよい。また、ボルト以外の締結具（クランプ部材、クリップ、ピンなど）を用いて、枠部７に振動部２を固定してもよい。また、枠部７の裏側二重筒部７２と基部７０とは一体物であってもよい。また、基部７０は配置しなくてもよい。
【０１２６】
また、電極層２１、２２、誘電層２０の層数は特に限定しない。また、スピーカー部（内側スピーカー部３、中間スピーカー部４、外側スピーカー部５）の配置数も特に限定しない。
【０１２７】
誘電層２０の材質は特に限定しない。エラストマー製または樹脂製であればよい。例えば、誘電率の高いエラストマーを用いることが好ましい。具体的には、常温における誘電率（１００Ｈｚ）が２以上、さらには５以上のエラストマーが好ましい。例えば、エステル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基、アミド基、スルホン基、ウレタン基、ニトリル基等の極性官能基を有するエラストマー、あるいは、これらの極性官能基を有する極性低分子量化合物を添加したエラストマーを採用するとよい。Ｈ−ＮＢＲ以外の好適なエラストマーとしては、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が挙げられる。また、好適な樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン(架橋発泡ポリスチレンを含む)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。絶縁シールド層９５の材質は特に限定しない。上記誘電層２０と同様の材質としてもよい。
【０１２８】
電極層２１、２２の材質は、特に限定しない。例えば、シリコーンゴム、アクリルゴム、Ｈ−ＮＢＲ中に銀粉末、カーボンが充填された柔軟導電材料製としてもよい。電極層２１、２２を金属や炭素材料から形成してもよい。伸縮性を付与するという観点から、例えば、金属等をメッシュ状に編むことにより、電極層２１、２２を形成することができる。また、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子から、電極層２１、２２を形成してもよい。また、バインダーと導電材とを含む柔軟導電材料を採用する場合、バインダーには、エラストマーを用いることが好ましい。エラストマーとしては、例えば、シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が好適である。また、導電材としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素材料、銀、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金等の金属材料、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や、酸化チタン、酸化亜鉛にアルミニウム、アンチモン等の他金属をドーピングしたもの等の導電性酸化物の中から、適宜選択すればよい。導電材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。保持部６の材質は、特に限定しない。例えば、保持部６を連泡発泡ウレタンから形成してもよい。
【符号の説明】
【０１２９】
１：スピーカー、２：振動部、３：内側スピーカー部（スピーカー部）、４：中間スピーカー部（スピーカー部）、５：外側スピーカー部（スピーカー部）、６：保持部、７：枠部、８：回路部。
２０：誘電層、２１：電極層、２１ａ：内側電極部、２１ａａ：内側部、２１ａｂ：外側部、２１ａｃ：端子部、２１ｂ：外側電極部、２１ｂａ：本体部、２１ｂｃ：端子部、２２：電極層、２２ａ：内側電極部、２２ａａ：内側部、２２ａｂ：外側部、２２ａｃ：端子部、２２ｂ：外側電極部、２２ｂａ：本体部、２２ｂｃ：端子部、６０：内側保持体、６１：外側保持体、７０：基部、７１：表側二重筒部、７２：裏側二重筒部、７３：内側共用配線部（共用配線部）、７４：外側共用配線部（共用配線部）、７５：内筒部用ボルト、７６：外筒部用ボルト、８０：直流バイアス電源、８１：交流電源、９３：内側配線部、９４：外側配線部、９５：絶縁シールド層。
７１０：内筒部、７１１：外筒部、７２０：内筒部、７２１：外筒部。
Ｌ：再生帯域、ＬＨ：再生帯域、ｆ０：一次共振周波数、ｆｃ：カットオフ周波数。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー製または樹脂製の誘電層と、該誘電層の表裏両面に配置される複数の電極層と、を有する振動部と、
表側または裏側から見て、該誘電層の表面の該電極層と、該誘電層と、該誘電層の裏面の該電極層と、が重複する部分に配置され、各々、音声の再生帯域が異なる複数のスピーカー部と、
を備えるスピーカー。
【請求項２】
前記振動部の裏面に当接する保持部を備える請求項１に記載のスピーカー。
【請求項３】
複数の前記スピーカー部は、同心円状に配置される請求項１または請求項２に記載のスピーカー。
【請求項４】
前記電極層は、内側電極部と、内側電極部の径方向外側に配置される外側電極部と、を有し、
