(57)【要約】  常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面それぞれに積層された薄膜電極とを有する電気音響変換フィルムを有し、電気音響変換フィルムを２枚以上積層してなり、隣接する電気音響変換フィルム同士の間隔が３ｃｍ以下である。
2017069057.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、前記高分子複合圧電体の両面それぞれに積層された薄膜電極と、を有する電気音響変換フィルムを有し、
前記電気音響変換フィルムを２枚以上積層してなり、隣接する前記電気音響変換フィルム同士の間隙が３ｃｍ以下であることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
隣接する前記電気音響変換フィルム同士が、互いに接している請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記電気音響変換フィルムは、一方の主面側に突出するように少なくとも一部を湾曲して保持されている請求項１または２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記電気音響変換フィルムは、主面に垂直な一方向の断面、および、前記一方向と直交する他方向の断面において、少なくとも一部を湾曲して保持されている請求項３に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚は、弾性支持体によって、湾曲支持されている請求項３または４に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記弾性支持体が、粘弾性を有する請求項５に記載の電気音響変換器。
【請求項７】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚がマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚がスピーカとして機能する請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項８】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が、前記マイクロフォンで検出された騒音信号に基づいて生成されるノイズキャンセル信号を再生するスピーカとして機能する請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項９】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が、前記マイクロフォンで検出された騒音信号を増幅して再生するスピーカとして機能する請求項１〜７のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項１０】
積層された２枚以上の前記電気音響変換フィルムの一方の主面側に外部から押圧力を加えた際に、前記マイクロフォンと前記スピーカとの間でハウリングが発生してスピーカの振動を増幅する請求項９に記載の電気音響変換器。
【請求項１１】
前記周辺の騒音が４００Ｈｚ以下の低周波騒音である請求項９または１０に記載の電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロフォンとスピーカとの両機能を有する電気音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オーディオ分野において、周囲の騒音を低減し音楽を聴き取りやすくするノイズキャンセリング機能付きのヘッドフォンやイヤフォンが利用されている。
一般に、ノイズキャンセリング装置は、周囲の騒音を検出するマイクロフォンと、マイクロフォンが検出した騒音信号に基づいて、騒音と逆位相となるノイズキャンセル信号を再生するスピーカとを有して構成され、騒音と逆位相の音を再生することで騒音を打ち消す。
このようなノイズキャンセリング装置において、スピーカおよびマイクロフォンとして圧電体素子を用いて小型化することが考えられている。【０００３】
例えば、特許文献１には、圧電体素子によって構成された、音を出力するスピーカと、スピーカが音を出力する密閉空間の内部のノイズを少なくとも取得する非磁性の内蔵マイクとを備え、ノイズキャンセル装置は、内蔵マイクによって取得されたノイズ信号を少なくとも用いることによって、密閉空間の内部のノイズがキャンセルされるように音信号を生成しスピーカに出力するノイズキャンセルシステムが記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、スピーカおよびマイクロフォンとして圧電素子を用いて、スピーカおよびマイクロフォンを一体化した装置において、１枚の振動板に２以上のセラミック圧電素子を貼り付け、圧電素子に複数の接点面を設けて複数の入出力を可能にすることで、スピーカとマイクロフォンの機能を別々に取り出すことができる装置が記載されている。【０００５】
また、特許文献３には、バイモルフ構造の圧電素子を用いて一方の面の圧電素子をスピーカとして、他方の面の圧電素子をマイクロホンとして利用する電気音響変換器が記載されている。バイモルフ構造とは、金属板の両面に圧電素子を貼着した構造である。【０００６】
一方、特許文献４には、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面に配置される薄膜電極とを有する電気音響変換フィルムを、スピーカやマイクロフォンに用いることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２０１０−２２７５００号公報
【特許文献２】特開２０００−１７５２８５号公報
【特許文献３】特開２０００−１１５８８９号公報
【特許文献４】特開２０１４−１４０６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
１枚の振動板（金属板）の両面に圧電素子を貼り合わせる構成とし、一方の圧電素子をマイクロフォンとして用い、他方の圧電素子をスピーカとして用いる構成とすることで、スピーカとマイクロフォンの機能を有する装置を小型化することができる。
しかしながら、１枚の振動板の両面に圧電素子を貼り合わせる構成とした場合には、共通部材である振動板を介しての振動結合（クロストーク）が発生する。音響遮断あるいは回路上の工夫等を行って、クロストークの発生を抑制することが考えられるが、十分に抑制することができず、ハウリングが発生しやすいという問題があった。【０００９】
発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決することにあり、スピーカとマイクロフォンとを有する電気音響変換器において、簡易な構成でハウリングの発生を抑制できる電気音響変換器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】
本発明者らは、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面それぞれに積層された薄膜電極とを有する電気音響変換フィルムを有し、電気音響変換フィルムを２枚以上積層してなり、隣接する電気音響変換フィルム同士の間隔が３ｃｍ以下であることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、以下の構成の電気音響変換器を提供する。【００１１】
（１）  常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面それぞれに積層された薄膜電極と、を有する電気音響変換フィルムを有し、
電気音響変換フィルムを２枚以上積層してなり、隣接する電気音響変換フィルム同士の間隙が３ｃｍ以下である電気音響変換器。
（２）  隣接する電気音響変換フィルム同士が、互いに接している（１）に記載の電気音響変換器。
（３）  電気音響変換フィルムは、一方の主面側に突出するように少なくとも一部を湾曲して保持されている（１）または（２）に記載の電気音響変換器。
（４）  電気音響変換フィルムは、主面に垂直な一方向の断面、および、一方向と直交する他方向の断面において、少なくとも一部を湾曲して保持されている（３）に記載の電気音響変換器。
（５）  電気音響変換フィルムの少なくとも１枚は、弾性支持体によって、湾曲支持されている（３）または（４）に記載の電気音響変換器。
（６）  弾性支持体が、粘弾性を有する（５）に記載の電気音響変換器。
（７）  電気音響変換フィルムの少なくとも１枚がマイクロフォンとして機能し、他の電気音響変換フィルムの少なくとも１枚がスピーカとして機能する（１）〜（６）のいずれかに記載の電気音響変換器。
（８）  電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして機能し、他の電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が、マイクロフォンで検出された騒音信号に基づいて生成されるノイズキャンセル信号を再生するスピーカとして機能する（１）〜（７）のいずれかに記載の電気音響変換器。
（９）  電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして機能し、他の電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が、マイクロフォンで検出された騒音信号を増幅して再生するスピーカとして機能する（１）〜（７）のいずれかに記載の電気音響変換器。
（１０）  積層された２枚以上の電気音響変換フィルムの一方の主面側に外部から押圧力を加えた際に、マイクロフォンとスピーカとの間でハウリングが発生してスピーカの振動を増幅する（９）に記載の電気音響変換器。
（１１）  周辺の騒音が４００Ｈｚ以下の低周波騒音である（９）または（１０）に記載の電気音響変換器。
【発明の効果】
【００１２】
このような本発明によれば、簡易な構成でハウリングの発生を抑制できる電気音響変換器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１Ａ】本発明の電気音響変換器の一例を模式的に表す上面図である。
【図１Ｂ】図１ＡのＢ−Ｂ線断面図である。
【図２】電気音響変換フィルムの一例を模式的に示す断面図である。
【図３Ａ】本発明の電気音響変換器の他の一例を模式的に表す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の電気音響変換器の他の一例を模式的に表す断面図である。
