專利名稱：適于弦樂器弦馬用的壓電變換器的制作方法
技術領域：
本發明總體上涉及諸如吉他的弦樂器，尤其涉及安裝入弦馬以在檢測到弦的振動時產生電子信號的壓電變換器。
本發明基于日本專利申請No.2002-346195要求優先權，其內容此處并入作為參考。
背景技術：
最近，在電子樂器領域，所謂的“消音類型”樂器在市場上開始廣為流行，因為它們允許用戶(或者演奏者)在有限的環境下演奏或者練習樂器而不會在高音量上產生樂聲。
圖9顯示了具有消音功能的吉他的構造(簡單稱為消音吉他)。即消音吉他100由尼龍弦110、支撐尼龍弦110的弦馬120、支撐弦馬120的中心體130和形成整體的部分并安置在中心體130的左右側的一對支架140構成。圖9中所示的消音吉他100不包括共鳴箱，所述共鳴箱一般用于通用的聲學吉他。出于此原因，即使在用戶(或者演奏者)撥動尼龍弦110，和演奏常用聲學吉他產生的通常音量相比，消音吉他100在很小的音量上產生音樂。此外，消音吉他100包括安置在弦馬120內的壓電變換器，以在檢測到尼龍弦110振動時產生電子信號。進一步，消音吉他100包括安置在中心體130內的電路以放大從壓電變換器中輸出的電信號，這種被放大的電信號被提供給耳機終端(或者耳機插孔，未示出)。這樣，即使在消音吉他100事實上在很小的音量上產生樂音，消音吉他100的用戶也可以使用耳機裝置150來聽用戶在彈聲學吉他時所體會的那種生動的聲音。
圖10顯示的是沿圖9中弦A-A所取的靠近消音吉他100的弦馬120的橫截面圖。圖11顯示的是在說明中彼此相分離的弦馬的部件的分解透視圖。
如圖10和11所示，弦馬120由支撐弦110的支撐部件111、具有用于固定支撐部件111的延長凹部112a的弦馬基部112以及被安置在支撐部件111和弦馬基部112之間的壓電變換器113所構成。
壓電變換器113形成在一個薄長矩形形狀中，所述薄長矩形形狀基本上和弦馬基部112的長凹部112的底部形狀相匹配。為什么壓電變換器113大致形成在長矩形形狀中的原因是為了均勻地檢測所有弦110的振動。
圖12顯示的是壓電變換器113的橫截面結構，其由安置在上表面(朝支撐部件111)和下表面(朝弦馬基部112的延長凹部112a)之間的不同層所構成。即，壓電變換器113由聚偏二氟乙稀(PVDF)構成的聚合體薄膜113a所構成，一對電極113b分別粘結在聚合體壓電薄膜113a的上表面和下表面上，一對由氯乙烯及其類似材料所構成的絕緣層113c，所有各層都覆蓋導電防護(或者防護層)113d。絕緣層113c被安置以將電極113b與導電防護113d絕緣。此處，導電防護11d由諸如鋁和銅之類的指定材料所構成，細節公開在諸如日本專利申請出版物No.Hei7-160265中(尤其在第三頁和圖2中)。
如上所述，有必要用導電防護113d覆蓋聚合體壓電薄膜113a和其相關的層，因為由PVDF及其類似材料構成的聚合體導電薄膜113a通常具有高阻抗并可能加速諸如交流音(發響聲的噪音)之類的外部噪音。即為了減小外部噪音的影響，用導電防護113d覆蓋聚合體壓電薄膜113a。