該内側電極部の外径は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
該外側電極部の外径は、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である請求項３に記載のスピーカー。
【請求項５】
前記スピーカー部の周縁が固定される枠部を備える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項６】
前記振動部は、Ｎ（Ｎは３以上の整数）層の前記電極層と、Ｎ−１層の前記誘電層と、が表裏方向に積層されてなり、
該振動部を貫通し、Ｎ層の該電極層のうち、極性が共通する複数の該電極層に導通する共用配線部を備える請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項７】
前記誘電層は、ヤング率が１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下のエラストマー製である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項８】
前記電極層は、該電極層の原料である電極材料が前記誘電層に塗布されることにより形成される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項９】
前記電極層は、前記誘電層に接着される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のスピーカーの、任意の前記スピーカー部の再生帯域調整方法であって、
前記電極層の電気抵抗および前記誘電層の静電容量のうち、少なくとも一方を調整することにより、再生帯域の上限値であるカットオフ周波数を調整し、
前記振動部の面方向のばね定数および該振動部の質量のうち、少なくとも一方を調整することにより、該再生帯域の下限値である一次共振周波数を調整する再生帯域調整方法。
【請求項１】
エラストマー製または樹脂製の誘電層と、該誘電層の表裏両面に配置される複数の電極層と、を有する振動部と、
表側または裏側から見て、該誘電層の表面の該電極層と、該誘電層と、該誘電層の裏面の該電極層と、が重複する部分に配置され、各々、音声の再生帯域が異なる複数のスピーカー部と、
を備えるスピーカー。
【請求項２】
前記振動部の裏面に当接する保持部を備える請求項１に記載のスピーカー。
【請求項３】
複数の前記スピーカー部は、同心円状に配置される請求項１または請求項２に記載のスピーカー。
【請求項４】
前記電極層は、内側電極部と、内側電極部の径方向外側に配置される外側電極部と、を有し、
該内側電極部の外径は、１ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、
該外側電極部の外径は、２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である請求項３に記載のスピーカー。
【請求項５】
前記スピーカー部の周縁が固定される枠部を備える請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項６】
前記振動部は、Ｎ（Ｎは３以上の整数）層の前記電極層と、Ｎ−１層の前記誘電層と、が表裏方向に積層されてなり、
該振動部を貫通し、Ｎ層の該電極層のうち、極性が共通する複数の該電極層に導通する共用配線部を備える請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項７】
前記誘電層は、ヤング率が１ＭＰａ以上２０ＭＰａ以下のエラストマー製である請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項８】
前記電極層は、該電極層の原料である電極材料が前記誘電層に塗布されることにより形成される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項９】
前記電極層は、前記誘電層に接着される請求項１ないし請求項７のいずれかに記載のスピーカー。
【請求項１０】
請求項１ないし請求項９のいずれかに記載のスピーカーの、任意の前記スピーカー部の再生帯域調整方法であって、
前記電極層の電気抵抗および前記誘電層の静電容量のうち、少なくとも一方を調整することにより、再生帯域の上限値であるカットオフ周波数を調整し、
前記振動部の面方向のばね定数および該振動部の質量のうち、少なくとも一方を調整することにより、該再生帯域の下限値である一次共振周波数を調整する再生帯域調整方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１５６０７（Ｐ２０１３−１１５６０７Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５９９６６（Ｐ２０１１−２５９９６６）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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