【図４Ａ】本発明の電気音響変換器の他の一例を模式的に表す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の電気音響変換器の他の一例を模式的に表す断面図である。
【図５Ａ】電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。
【図５Ｂ】電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。
【図５Ｃ】電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。
【図５Ｄ】電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。
【図５Ｅ】電気音響変換フィルムの作製方法の一例を説明するための概念図である。
【図６】本発明の電気音響変換器の他の一例を模式的に示す斜視図である。
【図７】図６に示す電気音響変換器の信号の流れを説明するための概念図である。
【図８Ａ】周波数と音圧レベルとの関係を示すグラフである。
【図８Ｂ】周波数と音圧レベルとの関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の電気音響変換器について、添付の図面に示される好適実施形態を基に、詳細に説明する。
以下に記載する構成要件の説明は、本発明の代表的な実施態様に基づいてなされることがあるが、本発明はそのような実施態様に限定されるものではない。
なお、本明細書において、「〜」を用いて表される数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値を下限値および上限値として含む範囲を意味する。
【００１５】
本発明の電気音響変換器は、常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、高分子複合圧電体の両面それぞれに積層された薄膜電極とを有する電気音響変換フィルムを有し、電気音響変換フィルムを２枚以上積層してなり、隣接する電気音響変換フィルム同士の間隔が３ｃｍ以下である電気音響変換器である。
【００１６】
図１Ａに、本発明の電気音響変換器の一例を模式的に表す正面図を示し、図１Ｂに図１ＡのＢ−Ｂ線断面図を示す。
図１Ａおよび図１Ｂに示す電気音響変換器４０は、２枚の電気音響変換フィルム１０ａ、１０ｂと、ケース４２と、粘弾性支持体４６と、押圧部材４８とを有する。電気音響変換器４０は、電気音響変換フィルム（以下、「変換フィルム」ともいう）１０を振動板として用いるものであり、一方の変換フィルム１０ａをマイクロフォンとして用い、他方の変換フィルム１０ｂをスピーカとして用いる。
【００１７】
図１Ｂに示すように、電気音響変換器４０は、ケース４２内に粘弾性支持体４６を収容し、変換フィルム１０ａをケース４２および粘弾性支持体４６を覆うように配置し、さらに、変換フィルム１０ａの上に変換フィルム１０ｂを積層して配置し、押圧部材４８で、変換フィルム１０ｂ（変換フィルム１０ａ）の辺縁部をケース４２に押圧して固定した構成を有する。また、変換フィルム１０ａおよび変換フィルム１０ｂは、粘弾性支持体４６により湾曲されて支持される。
なお、変換フィルム１０ａおよび変換フィルム１０ｂは、配置位置が異なるのみで、構成は同じであるので、以下の説明においては、変換フィルム１０ａおよび変換フィルム１０ｂを区別する必要がない場合には、両部材をまとめて、変換フィルム１０ともいう。
【００１８】
電気音響変換器４０は、変換フィルム１０への電圧印加によって、変換フィルム１０が面内方向に伸長すると、この伸長分を吸収するために、変換フィルム１０は、上方（音の放射方向）に移動し、逆に、変換フィルム１０への電圧印加によって、変換フィルム１０が面内方向に収縮すると、この収縮分を吸収するために、変換フィルム１０は、下方（ケース４２側）に移動する。電気音響変換器４０は、この変換フィルム１０の伸縮の繰り返しによる振動により、振動（音）と電気信号とを変換するものである。
これにより、変換フィルム１０に電気信号を入力して電気信号に応じた振動により音を再生したり、音による変換フィルム１０の振動を電気信号に変換するために利用されるものである。
【００１９】
変換フィルム１０は、圧電性を有し、電界の状態に応じて主面が伸縮する圧電フィルムであって、湾曲した状態で保持されることで、フィルム面に沿った伸縮運動をフィルム面に垂直な方向の振動に変換して、電気信号を音に変換するものである。
ここで、電気音響変換器４０に用いられる変換フィルム１０は、常温で粘弾性を有する高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体、および、高分子複合圧電体の両面に積層された薄膜電極を有する変換フィルムである。
【００２０】
図２は、変換フィルム１０の一例を概念的に示す断面図である。
図２に示すように、変換フィルム１０は、圧電性を有するシート状物である圧電体層１２と、圧電体層１２の一方の面に積層される下部薄膜電極１４と、下部薄膜電極１４上に積層される下部保護層１８と、圧電体層１２の他方の面に積層される上部薄膜電極１６と、上部薄膜電極１６上に積層される上部保護層２０とを有する。
【００２１】
変換フィルム１０において、圧電体層１２は、高分子複合圧電体からなるものである。
図２に概念的に示すように、圧電体層１２を形成する高分子複合圧電体は、常温で粘弾性を有する高分子材料を含有する粘弾性マトリックス２４中に、圧電体粒子２６を分散したものである。なお、本明細書において、「常温」とは、０〜５０℃程度の温度域を指す。
また、好ましくは、圧電体層１２は、分極処理されている。
【００２２】
ここで、高分子複合圧電体（圧電体層１２）は、次の用件を具備したものであるのが好ましい。
（ｉ）  可撓性
例えば、携帯用として新聞や雑誌のように書類感覚で緩く撓めた状態で把持する場合、絶えず外部から、数Ｈｚ以下の比較的ゆっくりとした、大きな曲げ変形を受けることになる。この時、高分子複合圧電体が硬いと、その分大きな曲げ応力が発生し、高分子マトリックスと圧電体粒子との界面で亀裂が発生し、やがて破壊に繋がる恐れがある。従って、高分子複合圧電体には適度な柔らかさが求められる。また、歪みエネルギーを熱として外部へ拡散できれば応力を緩和することができる。従って、高分子複合圧電体の損失正接が適度に大きいことが求められる。
（ii）  音質
スピーカは、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚのオーディオ帯域の周波数で圧電体粒子を振動させ、その振動エネルギーによって振動板（高分子複合圧電体）全体が一体となって振動することで音が再生される。従って、振動エネルギーの伝達効率を高めるために高分子複合圧電体には適度な硬さが求められる。また、スピーカの周波数特性が平滑であれば、曲率の変化に伴い最低共振周波数ｆ０が変化した際の音質の変化量も小さくなる。従って、高分子複合圧電体の損失正接は適度に大きいことが求められる。
【００２３】
以上をまとめると、フレキシブル性を有するスピーカに用いる高分子複合圧電体は、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの振動に対しては硬く、数Ｈｚ以下の振動に対しては柔らかく振る舞うことが求められる。また、高分子複合圧電体の損失正接は、２０ｋＨｚ以下の全ての周波数の振動に対して、適度に大きいことが求められる。
【００２４】
一般に、高分子固体は粘弾性緩和機構を有しており、温度上昇あるいは周波数の低下とともに大きなスケールの分子運動が貯蔵弾性率（ヤング率）の低下（緩和）あるいは損失弾性率の極大（吸収）として観測される。その中でも、非晶質領域の分子鎖のミクロブラウン運動によって引き起こされる緩和は、主分散と呼ばれ、非常に大きな緩和現象が見られる。この主分散が起きる温度がガラス転移点（Ｔｇ）であり、最も粘弾性緩和機構が顕著に現れる。
高分子複合圧電体（圧電体層１２）において、ガラス転移点が常温にある高分子材料、言い換えると、常温で粘弾性を有する高分子材料をマトリックスに用いることで、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの振動に対しては硬く、数Ｈｚ以下の遅い振動に対しては柔らかく振舞う高分子複合圧電体が実現する。特に、この振舞いが好適に発現する等の点で、周波数１Ｈｚでのガラス転移温度が常温、すなわち、０〜５０℃にある高分子材料を、高分子複合圧電体のマトリックスに用いるのが好ましい。
【００２５】
常温で粘弾性を有する高分子材料としては、公知の各種のものが利用可能である。好ましくは、常温、すなわち０〜５０℃において、動的粘弾性試験による周波数１Ｈｚにおける損失正接Ｔａｎδの極大値が、０．５以上有る高分子材料を用いる。
これにより、高分子複合圧電体が外力によってゆっくりと曲げられた際に、最大曲げモーメント部における高分子マトリックス／圧電体粒子界面の応力集中が緩和され、高い可撓性が期待できる。
【００２６】
また、高分子材料は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの貯蔵弾性率（Ｅ’）が、０℃において１００ＭＰａ以上、５０℃において１０ＭＰａ以下、であることが好ましい。
これにより、高分子複合圧電体が外力によってゆっくりと曲げられた際に発生する曲げモーメントが低減できると同時に、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの音響振動に対しては硬く振る舞うことができる。
【００２７】
また、高分子材料は、比誘電率が２５℃において１０以上有ると、より好適である。これにより、高分子複合圧電体に電圧を印加した際に、高分子マトリックス中の圧電体粒子にはより高い電界が掛かるため、大きな変形量が期待できる。
しかしながら、その反面、良好な耐湿性の確保等を考慮すると、高分子材料は、比誘電率が２５℃において１０以下であるのも、好適である。
【００２８】
このような条件を満たす高分子材料としては、シアノエチル化ポリビニルアルコール（シアノエチル化ＰＶＡ）、ポリ酢酸ビニル、ポリビニリデンクロライドコアクリロニトリル、ポリスチレン−ビニルポリイソプレンブロック共重合体、ポリビニルメチルケトン、および、ポリブチルメタクリレート等が例示される。また、これらの高分子材料としては、ハイブラー５１２７（クラレ社製）などの市販品も、好適に利用可能である。なかでも、シアノエチル基を有する材料を用いることが好ましく、シアノエチル化ＰＶＡを用いるのが特に好ましい。
なお、これらの高分子材料は、１種のみを用いてもよく、複数種を併用（混合）して用いてもよい。
【００２９】
このような常温で粘弾性を有する高分子材料を用いる粘弾性マトリックス２４は、必要に応じて、複数の高分子材料を併用してもよい。