用戶(或者演奏者)在演奏消音吉他100的過程中最看重的因素就是通過耳機裝置150及其類似裝置所聽到的音色。現有消音吉他100的音色的一個問題就是其音色嚴重受壓電變換器113的影響。生產消音吉他100的制造商為在消音吉他100中獲得所需的特性可以通過安裝高性能的壓電變換器而實現高質量的音色。但是，這樣的一個壓電變換器很貴從而降低了生產量。出于此原因，消音吉他100的制造商必須使用相對較為便宜的壓電變換器，這樣通過犧牲諸如消音吉他100的音色的重要因素來以相對較高的生產量來進行生產。
發明內容
本發明的一個目標是提供一種適于弦樂器的弦馬用的壓電變換器，其中壓電變換器即使以相對較高的生產量和較低的成本進行生產，也能在其特征上得以改良。
本發明的壓電變換器包括大致具有長矩形形狀的壓電元件、一對分別連接到壓電元件的上下表面的電極、以及用于絕緣電極的絕緣片所構成，其中所有元件都覆蓋導電防護(例如聚合體壓電薄膜)，其中薄金屬板被粘結到導電防護的上表面的至少外部并由指定的金屬所構成，金屬可以從銅、金和鉑、或者主要由銅、金和鉑所構成的合金。此處，薄金屬板通過使用具有鍍層厚度為10μm(微米)或者更少的非硬化粘結劑而粘結到導電防護上。
在上述中，可以通過將由銅構成的薄金屬板粘結到導電防護上表面的外部以及將由金或者鉑所構成的第二薄金屬板粘結到導電防護的下表面的方式來修改壓電變換器。
此外，弦樂器的弦馬包括支撐弦的支撐部件、具有通過壓電變換器用于垂直支撐所述支撐部件的長凹部的弦馬基部所構成。
因此，諸如消音吉他的弦樂器可以通過適于前述弦馬的前述壓電變換器構成，其中壓電變換器在檢測到弦的振動時產生電子信號，以有助于樂音的產生，所述樂音在音質上有所改善，尤其在較高的頻率范圍中。
本發明的這些目標、方面和實施例將通過參照附圖來詳細說明，其中圖1顯示的是根據本發明中優選實施例的適于消音吉他的弦馬的壓電變換器的機構圖示截面圖，距離d為10μm或者更小，f為粘結劑；圖2顯示的是根據安裝了具有薄金屬板粘結到導電防護的上表面的外部的壓電變換器的消音吉他，在頻率范圍5kHz和15kHz范圍中聲壓水平的測量結果圖；圖3顯示的是根據安裝了一個不具有薄金屬板的壓電變換器的消音吉他，在頻率范圍5kHz和15kHz范圍中聲壓水平的測量結果圖；圖4顯示的是從安裝了壓電變換器的消音吉他上測量的聲壓波形的起聲部分，其中所述的壓電變換器中，薄金屬板通過使用指定的具有相對較小的鍍層厚度的粘合劑粘結到導電防護上；圖5顯示的是從安裝了壓電變換器的消音吉他上測量的聲壓波形的起身部分，其中所述的壓電變換器中，薄金屬板通過使用指定的具有相對較大的鍍層厚度的粘合劑粘結到導電防護上；圖6顯示的是被修改示例的壓電變換器的橫截面結構的圖示截面圖；圖7顯示的是被修改示例的壓電變換器的橫截面結構的圖示截面圖；圖8顯示的是被修改示例的壓電變換器的橫截面結構的圖示截面圖；圖9顯示的是傳統已知消音吉他的外部外觀的透視圖；圖10顯示的是沿圖9中弦A-A所取靠近消音吉他的弦馬的橫截面圖；圖11顯示的是并入壓電變換器的弦馬部分的分解透視圖；圖12圖解顯示了壓電變換器的橫截面結構。
具體實施方式
本發明將參照附圖通過示例的方式來詳細說明。
圖1圖示顯示了根據本發明中的優選實施例安裝到消音吉他中的壓電變換器213的橫截面結構，圖1可以和圖12相比，圖12圖示顯示了傳統適于圖9中所示的消音吉他100的弦馬120的壓電變換器113的橫截面結構。此處，本實施例被設計用于消音吉他，所述消音吉他除了尼龍弦110被鋼弦(未示出)替代外和前述提及的消音吉他100基本相同，消音吉他具有基本和圖10中所示的弦馬120相同的弦馬；因此，此處省略詳細的說明。