すなわち、粘弾性マトリックス２４には、誘電特性や機械特性の調整等を目的として、シアノエチル化ＰＶＡ等の粘弾性材料に加え、必要に応じて、その他の誘電性高分子材料を添加しても良い。
【００３０】
添加可能な誘電性高分子材料としては、一例として、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体、フッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデン−トリフルオロエチレン共重合体及びポリフッ化ビニリデン−テトラフルオロエチレン共重合体等のフッ素系高分子、シアン化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体、シアノエチルセルロース、シアノエチルヒドロキシサッカロース、シアノエチルヒドロキシセルロース、シアノエチルヒドロキシプルラン、シアノエチルメタクリレート、シアノエチルアクリレート、シアノエチルヒドロキシエチルセルロース、シアノエチルアミロース、シアノエチルヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルジヒドロキシプロピルセルロース、シアノエチルヒドロキシプロピルアミロース、シアノエチルポリアクリルアミド、シアノエチルポリアクリレート、シアノエチルプルラン、シアノエチルポリヒドロキシメチレン、シアノエチルグリシドールプルラン、シアノエチルサッカロース及びシアノエチルソルビトール等のシアノ基あるいはシアノエチル基を有するポリマー、ニトリルゴムやクロロプレンゴム等の合成ゴム等が例示される。
中でも、シアノエチル基を有する高分子材料は、好適に利用される。
また、圧電体層１２の粘弾性マトリックス２４において、シアノエチル化ＰＶＡ等の常温で粘弾性を有する材料に加えて添加される誘電性ポリマーは、１種に限定はされず、複数種を添加してもよい。
【００３１】
また、誘電性ポリマー以外にも、ガラス転移点Ｔｇを調整する目的で、塩化ビニル樹脂、ポリエチレン、ポリスチレン、メタクリル樹脂、ポリブテン、イソブチレン、等の熱可塑性樹脂や、フェノール樹脂、尿素樹脂、メラミン樹脂、アルキド樹脂、マイカ、等の熱硬化性樹脂を添加しても良い。
更に、粘着性を向上する目的で、ロジンエステル、ロジン、テルペン、テルペンフェノール、石油樹脂、等の粘着付与剤を添加しても良い。
【００３２】
圧電体層１２の粘弾性マトリックス２４において、シアノエチル化ＰＶＡ等の粘弾性材料以外のポリマーを添加する際の添加量には、特に限定は無いが、粘弾性マトリックス２４に占める割合で３０重量％以下とするのが好ましい。
これにより、粘弾性マトリックス２４における粘弾性緩和機構を損なうことなく、添加する高分子材料の特性を発現できるため、高誘電率化、耐熱性の向上、圧電体粒子２６や電極層との密着性向上等の点で好ましい結果を得ることができる。
【００３３】
また、圧電体層１２の誘電率を高める目的で、粘弾性マトリックス２４に誘電体粒子を添加してもよい。
誘電体粒子は、２５℃における比誘電率が８０以上の高い比誘電率を持つ粒子からなるものである。
誘電体粒子としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、酸化チタン（ＴｉＯ2）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ3）、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、チタン酸バリウムとビスマスフェライト（ＢｉＦｅＯ3）との固溶体（ＢＦＢＴ）等が例示される。なかでも、高い比誘電率を有する点で、誘電体粒子としてチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）を用いるのが好ましい。
【００３４】
誘電体粒子は、平均粒径が０．５μｍ以下であるのが好ましい。
また、粘弾性マトリックスと誘電体粒子との合計体積に対する、誘電体粒子の体積分率は、５〜４５％が好ましく、１０〜３０％がより好ましく、２０〜３０％が特に好ましい。
【００３５】
圧電体粒子２６は、ペロブスカイト型或いはウルツ鉱型の結晶構造を有するセラミックス粒子からなるものである。
圧電体粒子２６を構成するセラミックス粒子としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、チタン酸ジルコン酸ランタン酸鉛（ＰＬＺＴ）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ3）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、および、チタン酸バリウムとビスマスフェライト（ＢｉＦｅ3）との固溶体（ＢＦＢＴ）等が例示される。
なお、これらのセラミックス粒子は、１種のみを用いてもよく、複数種を併用して用いてもよい。
【００３６】
このような圧電体粒子２６の粒径は、変換フィルム１０のサイズや用途に応じて、適宜、選択すれば良いが、本発明者の検討によれば、１μｍ〜１０μｍが好ましい。
圧電体粒子２６の粒径を上記範囲とすることにより、高い圧電特性とフレキシビリティとを両立できる、耐電圧を向上できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
【００３７】
なお、図２においては、圧電体層１２中の圧電体粒子２６は、粘弾性マトリックス２４中に、均一にかつ規則性を持って分散されているが、本発明は、これに限定はされない。
すなわち、圧電体層１２中の圧電体粒子２６は、好ましくは均一に分散されていれば、粘弾性マトリックス２４中に不規則に分散されていてもよい。
【００３８】
変換フィルム１０において、圧電体層１２中における粘弾性マトリックス２４と圧電体粒子２６との量比は、変換フィルム１０の面方向の大きさや厚さ、変換フィルム１０の用途、変換フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層１２中における圧電体粒子２６の体積分率は、３０〜７０％が好ましく、特に、５０％以上とするのが好ましく、従って、５０〜７０％とするのが、より好ましい。
粘弾性マトリックス２４と圧電体粒子２６との量比を上記範囲とすることにより、高い圧電特性とフレキシビリティとを両立できる等の点で好ましい結果を得ることができる。
【００３９】
また、変換フィルム１０において、圧電体層１２の厚さにも、特に限定はなく、変換フィルム１０のサイズ、変換フィルム１０の用途、変換フィルム１０に要求される特性等に応じて、適宜、設定すればよい。
ここで、本発明者の検討によれば、圧電体層１２の厚さを薄くすることで、自重による撓みを軽減し、また、軽くすることで、印加電圧に対する圧電フィルムの追従性を向上させて、音圧や音質を向上できる。また、柔軟性を付与することができる。一方で、圧電体層１２の厚さが薄すぎると、剛性が連続して電圧を印加した際や、高電圧を印加した際に、局所的な短絡が発生するおそれがある。また、剛性が低下するおそれがある。
上記観点から、圧電体層１２の厚さは、５μｍ〜１００μｍが好ましく、８μｍ〜５０μｍがより好ましく、特に、１０μｍ〜４０μｍがさらに好ましく、特に、１５μｍ〜２５μｍが好ましい。
なお、圧電体層１２は、分極処理（ポーリング）されているのが好ましいのは、前述のとおりである。分極処理に関しては、後に詳述する。
【００４０】
図２に示すように、変換フィルム１０は、このような圧電体層１２の一面に、下部薄膜電極１４を形成し、その上に下部保護層１８を形成し、圧電体層１２の他方の面に、上部薄膜電極１６を形成し、その上に上部保護層２０を形成してなる構成を有する。ここで、上部薄膜電極１６と下部薄膜電極１４とが電極対を形成する。
なお、変換フィルム１０は、これらの層に加えて、例えば、上部薄膜電極１６、および、下部薄膜電極１４からの電極の引出しを行う電極引出し部や、圧電体層１２が露出する領域を覆って、ショート等を防止する絶縁層等を有していてもよい。
【００４１】
電極引出し部としては、薄膜電極および保護層が、圧電体層の面方向外部に、凸状に突出する部位を設けても良いし、あるいは、保護層の一部を除去して孔部を形成して、この孔部に銀ペースト等の導電材料を挿入して導電材料と薄膜電極とを電気的に導通して、電極引出し部としてもよい。
なお、各薄膜電極において、電極引出し部は１つには限定されず、２以上の電極引出し部を有していてもよい。特に、保護層の一部を除去して孔部に導電材料を挿入して電極引出し部とする構成の場合には、より確実に通電を確保するために、電極引出し部を３以上有するのが好ましい。
【００４２】
変換フィルム１０は、圧電体層１２の両面を電極対、すなわち、上部薄膜電極１６および下部薄膜電極１４で挟持し、この積層体を、上部保護層２０および下部保護層１８で挟持してなる構成を有する。
このように、上部薄膜電極１６および下部薄膜電極１４で挾持された領域は、印加された電圧に応じて駆動される。
【００４３】
変換フィルム１０において、上部保護層２０および下部保護層１８は、上部薄膜電極１６および下部薄膜電極１４を被覆すると共に、圧電体層１２に適度な剛性と機械的強度を付与する役目を担っている。すなわち、本発明の変換フィルム１０において、粘弾性マトリックス２４と圧電体粒子２６とからなる圧電体層１２は、ゆっくりとした曲げ変形に対しては、非常に優れた可撓性を示す一方で、用途によっては、剛性や機械的強度が不足する場合がある。変換フィルム１０は、それを補うために上部保護層２０および下部保護層１８が設けられる。
なお、下部保護層１８および上部保護層２０は、配置位置が異なるのみで、構成は同じであるので、以下の説明においては、下部保護層１８および上部保護層２０を区別する必要がない場合には、両部材をまとめて、保護層ともいう。
【００４４】
上部保護層２０および下部保護層１８には、特に限定はなく、各種のシート状物が利用可能であり、一例として、各種の樹脂フィルムが好適に例示される。中でも、優れた機械的特性および耐熱性を有するなどの理由により、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンサルファイト（ＰＰＳ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミド（ＰＡ、アラミド）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、トリアセチルセルロース（ＴＡＣ）、および、環状オレフィン系樹脂が好適に利用される。
中でも、ガラス転移温度Ｔｇが１５０℃以上で優れた耐熱性を示す等の観点から、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、トリアセチルセルロースが好適に用いられる。これらより、電圧印加時の発熱による外観損傷を防ぐことができたり、高温下での放置試験ならびに駆動試験に耐えることができる。
【００４５】
上部保護層２０および下部保護層１８の厚さにも、特に、限定は無い。また、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
ここで、上部保護層２０および下部保護層１８の剛性が高過ぎると、圧電体層１２の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれるため、機械的強度やシート状物としての良好なハンドリング性が要求される場合を除けば、上部保護層２０および下部保護層１８は、薄いほど有利である。
【００４６】
本発明者の検討によれば、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さが、圧電体層１２の厚さの２倍以下であれば、剛性の確保と適度な柔軟性との両立等の点で好ましい結果を得ることができる。
例えば、圧電体層１２の厚さが２０μｍで上部保護層２０および下部保護層１８がＰＥＴからなる場合、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さは、４０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以下がより好ましく、中でも１５μｍ以下とするのが好ましい。
【００４７】
変換フィルム１０において、圧電体層１２と上部保護層２０との間には上部薄膜電極（以下、上部電極とも言う）１６が、圧電体層１２と下部保護層１８との間には下部薄膜電極（以下、下部電極とも言う）１４が、それぞれ形成される。
上部電極１６および下部電極１４は、変換フィルム１０（圧電体層１２）に電界を印加するために設けられる。
なお、下部電極１４および上部電極１６は、大きさおよび配置位置が異なるのみで、構成は同じであるので、以下の説明においては、下部電極１４および上部電極１６を区別する必要がない場合には、両部材をまとめて、薄膜電極ともいう。
【００４８】
本発明において、上部電極１６および下部電極１４の形成材料には、特に、限定はなく、各種の導電体が利用可能である。具体的には、炭素、パラジウム、鉄、錫、アルミニウム、ニッケル、白金、金、銀、銅、クロムおよびモリブデン等や、これらの合金、酸化インジウムスズ等が例示される。中でも、銅、アルミニウム、金、銀、白金、および、酸化インジウムスズのいずれかが、好適に例示される。
【００４９】
また、上部電極１６および下部電極１４の形成方法にも、特に限定はなく、真空蒸着やスパッタリング等の気相堆積法（真空成膜法）やめっきによる成膜や、上記材料で形成された箔を貼着する方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
【００５０】
中でも特に、変換フィルム１０の可撓性が確保できる等の理由で、真空蒸着によって成膜された銅やアルミニウムの薄膜は、上部電極１６および下部電極１４として、好適に利用される。その中でも特に、真空蒸着による銅の薄膜は、好適に利用される。
上部電極１６および下部電極１４の厚さには、特に、限定は無い。また、上部電極１６および下部電極１４の厚さは、基本的に同じであるが、異なってもよい。
【００５１】
ここで、前述の上部保護層２０および下部保護層１８と同様に、上部電極１６および下部電極１４の剛性が高過ぎると、圧電体層１２の伸縮を拘束するばかりか、可撓性も損なわれるため、上部電極１６および下部電極１４は、電気抵抗が高くなり過ぎない範囲であれば、薄いほど有利である。
【００５２】
ここで、本発明者の検討によれば、上部電極１６および下部電極１４の厚さとヤング率との積が、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さとヤング率との積を下回れば、可撓性を大きく損なうことがないため、好適である。
例えば、上部保護層２０および下部保護層１８がＰＥＴ（ヤング率：約６．２ＧＰａ）で、上部電極１６および下部電極１４が銅（ヤング率：約１３０ＧＰａ）からなる組み合わせの場合、上部保護層２０および下部保護層１８の厚さが２５μｍだとすると、上部電極１６および下部電極１４の厚さは、１．２μｍ以下が好ましく、０．３μｍ以下がより好ましく、中でも０．１μｍ以下とするのが好ましい。
【００５３】
また、薄膜電極は、必ずしも、圧電体層１２（下部保護層１８および／または上部保護層２０）の全面に対応して形成される必要はない。
すなわち、薄膜電極の少なくとも一方が、例えば圧電体層１２よりも小さく、変換フィルム１０の周辺部において、圧電体層１２と保護層とが、直接、接触するような構成でもよい。
【００５４】
あるいは、薄膜電極が全面に形成された保護層が、圧電体層１２の全面に対応して形成される必要はない。この場合、圧電体層１２と直接に接触する第２の保護層を別途、保護層の表面側に設けるような構成としてもよい。
【００５５】
また、薄膜電極と圧電体層１２との間に密着力向上、可撓性向上などの目的でさらに塗布層を設ける構成としてもよい。この場合、塗布層は薄膜電極の上でも圧電体層１２の上のどちらに塗布しても構わない。
この場合は、高分子成分として、ポリ（メタ）アクリル、ポリウレタン、ポリエステルポリオレフィン、ＰＶＡ、ポリスチレンなどの熱可塑性樹脂やフェノール樹脂、メラミン樹脂などの熱硬化性樹脂を使用することができる。なかでも音響性能を向上させるために、誘電性高分子が好ましく用いられる。具体的には前述の高分子などが好ましく使用することができる。また、高分子成分以外にも高誘電体粒子や帯電防止剤、界面活性剤、増粘剤、架橋剤など添加しても構わない。
【００５６】
また、図示例では、変換フィルム１０の層構成は、圧電体層１２と、圧電体層１２の一方の面に積層される下部薄膜電極１４と、下部薄膜電極１４上に積層される下部保護層１８と、圧電体層１２の他方の面に積層される上部薄膜電極１６と、上部薄膜電極１６上に積層される上部保護層２０とを有する構成としたがこれに限定はされず、これらの層に加えて、例えば、圧電体層１２が露出する領域を覆って、ショート等を防止する絶縁層や、薄膜電極を被覆する着色層等を有していてもよい。
【００５７】
例えば、着色層を有する場合の層構成は、圧電体層１２と、圧電体層１２の一方の面に積層される下部薄膜電極１４と、下部薄膜電極１４上に積層される下部着色層と、下部着色層上に積層される下部保護層１８と、圧電体層１２の他方の面に積層される上部薄膜電極１６と、上部薄膜電極１６上に積層される上部着色層と、上部着色層上に積層される上部保護層２０とを有する構成とすればよい。
着色層を有することで、上部薄膜電極１６および下部薄膜電極１４の錆びが、外部から視認できないようにすることができる。
【００５８】
薄膜電極の錆びが外部から視認できないようにする観点から、着色層の透過濃度は、０．３以上であるのが好ましく、０．５以上であるのがより好ましい。
なお、透過濃度とは、入射光に対する透過光の比率として計測される光学濃度であり、透過濃度０．３のときの透過率は約５０％であり、透過濃度０．５のときの透過率は約３０％である。
【００５９】
また、着色層の厚さは、１μｍ以下が好ましく、１００ｎｍ以下がより好ましく、中でも４０ｎｍ以下とするのが特に好ましい。
また、着色層は、電気抵抗率が低いのが好ましく、１×１０-7Ωｍ以下であるのが好ましい。
【００６０】
着色層の形成材料は、上記の透過濃度を満たし、また、錆び等により変色しないものであれば特に限定はない。
具体的には、着色層の形成材料としては、インジウム、ニッケル、チタン、アルミニウム、金、白金、クロム等の金属、カーボンブラック（ＣＢ）、酸化チタン、酸化亜鉛、硫酸バリウム等の無機顔料、キナクリドン系、アゾ系、ベンズイミダゾロン系、フタロシアニン系、アンスラキノン系の有機顔料、内部に空孔を有した光散乱性を有した部材等が例示される。
上述の透過濃度、厚さ、および、電気抵抗率の観点から、着色層の形成材料として金属を用いることが好ましく、中でも、ニッケルがより好ましい。
【００６１】
また、着色層の形成方法には、特に限定はなく、上記材料に応じて、各種の公知の方法で形成すればよい。
例えば、着色層の形成材料として、金属を用いる場合には、真空蒸着やスパッタリング等の気相堆積法（真空成膜法）やめっきによる成膜や、上記材料で形成された箔を貼着する方法等が利用可能である。より薄く形成可能な点から真空蒸着により形成するのがより好ましい。
また、着色層の形成材料として、顔料を用いる場合には、塗布法、印刷等が利用可能である。
また、あらかじめ形成された着色層を転写する方法も利用可能である。
【００６２】
また、上部電極１６側および下部電極１４側のそれぞれに、着色層を有する構成には限定されず、少なくとも一方の側に、着色層を有する構成であってもよい。
【００６３】
前述のように、変換フィルム１０は、常温で粘弾性を示す高分子材料を含有する粘弾性マトリックス２４に圧電体粒子２６を分散してなる圧電体層１２を、上部電極１６および下部電極１４で挟持し、さらに、上部保護層２０および下部保護層１８を挟持してなる構成を有する。
このような変換フィルム１０は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの損失正接（Ｔａｎδ）が０．１以上となる極大値が常温に存在するのが好ましい。
これにより、変換フィルム１０が外部から数Ｈｚ以下の比較的ゆっくりとした、大きな曲げ変形を受けたとしても、歪みエネルギーを効果的に熱として外部へ拡散できるため、高分子マトリックスと圧電体粒子との界面で亀裂が発生するのを防ぐことができる。
【００６４】
変換フィルム１０は、動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの貯蔵弾性率（Ｅ’）が、０℃において１０ＧＰａ〜３０ＧＰａ、５０℃において１ＧＰａ〜１０ＧＰａであるのが好ましい。
これにより、常温で変換フィルム１０が貯蔵弾性率（Ｅ’）に大きな周波数分散を有することができる。すなわち、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの振動に対しては硬く、数Ｈｚ以下の振動に対しては柔らかく振る舞うことができる。
【００６５】
また、変換フィルム１０は、厚さと動的粘弾性測定による周波数１Ｈｚでの貯蔵弾性率（Ｅ’）との積が、０℃において１．０×１０6〜２．０×１０6（１．０Ｅ＋０６〜２．０Ｅ＋０６）Ｎ／ｍ、５０℃において１．０×１０5〜１．０×１０6（１．０Ｅ＋０５〜１．０Ｅ＋０６）Ｎ／ｍであるのが好ましい。
これにより、変換フィルム１０が可撓性および音響特性を損なわない範囲で、適度な剛性と機械的強度を備えることができる。
【００６６】