和前述壓電變換器113相似，本實施例的壓電變換器213由聚合體壓電薄膜113a、一對電極113b、被安置覆蓋電極113b的一對絕緣層113c和被安置覆蓋絕緣層113c的導電防護113d所構成。本實施例的特征在于，厚度大約設定為40μm的薄金屬板213e被粘結到導電防護113d的上表面的外部上。薄金屬板213e由從銅、金和鉑中選擇的指定金屬或者主要由這些金屬構成的指定合金所構成。此外，薄金屬板213e通過使用指定粘合劑(或者指定粘合介質)粘結到導電防護113d上。本實施例在絕緣層113c的厚度可以在諸如0.1mm至0.3mm的范圍內的假設下設計。當然，絕緣層113c的厚度優選地應該盡可能地減小。
在本實施例中所使用地粘合劑具有非硬化的特性，這樣在粘結后不會硬化。因此，在本發明中所使用的粘結劑和傳統的粘結后硬化的粘合劑不同。指定的粘結劑用于將薄金屬板213e粘結到導電防護113d的原因是通過支撐部件111的弦振動的傳輸就不會被阻擋。當指定的粘合劑用于薄金屬板213e和導電防護113d之間的粘結時，就有可能使用諸如丙烯酸介質、或者硅介質。此外，所指定粘合劑的鍍層厚度必須盡可能地減小，優選地，鍍層的厚度被設置為10μm或者更少。附帶地，相似的粘合劑可以適于電極113b和絕緣層113c之間以及絕緣層113c和導電防護113d之間的粘合，并且優選地鍍層的厚度被設為10μm或者更少。
接著將說明關于上述壓電變換器213的試驗結果，同時討論薄金屬板213e對消音吉他的音色所施加的影響以及指定的粘合劑的鍍層厚度施加在消音吉他音色上的影響。
(a)薄金屬板213e施加在消音吉他音色上的影響圖2和圖3顯示的是當撥動消音吉他的開弦時在指定的頻率范圍5kHz和15kHz之間測量的聲壓水平的測量結果。特別地，圖2顯示的是通過對具有壓電變換器的消音吉他減小測量而獲得的測量結果，所述具有壓電變換器的消音吉他中，前述薄金屬板213e被粘結到導電防護113d上表面的外部；圖3顯示的是通過對具有壓電變換器的消音吉他減小測量而獲得的測量結果，所述具有壓電變換器的消音吉他中，前述薄金屬板213e沒有被粘結到導電防護113d上表面的外部。前述測量通過使用消音吉他中琴頸(或者指板)上張力作用下伸展鋼弦執行，撥動通過在第一弦上執行(即通常安置在靠近演奏者(或者吉他彈奏者)的一個開弦)。此外，試驗用的薄金屬板213e由銅構成。
圖3顯示了當薄金屬板213e沒有粘附到導電防護113d的上表面的外部時，聲壓水平根據一定的波形而極大地波動(或者變化)，尤其是在9kHz和15kHz之間的較高頻率范圍內。相反，圖2顯示了當薄金屬板213e粘附到導電防護113d的上表面的外部時，聲壓水平在9kHz和15kHz之間的較高頻率范圍內基本維持不變。總而言之，可以說通過將薄金屬板213e粘結到導電防護113d的上表面的外部，相對一定頻率范圍內的音調可以獲得優選特性(參看聲壓水平波動的波谷)，而壓電變換器沒有薄金屬板213e的消音吉他不能實現優選的特性。這是非常有效的，因為一般吉他用戶(或者演奏者)通常認為在介于5kHz和15kHz的較高頻率范圍中的音色是演奏吉他的重要因素。