さらに、変換フィルム１０は、動的粘弾性測定から得られたマスターカーブにおいて、２５℃、周波数１ｋＨｚにおける損失正接（Ｔａｎδ）が、０．０５以上であるのが好ましい。
これにより、変換フィルム１０を用いたスピーカの周波数特性が平滑になり、スピーカの曲率の変化に伴い最低共振周波数ｆ０が変化した際の音質の変化量も小さくできる。
【００６７】
ケース４２は、押圧部材４８と共に、変換フィルム１０ａ、１０ｂおよび粘弾性支持体４６を保持する保持部材である。ケース４２は、プラスチックや金属、或いは木材等で形成される、一面が開放する箱型の筐体である。図示例においては、ケース４２は薄型の六面体形状で、最大面の一方が開放面である。また、開放部は正四角形状である。ケース４２は内部に粘弾性支持体４６を収容する。
なお、電気音響変換器において、ケース４２の形状（すなわち電気音響変換器の形状）は、四角筒状に限定はされず、円筒状や底面が長方形の四角筒状等の各種の形状の筐体が利用可能である。
【００６８】
粘弾性支持体４６は、適度な粘性と弾性を有し、変換フィルム１０を湾曲した状態で保持すると共に、変換フィルム１０のどの場所でも一定の機械的バイアスを与えることによって、変換フィルム１０の伸縮運動を無駄なく前後運動（変換フィルムの面に垂直な方向の運動）に変換させるためのものである。
図示例において、粘弾性支持体４６は、ケース４２の底面とほぼ同等の底面形状を有する四角柱状である。また、粘弾性支持体４６の高さは、ケース４２の深さよりも大きい。
【００６９】
粘弾性支持体４６の材料としては、適度な粘性と弾性を有し、かつ、圧電フィルムの振動を妨げず、好適に変形するものであれば、特に限定はない。一例として、羊毛のフェルト、レーヨンやＰＥＴを含んだ羊毛のフェルトなどの不織布、グラスウール、或いはポリウレタンなどの発泡材料（発泡プラスチック）、ポリエステルウール、紙を複数枚重ねたもの、磁性流体、塗料等が例示される。
粘弾性支持体４６の比重には、特に限定はなく、粘弾性支持体の種類に応じて、適宜、選択すればよい。一例として、粘弾性支持体としてフェルトを用いた場合には、比重は、５０〜５００ｋｇ／ｍ3が好ましく、１００〜３００ｋｇ／ｍ3がより好ましい。また、粘弾性支持体としてグラスウールを用いた場合には、比重は、１０〜１００ｋｇ／ｍ3が好ましい。
【００７０】
押圧部材４８は、変換フィルム１０を粘弾性支持体４６に押圧した状態で支持するためのものであり、プラスチックや金属、或いは木材等で形成される、中央に開口部４８ａを有する正四角形状の板状部材である。押圧部材４８は、ケース４２の開放面と同様の形状を有し、また、開口部４８ａの形状は、ケース４２の開放部と同様の正四角形状である。
【００７１】
電気音響変換器４０においては、ケース４２の中に粘弾性支持体４６を収容して、変換フィルム１０ａによってケース４２および粘弾性支持体４６を覆い、さらに、変換フィルム１０ａの上に変換フィルム１０ｂを積層して配置し、変換フィルム１０ｂおよび変換フィルム１０ａの辺縁部を押圧部材４８によってケース４２の開放面に接した状態で、押圧部材４８をケース４２に固定して、構成される。
なお、ケース４２への押圧部材４８の固定方法には、特に限定はなく、ビスやボルトナットを用いる方法、固定用の治具を用いる方法等、公知の方法が、各種、利用可能である。
【００７２】
この電気音響変換器４０においては、粘弾性支持体４６は、高さ（厚さ）がケース４２の内面の高さよりも厚い。すなわち、変換フィルム１０ａ、１０ｂおよび押圧部材４８が固定される前の状態では、粘弾性支持体４６は、ケース４２の上面よりも突出した状態となっている。
そのため、電気音響変換器４０では、粘弾性支持体４６の周辺部に近くなるほど、粘弾性支持体４６が変換フィルム１０ａによって下方に押圧されて厚さが薄くなった状態で、保持される。すなわち、変換フィルム１０ａおよび変換フィルム１０ｂそれぞれの主面の少なくとも一部が湾曲した状態で保持される。これにより、変換フィルム１０ａおよび変換フィルム１０ｂの少なくとも一部に湾曲部が形成される。電気音響変換器４０において、この湾曲部が振動部となる。
この際、変換フィルム１０の面方向において、粘弾性支持体４６の全面を押圧して、全面的に厚さが薄くなるようにするのが好ましい。すなわち、変換フィルム１０の全面が粘弾性支持体４６により押圧されて支持されるのが好ましい。
また、このように形成された湾曲部は、中心から周辺部に向かって緩やかに曲率が変化しているのが好ましい。これにより、共振周波数を分散させ、より広帯域化できる。
【００７３】
また、電気音響変換器４０において、粘弾性支持体４６は押圧部材４８に近づくほど厚さ方向に圧縮された状態になるが、静的粘弾性効果（応力緩和）によって、変換フィルム１０ａおよび１０ｂのどの場所でも機械的バイアスを一定に保つことができる。これにより、変換フィルム１０ａおよび１０ｂの伸縮運動が無駄なく前後運動へと変換されるため、薄型、かつ、十分な音量が得られ、音響特性に優れる平面状の電気音響変換器４０を得ることができる。
【００７４】
このような構成の電気音響変換器４０において、変換フィルム１０ａおよび１０ｂそれぞれの、押圧部材４８の開口部に対応する領域が実際に振動する領域となる。すなわち、押圧部材４８は、振動領域を規定する部位である。したがって、図１Ｂに示す電気音響変換器４０は、変換フィルム１０ａおよび１０ｂがそれぞれ１つの振動部を有する。
圧電性を有する変換フィルムを用いる電気音響変換器は、一般的に振動板が円形状を有するコーンスピーカに比べて、ユニット全体の大きさに対する振動板の相対的な大きさを大きくし易く、小型化が容易である。
【００７５】
また、電気音響変換器４０の変換フィルム１０側の面と、湾曲部とは相似であるのが好ましい。すなわち、押圧部材４８の外形と開口部４８ａの形状は相似であるのが好ましい。
【００７６】
なお、電気音響変換器４０において、変換フィルム１０ａによる粘弾性支持体４６の押圧力には、特に限定はないが面圧が低い位置における面圧で０．００５ＭＰａ〜１．０ＭＰａ、特に０．０２ＭＰａ〜０．２ＭＰａ程度とするのが好ましい。
加えて、粘弾性支持体４６の厚さにも、特に限定は無いが、押圧される前の厚さが、１ｍｍ〜１００ｍｍ、特に１０ｍｍ〜５０ｍｍであるのが好ましい。
【００７７】
また、図示例においては、粘弾性を有する粘弾性支持体４６を利用する構成としたが、これに限定はされず、少なくとも弾性を有する弾性支持体を利用する構成であればよい。
例えば、粘弾性支持体４６に代えて、弾性を有する弾性支持体を有する構成としてもよい。
弾性支持体としては、天然ゴムや各種合成ゴムが例示される。
【００７８】
このように、電気音響変換器４０は、ケース４２内に粘弾性支持体４６を収容し、変換フィルム１０ａをケース４２および粘弾性支持体４６を覆うように配置し、さらに、変換フィルム１０ａの上に変換フィルム１０ｂを積層して配置し、押圧部材４８で、変換フィルム１０ｂ（変換フィルム１０ａ）の辺縁部をケース４２に押圧して固定した構成を有する。
また、変換フィルム１０ａの湾曲部と変換フィルム１０ｂの湾曲部とは、接するのみで、接着はされておらず、互いに独立して振動可能である。２枚の変換フィルム１０ａおよび１０ｂのうち、一方の変換フィルム１０ａはマイクロフォンとして用いられ、他方の変換フィルム１０ｂはスピーカとして用いられる。
【００７９】
また、本発明の電気音響変換器４０においては、常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体を薄膜電極で挟持した変換フィルム１０を振動板として用いる。
【００８０】
前述のとおり、従来、スピーカおよびマイクロフォンの機能を有する装置として、１枚の振動板（金属板）の両面に圧電素子を貼り合わせる構成とし、一方の圧電素子をマイクロフォンとして用い、他方の圧電素子をスピーカとして用いる構成があった。
しかしながら、１枚の振動板の両面に圧電素子を貼り合わせる構成とした場合には、共通部材である振動板を介しての振動結合（クロストーク）が発生する。音響遮断あるいは回路上の工夫等を行って、クロストークの発生を抑制することが考えられるが、十分に抑制することができず、ハウリングが発生しやすいという問題があった。
【００８１】
これに対して、本発明の電気音響変換器は、常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体を薄膜電極で挟持した変換フィルム１０を振動板として用いる。この変換フィルム１０は、周波数０Ｈｚ近辺では内部損失（損失正接Ｔａｎδ）が大きく、また、貯蔵弾性率Ｅ’が小さいため音速が小さくなる。そのため、２枚の変換フィルム１０を間隔３ｃｍ以下で積層してなる構成としても、一方の変換フィルムから他方の変換フィルムに伝わる振動を打ち消すことができ、一方の変換フィルムの振動が他方の変換フィルムに伝播することを防止できる。したがって、クロストークの発生を抑制でき、簡易な構成でハウリングの発生を抑制できる。
【００８２】
また、本発明の電気音響変換器は、変換フィルムの少なくとも１枚を周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして利用し、他の変換フィルムの少なくとも１枚を、マイクロフォンで検出された騒音信号に基づいて生成されるノイズキャンセル信号を再生するスピーカとして利用することで、ノイズキャンセリング装置として用いることができる。
ここで、本発明の電気音響変換器は、マイクロフォンとして機能する変換フィルムとスピーカとして機能する変換フィルムとを、クロストーク等の問題を生じずに近接配置することができるので、マイクロフォンで検出された騒音信号に基づいてノイズキャンセル信号を生成する際に、マイクロフォンとスピーカとの相対位置を考慮する必要がないため、演算処理の高速化、装置の小型化が可能になる。
【００８３】
ここで、図１Ｂに示す電気音響変換器４０は、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとが接するように積層されているが、これに限定はされず、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間に間隙を設けてもよい。
変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間に間隙を設けた電気音響変換器の一例を、図３Ａおよび図３Ｂそれぞれに示す。
なお、図３Ａに示す電気音響変換器５０は、変換フィルム１０ｂの形状を変更した以外は、図１Ｂに示す電気音響変換器４０と同様の構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行う。
同様に、図３Ｂに示す電気音響変換器５２は、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間にスペーサ５４を有する以外は、図１Ｂに示す電気音響変換器４０と同じ構成を有するので、同じ部位には同じ符号を付し、以下の説明は異なる部位を主に行う。
【００８４】
図３Ａに示す電気音響変換器５０は、表面側に配置される変換フィルム１０ｂの、押圧部材４８の開口部４８ａに対応する領域が、一方の主面側に突出するように凸状に成型されたものである。
図に示すように、変換フィルム１０ｂの凸部の湾曲量は、粘弾性支持体４６側に配置される変換フィルム１０ａの湾曲量よりも大きい。したがって、変換フィルム１０ａの湾曲部と変換フィルム１０ｂの湾曲部（凸部）との間には間隙が形成される。ここで、本発明においては、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間隙は、最も大きい箇所での間隙が３ｃｍ以下である。
【００８５】
なお、変換フィルム１０自体に凸部を成型して湾曲させる場合には、凸部の形成方法としては特に限定はなく、種々の公知の樹脂フィルムの加工方法が利用可能である。例えば、真空加圧成型法、エンボス加工等の形成方法により、凸部を形成することができる。
【００８６】
図３Ｂに示す電気音響変換器５２は、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間にスペーサ５４を有し、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間に間隙を設けたものである。
スペーサ５４は、押圧部材４８と同様の形状で、中央に開口部を有する正四角形状の板状部材である。
ケース４２および粘弾性支持体４６を覆って配置された変換フィルム１０ａの辺縁部を押圧するようにスペーサ５４を配置し、このスペーサ５４の上に変換フィルム１０ｂを配置し、変換フィルム１０ｂの辺縁部を押圧するように押圧部材４８を配置し、スペーサ５４および押圧部材４８をケース４２に固定して構成される。
【００８７】
変換フィルム１０ｂは、図３Ａに示す電気音響変換器５０の変換フィルム１０ｂと同様に、押圧部材４８の開口部４８ａに対応する領域が、一方の主面側に突出するように凸状に成型されたものである。
これにより、変換フィルム１０ａの湾曲部と変換フィルム１０ｂの湾曲部（凸部）との間に間隙が形成される。
【００８８】
また、図１Ｂに示す電気音響変換器４０は、押圧部材４８によって、変換フィルム１０ａおよび１０ｂの周縁部全域をケース４２に押し付けているが、本発明は、これに限定されない。
すなわち、変換フィルム１０を利用する電気音響変換器は、押圧部材４８を有さずに、例えばケース４２の４箇所の角において、ビスやボルトナット、治具などによって、変換フィルム１０をケース４２の上面に押圧／固定してなる構成も利用可能である。
また、例えば、変換フィルム１０の周縁部全域を押圧部材４８で押圧する構成の場合には、変換フィルム１０は、その主面に垂直な一方向の断面、および、この一方向と直交する他方向の断面において、少なくとも一部を湾曲して保持されるが、これに限定はされず、少なくとも変換フィルム１０の主面に垂直な一方向の断面において、湾曲して保持される構成であればよい。
【００８９】
また、ケース４２と変換フィルム１０との間には、Ｏリング等を介在させてもよい。このような構成を有することにより、ダンパ効果を持たせることができ、変換フィルム１０の振動がケース４２に伝達されることを防止して、より優れた音響特性を得ることができる。
【００９０】
変換フィルム１０を利用する電気音響変換器は、粘弾性支持体４６収容するケース４２を有さない構成としてもよい。
例えば、剛性を有する支持板の上に粘弾性支持体を載置し、粘弾性支持体を覆って変換フィルム１０ａおよび１０ｂを載せ、先と同様の押圧部材を周辺部に載置する。次いで、ビス等によって押圧部材を支持板に固定することにより、押圧部材と一緒に粘弾性支持体を押圧した構成も、利用可能である。
なお、支持板の大きさとしては粘弾性支持体よりも大きくても良く、更に支持板の材質としては、ポリスチレンや発泡ＰＥＴ、或いはカーボンファイバーなどの各種振動板を用いることで、電気音響変換器の振動を更に増幅する効果も期待できる。
【００９１】
また、変換フィルム１０を利用する電気音響変換器は、粘弾性支持体４６およびケース４２を有さなくても良い。
例えば、図４Ａに示すように、スペーサ５４を介して、凸部が成型された２枚の変換フィルム１０ａおよび１０ｂを積層し、それぞれを押圧部材４８でスペーサ５４に固定する構成としてもよい。
【００９２】
また、変換フィルム１０を湾曲させる構成としては、粘弾性支持体による押圧、および、変換フィルム１０に凸部を成型する構成に限定はされず、例えば、樹脂フィルムに貼り付けて湾曲させる構成としてもよい。
あるいは、変換フィルム１０を湾曲したフレームに張り上げた構成としてもよい。すなわち、図４Ａに示すような電気音響変換器６０において、スペーサ５４および押圧部材４８が所定の曲率で湾曲したものを用いて変換フィルム１０を湾曲させる構成としてもよい。
あるいは、気密性を有するケースを用い、ケースの開放端を変換フィルムで覆って閉塞し、ケース内に気体を導入して変換フィルムに圧力を掛けて、凸状に膨らませた状態で、あるいは、ケース内を負圧にして凹状にへこませた状態で、保持する構成としてもよい。
【００９３】
また、図１Ｂ、図３Ａ〜図４Ａに示す例では、電気音響変換器は、変換フィルム１０を２枚有する構成としたが、これに限定はされず、変換フィルム１０を３枚以上有する構成としてもよい。
例えば、図４Ｂに示す電気音響変換器７０のように、凸部が成型された変換フィルム１０を３枚用い、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとをスペーサ５４を介して積層し、さらに、変換フィルム１０ｂの変換フィルム１０ａとは反対側の面にスペーサ５４ｂを介して変換フィルム１０ｃを積層して、変換フィルム１０ａ側と変換フィルム１０ｃ側から２つの押圧部材４８で挟持、固定して３層構成としてもよい。
その際、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間隙の距離と、変換フィルム１０ｂと変換フィルム１０ｃとの間隙の距離とは、同じであっても互いに異なってもよい。また、少なくとも１組の隣接する変換フィルム同士の間隙の距離が３ｃｍ以下であれば、隣接する変換フィルム同士の間隙の距離が３ｃｍ超となるものがあってもよい。
【００９４】
一例として、図４Ｂに示す電気音響変換器７０が、変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間の距離が３ｃｍ以下に、変換フィルム１０ｂと変換フィルム１０ｃとの間の距離が３ｃｍ超に構成されている場合、電気音響変換器７０は、変換フィルム１０ｃを参照マイクロフォンとして用い、変換フィルム１０ｂをスピーカとして用い、変換フィルム１０ａを誤差マイクロフォンとして用いるフィードフォワード方式のノイズキャンセリング装置として利用することができる。
【００９５】
次に、図５Ａ〜図５Ｅを参照して、変換フィルム１０の製造方法の一例を説明する。
【００９６】
まず、図５Ａに示すように、下部保護層１８の上に下部電極１４が形成されたシート状物１１ａを準備する。このシート状物１１ａは、下部保護層１８の表面に、真空蒸着、スパッタリング、めっき等によって下部電極１４として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
下部保護層１８が非常に薄く、ハンドリング性が悪い時などは、必要に応じて、セパレータ（仮支持体）付きの下部保護層１８を用いても良い。尚、セパレータとしては、厚さ２５μｍ〜１００μｍのＰＥＴ等を用いることができる。なお、セパレータは、薄膜電極および保護層の熱圧着後、側面絶縁層や、第２の保護層等を形成する直前に、取り除けばよい。
あるいは、下部保護層１８の上に銅薄膜等が形成された、市販品をシート状物１１ａとして利用してもよい。
【００９７】
一方で、有機溶媒に、シアノエチル化ＰＶＡ等のシアノエチル基を有する高分子材料（以下、粘弾性材料とも言う）を溶解し、さらに、ＰＺＴ粒子等の圧電体粒子２６を添加し、攪拌して分散してなる塗料を調製する。有機溶媒には、特に限定はなく、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、メチルエチルケトン、シクロヘキサノン等の各種の有機溶媒が利用可能である。
前述のシート状物１１ａを準備し、かつ、塗料を調製したら、この塗料をシート状物にキャスティング（塗布）して、有機溶媒を蒸発して乾燥する。これにより、図５Ｂに示すように、下部保護層１８の上に下部電極１４を有し、下部電極１４の上に圧電体層１２を形成してなる積層体１１ｂを作製する。
【００９８】
この塗料のキャスティング方法には、特に、限定はなく、スライドコータやドクターナイフ等の公知の方法（塗布装置）が、全て、利用可能である。
あるいは、粘弾性材料がシアノエチル化ＰＶＡのように加熱溶融可能な物であれば、粘弾性材料を加熱溶融して、これに添加高分子材料および圧電体粒子２６を添加／分散してなる溶融物を作製し、押し出し成型等によって、図５Ａに示すシート状物１１ａの上にシート状に押し出し、冷却することにより、図５Ｂに示すような、下部保護層１８の上に下部電極１４を有し、下部電極１４の上に圧電体層１２を形成してなる積層体１１ｂを作製してもよい。
【００９９】
なお、前述のように、変換フィルム１０において、粘弾性マトリックス２４には、シアノエチル化ＰＶＡ等の粘弾性材料以外にも、ＰＶＤＦ等の高分子圧電材料を添加しても良い。
粘弾性マトリックス２４に、これらの高分子圧電材料を添加する際には、上記塗料に添加する高分子圧電材料を溶解すればよい。あるいは、上記加熱溶融した粘弾性材料に、添加する高分子圧電材料を添加して加熱溶融すればよい。
下部保護層１８の上に下部電極１４を有し、下部電極１４の上に圧電体層１２を形成してなる積層体１１ｂを作製したら、好ましくは、圧電体層１２の分極処理（ポーリング）を行う。
【０１００】
圧電体層１２の分極処理の方法には、特に限定はなく、公知の方法が利用可能である。好ましい分極処理の方法として、図５Ｃおよび図５Ｄに示す方法が例示される。
【０１０１】
この方法では、図５Ｃおよび図５Ｄに示すように、積層体１１ｂの圧電体層１２の上面１２ａの上に、間隔ｇを例えば１ｍｍ開けて、この上面１２ａに沿って移動可能な棒状あるいはワイヤー状のコロナ電極３０を設ける。そして、このコロナ電極３０と下部電極１４とを直流電源３２に接続する。
さらに、積層体１１ｂを加熱保持する加熱手段、例えば、ホットプレートを用意する。
【０１０２】
その上で、圧電体層１２を、加熱手段によって、例えば、温度１００℃に加熱保持した状態で、直流電源３２から下部電極１４とコロナ電極３０との間に、数ｋＶ、例えば、６ｋＶの直流電圧を印加してコロナ放電を生じさせる。さらに、間隔ｇを維持した状態で、圧電体層１２の上面１２ａに沿って、コロナ電極３０を移動（走査）して、圧電体層１２の分極処理を行う。