(b)指定粘結劑的鍍層厚度對消音吉他的音色的影響圖4和圖5顯示了聲壓波形的初始部分(起聲部分)，每個通過撥動安裝了壓電變換器213的消音吉他的開弦(即第一弦)來測量，其中薄金屬板213e通過使用指定粘結劑粘附到導電防護113d的上表面的外部。特別地，圖4的圖形是根據相對較小的指定粘合劑的鍍層厚度(大約為10μm)測量而獲得的測量結果，圖5的圖形是根據相對較大的指定粘合劑的鍍層厚度(大約為50μm至60μm)而獲得的測量結果。
圖4中聲壓波形具有上升時間t1，其中的水平(幅度)迅速地從底部上升到頂部，圖5中的聲壓波形具有上升時間t2，其中的水平迅速地從底部上升到頂部，顯然從圖4和圖5中比較上升時間t1和t2，和圖5相比(指定粘結劑具有較大的鍍層厚度)，圖4中的聲壓水平迅速增加(指定粘結劑具有較小的鍍層厚度)。由于聲壓水平迅速增加，識別聲音的時間變短。這樣，就有可能產生具有模擬聲學吉他的真實音的良好調制屬性(或者清晰度)的樂音。通過前述試驗，證明了當指定粘結劑的鍍層厚度變小時，聲壓水平的特征獲得一個很好的增加，其中指定粘結劑用于將薄金屬板213e粘結到導電防護113d的上表面的外部。一般而言，吉他用戶(或者演奏者)認為在吉他彈奏過程中聲壓水平特性的增加是重要的因素。
如上所說明，本實施例可以顯著地改善消音吉他的音色，尤其是在高頻率范圍中，這是通過將薄金屬板213e粘結到導電防護113d的上表面的外部實現的，所述導電防護113d為壓電變換器213的一個組成部件。也就是說，本實施例可以可靠地改善壓電變換器的特性，尤其是在高頻范圍中，甚至在這些壓電變換器具有較次的特性但卻可以大量生產并以相對較低的成本制造，通過簡單地將薄金屬板粘結到構成每個壓電變換器的導電防護的上表面的外部也可以改善，其中薄金屬板有銅、金、或者鉑、或者主要由這些金屬所構成的合金所構成。
此外，本實施例可以改善交流音(發響聲的噪音)的屏蔽效果，因為薄金屬板213e粘結到導電防護113d的上表面的外部。當薄金屬板213e沒有粘結到導電防護113d的上表面的外部時，交流音只能通過導電防護113d屏蔽，而導電防護113d可能不一定保證勢能的均勻分布，這樣屏蔽效果就被弱化。相比較而言，當薄金屬板213e粘結到導電防護113d的上表面的外部時，就有可能通過薄金屬板213e和導電防護113d來屏蔽交流音；因此，就有可能明顯地提高屏蔽效果。
進一步而言，本實施例限制了指定粘合劑的鍍層厚度，指定粘合劑被用于將薄金屬板213e粘結到導電防護113d的上表面的外部，大約為10μm左右。因此，和前述其中指定粘合劑的鍍層厚度在大約范圍50μm至60μm增加時就有可能顯著增強本實施例中聲壓水平的上升特性。
以不同的方式修改本發明也是有可能的；因此，將參照圖6至圖8說明修改的示例。
圖6至圖8顯示的是壓電變換器213A-213C的橫截面結構。
在本實施例中，由銅構成的薄金屬板213e粘結到導電防護113d的上表面的外部。這就有可能以這樣的方式來修改本實施例如圖6中所示，由銅構成的薄金屬板213e被粘結以覆蓋(或者包圍)壓電變換器段‘A’，其由聚合體壓電薄膜113a、一對電極113b和一對絕緣層113c所構成，它們都用導電防護113d覆蓋。可選地，如圖7中所示，由銅構成的薄金屬板213e粘結到壓電變換器段A的上表面的外部，另外一個由銅構成的薄金屬板213e粘結到壓電變換器段A的上表面的外部。