【０１０３】
このようなコロナ放電を利用する分極処理（以下、便宜的に、コロナポーリング処理とも言う）において、コロナ電極３０の移動は、公知の棒状物の移動手段を用いればよい。
また、コロナポーリング処理では、コロナ電極３０を移動する方法にも、限定はされない。すなわち、コロナ電極３０を固定し、積層体１１ｂを移動させる移動機構を設け、この積層体１１ｂを移動させて分極処理をしてもよい。この積層体１１ｂの移動も、公知のシート状物の移動手段を用いればよい。
さらに、コロナ電極３０の数は、１本に限定はされず、複数本のコロナ電極３０を用いて、コロナポーリング処理を行ってもよい。
また、分極処理は、コロナポーリング処理に限定はされず、分極処理を行う対象に、直接、直流電界を印加する、通常の電界ポーリングも利用可能である。但し、この通常の電界ポーリングを行う場合には、分極処理の前に、上部電極１６を形成する必要が有る。
なお、この分極処理の前に、圧電体層１２の表面を加熱ローラ等を用いて平滑化する、カレンダー処理を施してもよい。このカレンダー処理を施すことで、後述する熱圧着がスムーズに行える。
【０１０４】
このようにして積層体１１ｂの圧電体層１２の分極処理を行う一方で、上部保護層２０の上に上部電極１６が形成されたシート状物１１ｃを、準備する。このシート状物１１ｃは、上部保護層２０の表面に、真空蒸着、スパッタリング、めっき等によって上部電極１６として銅薄膜等を形成して、作製すればよい。
次いで、図２（Ｅ）に示すように、上部電極１６を圧電体層１２に向けて、シート状物１１ｃを、圧電体層１２の分極処理を終了した積層体１１ｂに積層する。
さらに、この積層体１１ｂとシート状物１１ｃとの積層体を、上部保護層２０と下部保護層１８とを挟持するようにして、加熱プレス装置や加熱ローラ対等で熱圧着して、変換フィルム１０を作製する。
【０１０５】
このような変換フィルム１０の製造は、カットシート状の上記シート状物を用いて製造を行ってもよく、ロール・トゥ・ロール（Ｒｏｌｌ  ｔｏ  Ｒｏｌｌ  以下、ＲｔｏＲともいう）で行ってもよい。
周知のように、ＲｔｏＲとは、長尺な原材料を巻回してなるロールから、原材料を引き出して、長手方向に搬送しつつ、成膜や表面処理等の各種の処理を行い、処理済の原材料を、再度、ロール状に巻回する製造方法である。
【０１０６】
本発明の電気音響変換器は、ノイズキャンセリング装置として好適に用いることができる。また、インターホン、電話機等の通信機器において、拡声同時通話機能を実現する為に必要な電気音響変換器としても用いることができる。
【０１０７】
また、本発明の電気音響変換器を枕やヘッドレストに組込み、変換フィルム１０ｂをマイクロフォンとし、変換フィルム１０ａをスピーカとして、変換フィルム１０ｂからなるマイクロフォンで検出した騒音信号に基づいて、変換フィルム１０ａからなるスピーカで騒音信号の逆位相の音を再生して騒音を打ち消すように、電子回路、増幅器等を接続することで、枕型のアクティブノイズコントロールシステムも実現可能である。この場合、耳とスピーカとの間に別途マイクロホンを配置する必要がないため、設計の自由度が向上し、耳とスピーカ間の経路を短縮することで、機器の小型化のみならず消音効果の向上も可能になる。
【０１０８】
ここで、本発明の電気音響変換器は、上述のようなノイズキャンセリング装置としての利用に限定はされず、いわゆる「触覚フィードバック」を行うための装置としても利用することができる。
「触覚フィードバック」とは、「ハプティクス」とも呼ばれ、力、振動、動き等により、操作者に触感を与える技術である。例えば、タッチパネルのタッチ操作に応じて振動することで、タッチする操作者の指に操作感を抱かせる触覚をフィードバックする。
【０１０９】
前述のとおり、本発明の電気音響変換器は、常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体を薄膜電極で挟持した変換フィルムを振動板として用いるため、それぞれマイクロフォンおよびスピーカとして用いる２枚の変換フィルムを近接して積層した構成であっても、マイクロフォンとスピーカとの間でのハウリングの発生を抑制できる。
このような本発明の電気音響変換器において、変換フィルムに外部から押圧力を加えるとハウリングが発生しやすくなる。そこで、外部からの押圧力によりハウリングが発生しやすくなることを利用して、電気音響変換器の変換フィルムを操作者が押している間、ハウリングによる振動を操作者に伝える触覚フィードバック装置として用いることができる。
【０１１０】
以下、本発明の電気音響変換器を触覚フィードバック装置として用いる場合を図６および図７を用いて具体的に説明する。
図６は、触覚フィードバック装置として用いる場合の電気音響変換器の一例を模式的に示す斜視図であり、図７は、図６の電気音響変換器の信号の流れを説明するための概念図である。
なお、図６においては、説明のため、変換フィルム以外の部材（ケースおよび粘弾性支持体等）の図示は省略している。
【０１１１】
図６に示す電気音響変換器８０は、マイクロフォンとして機能する変換フィルム１０ｄ（以下、「マイクロフォン１０ｄ」ともいう）とスピーカとして機能する変換フィルム１０ｅ（以下、「スピーカ１０ｅ」ともいう）とを有する。
また、電気音響変換器８０は、マイクロフォン１０ｄに接続されるマイクロフォン用のアンプである第１の増幅器８２と、スピーカ１０ｅに接続されるスピーカ用のアンプである第２の増幅器８４とを有する。
【０１１２】
図７に示すように、マイクロフォン１０ｄ、第１の増幅器８２、第２の増幅器８４およびスピーカ１０ｅは、この順で直列に接続されている。
具体的には、マイクロフォン１０ｄは、マイクロフォン用のアンプである第１の増幅器８２に接続されており、検出した音を電気信号Ｉ1に変換して第１の増幅器８２に出力する。第１の増幅器８２は、マイクロフォン１０ｄから供給された電気信号Ｉ1を増幅し、増幅した電気信号Ｉ2をスピーカ用のアンプである第２の増幅器８４に出力する。第２の増幅器８４は、第１の増幅器８２から供給された電気信号Ｉ2を増幅し、増幅した電気信号Ｉ3をスピーカ１０ｅに供給する。スピーカ１０ｅは供給された電気信号Ｉ3に基づいて振動する。
【０１１３】
ここで、通常の環境では、４００Ｈｚ以下の微小な低周波騒音が常に鳴っている。そのため、電気音響変換器８０のマイクロフォン１０ｄは、常時この低周波騒音を拾うが、変換フィルムに外部からの押圧力が加わっていない通常の状態では、出力される電気信号Ｉ1は非常に小さく、スピーカ１０ｅは振動せず、あるいは、知覚できない程度の振動をするのみである。そのため、スピーカ１０ｅの振動（音）Ｓ1をマイクロフォン１０ｄが拾うことがなく、ハウリングは発生しない。
【０１１４】
一方、図６に示すように、積層したマイクロフォン１０ｄおよびスピーカ１０ｅ（すなわち、２枚の変換フィルム）に外部から押圧力を加えると、マイクロフォン１０ｄとスピーカ１０ｅとの間で互いの振動が伝達されやすくなること、押圧した部分が湾曲することによりマイクロフォン１０ｄおよびスピーカ１０ｅそれぞれの変換効率が高くなること、および、２枚の変換フィルムが離間して配置される構成の場合に２枚の変換フィルムの距離が近づくこと等の効果により、スピーカ１０ｅから再生される、マイクロフォン１０ｄが検出した低周波騒音に基づく振動Ｓ1が、マイクロフォン１０ｄに伝わって、ハウリングが発生する。このハウリングによりスピーカ１０ｅの振動が増幅されて、操作者が知覚できる程度の振動が生じる。これにより、操作者が変換フィルムを押している間、振動を操作者に伝える触覚フィードバックを行うことができる。
【０１１５】
従来、触覚フィードバック装置として、例えば、タッチパネルディスプレイの場合には、画像表示可能なフラットパネルディスプレイの上に、タッチ操作位置に応じて信号を発するタッチパネルが配置され、タッチパネルからの信号を受けて動作するアクチュエータがタッチパネルのガラス基板等を振動させて操作者に操作感を抱かせる触覚をフィードバックする装置が知られている。
このような装置の場合、ドライバーや複雑な信号処理が必要であり、また、フレキシブル化するのが難しい。
【０１１６】
これに対して、本発明の電気音響変換器を触覚フィードバック装置として用いる場合には、ドライバーや複雑な信号処理が不要であり、また、フレキシブル化も可能である。
また、本発明の電気音響変換器は、変換フィルムに押圧力が加わっていない場合には、ハウリングが発生しにくいので、第１の増幅器および第２の増幅器の倍率の設定等で振動を制御しやすい。
【０１１７】
なお、人間の指が振動を感知するには、振幅が５μｍ程度以上必要である。したがって、操作者が変換フィルムを押している間、ハウリングにより増幅される変換フィルムの振動の振幅は５μｍ以上となるのが好ましい。
【０１１８】
また、第１の増幅器８２としては、従来公知のマイクロフォン用のアンプが適宜利用可能である。また、第２の増幅器８４としては、従来公知のスピーカ用のアンプが適宜利用可能である。
また、第１の増幅器８２および第２の増幅器８４それぞれの増幅率は、変換フィルムの仕様、２枚の変換フィルム間の距離、等に応じて、変換フィルムに押圧力が加わっていない場合には、変換フィルムの振動の振幅が５μｍ未満となり、変換フィルムに押圧力が加わった場合には、変換フィルムの振動の振幅が５μｍ以上となるように、適宜設定すればよい。
【０１１９】
また、マイクロフォン１０ｄおよびスピーカ１０ｅの配置位置にも限定はなく、マイクロフォン１０ｄが表面側に配置される構成であっても、スピーカ１０ｅが表面側に配置される構成であってもよい。すなわち、マイクロフォン１０ｄ側から押圧力が加わる構成であってもよいし、スピーカ１０ｅ側から押圧力が加わる構成であってもよい。
【０１２０】
また、マイクロフォン１０ｄおよびスピーカ１０ｅは接して積層されていても、離間して積層されていてもよい。マイクロフォン１０ｄおよびスピーカ１０ｅを離間して配置する場合のマイクロフォン１０ｄとスピーカ１０ｅとの距離は、３ｃｍ以下であれば限定はなく、変換フィルムに押圧力が加わっていない場合には、変換フィルムの振動の振幅が５μｍ未満となり、変換フィルムに押圧力が加わった場合には、変換フィルムの振動の振幅が５μｍ以上となるように、適宜設定すればよい。
【０１２１】
また、マイクロフォン１０ｄとスピーカ１０ｅとが離間して配置される場合には、変換フィルムに押圧力が加わった際にマイクロフォン１０ｄとスピーカ１０ｅとが接触してもよいし、離間したままであってもよい。
【０１２２】
以上、本発明の電気音響変換器について詳細に説明したが、本発明は上述の例に限定はされず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変更を行ってもよいのは、もちろんである。