如圖8中所示，由銅構成的薄金屬板213e粘結到壓電變換器段A的上表面的外部，另外一個由金或者鉑構成的薄金屬板213f粘結到壓電變換器段A的上表面的外部。總之，本發明要求壓電變換器包括至少一個薄金屬板213e，所述薄金屬板213e由銅、金和鉑、或者主要由其中之一的金屬所構成的合金構成，以粘結到導電防護113d的上表面的外部。因此，制造商就有可能根據將被制造的壓電變換器的設計確定是否需要另外一個薄金屬板粘結到導電防護113d的另外的表面上。
本實施例被設計用于消音吉他，其中鋼弦在琴頸之上張力的作用下而伸展。當然，本發明可以適于其中尼龍弦在琴頸之上張力的作用下而伸展的消音吉他。此外，本發明不必適于消音吉他；因此，有可能將本發明應用到諸如消音小提琴的其它類型的“消音”弦樂器。簡而言之，本發明可以適于任何安裝了壓電變換器以在檢測到弦振動時產生電子信號的任何類型的弦樂器。
如前所述，本發明具有許多效果和技術特點，這將在下面說明。
(1)本發明的壓電變換器適于諸如消音吉他之類的弦樂器的弦馬，以在檢測到弦振動時產生電子信號，即使在樂器大量并以現對較低的成本生產時可以改善其特性。
(2)特別地，壓電變換器由具有大致矩形形狀的壓電元件(例如聚合體壓電薄膜)、一對分別粘附到壓電元件上下表面的電極、絕緣部件(或者絕緣層)所構成，它們都被防護層(例如導電防護)覆蓋，其中至少一個金屬層被粘結到防護層的上表面的外部，所述金屬層由銅、金、或者鉑、或者主要由這些金屬之一所構成的合金所構成。
(3)由于前述薄金屬板粘結到壓電變換器的防護層的上表面的外部，就有可能顯著地改善弦樂器的音色，尤其是在高頻范圍內；這通過試驗(參看圖2和圖3)來證明。換句話說，有可能通過簡單地將薄金屬板粘結到壓電變換器的防護層的上表面的外部而可靠地改善壓電變換器的特性，此壓電變換器由銅、金、或者鉑、或者主要由這些金屬之一所構成的合金所構成，并可以大量并以較低成本生產。這有助于弦樂器的音色在較高的頻率范圍內有顯著的改善。
(4)由于將薄金屬板粘結到壓電變換器的防護層的上表面的外部，就有可能顯著地改善對交流音的屏蔽效果。即，當薄金屬板沒有粘結到壓電變換器的防護層上時，交流音只能通過防護層來屏蔽，而當薄金屬板粘結到壓電變換器的防護層上時，就有可能通過薄金屬板和防護層來屏蔽交流音；這有助于進一步改良對交流音的屏蔽效果。
(5)附帶地，有可能通過將由銅構成的薄金屬板粘結到導電防護上表面的外部以及將由金或者鉑所構成的第二薄金屬板粘結到導電防護的下表面的方式來修改壓電變換器。
在不背離本發明精神或者實質特性時可以以幾種不同的形式來實施本發明，因此本發明和其修改只是出于說明而不是為了限制，由于發明的范圍不是通過前述對它們的說明而是通過所附的權利要求來限定，所有的改變都落入權利要求的邊界和范圍內，或者落入由權利要求所包含的這樣的邊界和范圍的等同物。
權利要求1.一種用于在檢測到弦樂器的弦振動時產生電信號的壓電變換器，其特征在于，包括壓電元件(113a)，所述壓電元件(113a)具有大致長矩形的形狀；由一對電極構成的電極對(113b)，所述由一對電極構成的電極對(113b)分別連接到壓電元件的上表面和下表面；一對絕緣部件(113c)，所述一對絕緣部件(113c)分別用于絕緣所述電極對(113b)；防護層(113d)，所述防護層(113d)被安置用以覆蓋所述壓電元件、所述一對電極和所述一對絕緣部件；以及薄金屬板(213e)，所述薄金屬板(213e)粘結到至少防護層的上表面的外部并由指定金屬構成，所述金屬從銅、金和鉑中選擇，或者由主要由銅、金和鉑之一構成的指定合金構成。
2.根據權利要求1中所述的壓電變換器，其特征在于，薄金屬板通過使用厚度為10μm或者更小的非硬化粘合劑而被粘結到防護層。
3.根據權利要求1中所述的壓電變換器，其特征在于，薄金屬板由銅構成并粘結到防護層的上表面的外部，由金或者鉑構成的第二薄金屬板被粘結到防護層的下表面的外部。
4.一種弦樂器用弦馬，所述弦樂器安裝了用于在檢測到弦振動時產生電信號的壓電變換器，其特征在于，所述弦馬包括支撐部件(111)，所述支撐部件(111)用于支撐弦樂器的弦；以及弦馬基部(112)，所述弦馬基部(112)用于垂直支撐所述支撐部件；其中所述壓電變換器(213)包括壓電元件(113a)，所述壓電元件(113a)具有大致長矩形的形狀；由一對電極構成的電極對(113b)，所述由一對電極構成的電極對(113b)分別連接到壓電元件的上表面和下表面；一對絕緣部件(113c)，所述一對絕緣部件(113c)分別用于絕緣所述電極對(113b)；防護層(113d)，所述防護層(113d)被安置用以覆蓋所述壓電元件、所述一對電極和所述一對絕緣部件；以及薄金屬板(213e)，所述薄金屬板(213e)粘結到至少防護層的上表面的一個外部并由指定金屬構成，所述金屬從銅、金和鉑中選擇，或者由主要由銅、金和鉑之一構成的指定合金構成。
5.根據權利要求4中所述的弦樂器弦馬，其特征在于，弦馬基部具有長凹部(112a)，所述支撐部件通過壓電變換器部分插入其中。
6.一種安裝了適于弦馬(120)的壓電變換器(213)的弦樂器，其特征在于，所述壓電變換器包括壓電元件(113a)，所述壓電元件(113a)具有大致長矩形的形狀；由一對電極構成的電極對(113b)，所述由一對電極構成的電極對(113b)分別連接到壓電元件的上表面和下表面；一對絕緣部件(113c)，所述一對絕緣部件(113c)分別用于絕緣所述電極對(113b)；防護層(113d)，所述防護層(113d)被安置用以覆蓋所述壓電元件、所述一對電極和所述一對絕緣部件；以及薄金屬板(213e)，所述薄金屬板(213e)粘結到至少防護層的上表面的一個外部并由指定金屬構成，所述金屬從銅、金和鉑中選擇，或者由主要由銅、金和鉑之一構成的指定合金構成。
專利摘要一種適于諸如消音吉他之類的弦樂器弦馬(120)用的壓電變換器(213)，包括具有大致長矩形形狀的壓電元件(113a)、分別連接到壓電元件的上表面和下表面的一對電極(113b)、用于絕緣電極的絕緣層(113c)，它們都覆蓋了導電防護(113d)(例如，聚合體壓電薄膜)，其中所述薄金屬板(213e)粘結到至少防護層的上表面的一個外部并由指定金屬構成，所述金屬從銅、金和鉑中選擇，或者由主要由銅、金和鉑之一構成的指定合金構成。薄金屬板通過使用厚度為10μm或者更小的非硬化粘合劑而被粘結到導電防護上。
文檔編號H04R17/00GK2697778SQ20032011675
公開日2005年5月4日 申請日期2003年11月20日 優先權日2002年11月28日
發明者何木明男 申請人:雅馬哈株式會社