【実施例】
【０１２３】
以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明についてより詳細に説明する。【０１２４】
［実施例１］
前述の図５Ａ〜図５Ｅに示す方法によって、図２に示す変換フィルム１０を作製した。
まず、下記の組成比で、シアノエチル化ＰＶＡ（ＣＲ−Ｖ  信越化学工業社製）をメチルエチルケトン（ＭＥＫ）に溶解した。その後、この溶液に、ＰＺＴ粒子を下記の組成比で添加して、プロペラミキサー（回転数２０００ｒｐｍ）で分散させて、圧電体層１２を形成するための塗料を調製した。
・ＰＺＴ粒子・・・・・・・・・・・１０００質量部
・シアノエチル化ＰＶＡ・・・・・・・１００質量部
・ＭＥＫ・・・・・・・・・・・・・・６００質量部
なお、ＰＺＴ粒子は、市販のＰＺＴ原料粉を１０００〜１２００℃で焼結した後、これを平均粒径３．５μｍになるように解砕および分級処理したものを用いた。【０１２５】
一方、厚さ４μｍのＰＥＴフィルムに、厚さ０．１μｍの銅薄膜を真空蒸着してなるシート状物１１ａおよび１１ｃを用意した。すなわち、本例においては、上部電極１６および下部電極１４は、厚さ０．１ｍの銅蒸着薄膜であり、上部保護層２０および下部保護層１８は厚さ４μｍのＰＥＴフィルムとなる。
なお、プロセス中、良好なハンドリングを得るために、ＰＥＴフィルムには厚さ５０μｍのセパレータ（仮支持体ＰＥＴ）付きのものを用い、薄膜電極および保護層の熱圧着後に、各保護層のセパレータを取り除いた。【０１２６】
このシート状物１１ａの下部電極１４（銅蒸着薄膜）の上に、スライドコータを用いて、先に調製した圧電体層１２を形成するための塗料を塗布した。なお、塗料は、乾燥後の塗膜の膜厚が２０μｍになるように、塗布した。
次いで、シート状物１１ａの上に塗料を塗布した物を、１２０℃のオーブンで加熱乾燥することでＭＥＫを蒸発させた。これにより、ＰＥＴ製の下部保護層１８の上に銅製の下部電極１４を有し、その上に、厚さが２０μｍの圧電体層１２（圧電層）を形成してなる積層体１１ｂを作製した。【０１２７】
この積層体１１ｂの圧電体層１２を、図５Ｃおよび図５Ｄに示す前述のコロナポーリングによって、分極処理した。なお、分極処理は、圧電体層１２の温度を１００℃として、下部電極１４とコロナ電極３０との間に６ｋＶの直流電圧を印加してコロナ放電を生じさせて行った。【０１２８】
分極処理を行った積層体１１ｂの上に、上部電極１６（銅薄膜側）上にシアノエチル化プルランとシアノエチル化ＰＶＡの混合体（ＣＲ−Ｍ  信越化学工業製）を０．３μｍになるように塗布したフィルムの塗布面を圧電体層１２に向けてシート状物１１ｃを積層した。
次いで、積層体１１ｂとシート状物１１ｃとの積層体を、ラミネータ装置を用いて１２０℃で熱圧着することで、圧電体層１２と上部電極１６および下部電極１４とを接着して平坦な変換フィルム１０を作製した。【０１２９】
作製した変換フィルム１０を用いて図４Ａに示すような電気音響変換器６０を作製した。
まず、熱プレス装置（アズワン社製ＡＨ−２００３）を用いて、加熱圧縮成型法により、変換フィルム１０に直径９０ｍｍ、高さ９ｍｍの凸部を形成した。
押圧部材４８は、直径９０ｍｍの開口部４８ａを有するアルミニウム製の円形の板状部材を用いた。
スペーサ５４は、直径９０ｍｍの開口部４８ａを有する、厚さ３ｍｍのアルミニウム製の円形の板状部材を用いた。【０１３０】
凸部を形成した２枚の変換フィルム１０ａおよび１０ｂを用い、スペーサ５４の両面それぞれに変換フィルム１０ａ、１０ｂを配置し、押圧部材４８で辺縁部を固定し、電気音響変換器６０を作製した。
変換フィルム１０ａと変換フィルム１０ｂとの間の間隔は、３ｍｍであった。【０１３１】
［評価］
作製した電気音響変換器をノイズキャンセリング装置として利用し、騒音の低減効果を評価した。
作製した電気音響変換器の変換フィルム１０の中心の真上（変換フィルム１０の主面に垂直な方向）に２ｃｍ離れた位置に計測用マイクロフォンを配置し、変換フィルムの面方向に５０ｃｍ離れた位置に騒音源（市販のダイナミックスピーカ）を配置した。【０１３２】
まず、電気音響変換器を動作させずに、騒音源から１ｋＨｚ、９０ｄＢの騒音を発生させて、騒音源から発生させた音を、計測用マイクロフォンで測定し、周波数と音圧レベルの関係を求めた。グラフを図８Ａに示す。図８Ａに示すグラフは、縦軸が音圧レベル（ｄＢ）で横軸が周波数（Ｈｚ）である。【０１３３】
次に、電気音響変換器に対して、電気音響変換器の変換フィルム１０ｂをマイクロフォンとして用い、変換フィルム１０ａを、マイクロフォンで検出した騒音信号に基づいて、騒音を打ち消すような逆位相の音を再生するスピーカとして用いるように、電子回路、増幅器等を接続した。
電気音響変換器を動作させた状態で、騒音源から１ｋＨｚ、９０ｄＢの騒音を発生させて、計測用マイクロフォンに入る音を測定し、周波数と音圧レベルの関係を求めた。グラフを図８Ｂに示す。図８Ｂに示すグラフは、縦軸が音圧レベル（ｄＢ）で横軸が周波数（Ｈｚ）である。
図８Ａおよび図８Ｂの比較から、本発明の電気音響変換器をノイズキャンセリング装置として利用した実施例１では、９０ｄＢの騒音を約６６ｄＢまで低減している。
この結果から、本発明の電気音響変換器は、マイクロフォンとして機能する変換フィルム１０ａとスピーカとして機能する変換フィルム１０ｂとを３ｃｍ以下の間隙で積層した構成として、ハウリングの発生を抑制して、好適に騒音を低減できることがわかる。
以上の結果より、本発明の効果は、明らかである。
【符号の説明】
【０１３４】
１０、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１０ｄ、１０ｅ  電気音響変換フィルム
１１ａ、１１ｃ  シート状物
１１ｂ  積層体
１２  圧電体層
１４  下部薄膜電極
１６  上部薄膜電極
１８  下部保護層
２０  上部保護層
２４  粘弾性マトリックス
２６  圧電体粒子
３０  コロナ電極
３２  直流電源
４０、５０、５２、６０、７０  電気音響変換器
４２  ケース
４６  粘弾性支持体
４８  押圧部材
５４、６２、７２  スペーサ
６４  ボルト
６６  ナット
８０  電気音響変換器
８２  第１の増幅器
８４  第２の増幅器
【図１Ａ】
2017069057.tif 000003
【図１Ｂ】
2017069057.tif 000004
【図２】
2017069057.tif 000005
【図３Ａ】
2017069057.tif 000006
【図３Ｂ】
2017069057.tif 000007
【図４Ａ】
2017069057.tif 000008
【図４Ｂ】
2017069057.tif 000009
【図５Ａ】
2017069057.tif 000010
【図５Ｂ】
2017069057.tif 000011
【図５Ｃ】
2017069057.tif 000012
【図５Ｄ】
2017069057.tif 000013
【図５Ｅ】
2017069057.tif 000014
【図６】
2017069057.tif 000015
【図７】
2017069057.tif 000016
【図８Ａ】
2017069057.tif 000017
【図８Ｂ】
2017069057.tif 000018
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月12日(2017.4.12)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、前記高分子複合圧電体の両面それぞれに積層された薄膜電極と、を有する電気音響変換フィルムを有し、
前記電気音響変換フィルムを２枚以上積層してなり、
隣接する前記電気音響変換フィルム同士が、互いに接していることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
（削除）
【請求項３】
前記電気音響変換フィルムは、一方の主面側に突出するように少なくとも一部を湾曲して保持されている請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記電気音響変換フィルムは、主面に垂直な一方向の断面、および、前記一方向と直交する他方向の断面において、少なくとも一部を湾曲して保持されている請求項３に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚は、弾性支持体によって、湾曲支持されている請求項３または４に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記弾性支持体が、粘弾性を有する請求項５に記載の電気音響変換器。
【請求項７】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚がマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚がスピーカとして機能する請求項１，３〜６のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項８】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が、前記マイクロフォンで検出された騒音信号に基づいて生成されるノイズキャンセル信号を再生するスピーカとして機能する請求項１，３〜７のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項９】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が、前記マイクロフォンで検出された騒音信号を増幅して再生するスピーカとして機能する請求項１，３〜７のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項１０】
積層された２枚以上の前記電気音響変換フィルムの一方の主面側に外部から押圧力を加えた際に、前記マイクロフォンと前記スピーカとの間でハウリングが発生してスピーカの振動を増幅する請求項９に記載の電気音響変換器。
【請求項１１】
前記周辺の騒音が４００Ｈｚ以下の低周波騒音である請求項９または１０に記載の電気音響変換器。
【手続補正書】
【提出日】平成30年4月18日(2018.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
常温で粘弾性を示す高分子材料からなる粘弾性マトリックス中に圧電体粒子を分散してなる高分子複合圧電体と、前記高分子複合圧電体の両面それぞれに積層された薄膜電極と、を有する電気音響変換フィルムを有し、
前記電気音響変換フィルムを２枚以上積層してなり、
隣接する前記電気音響変換フィルム同士が、互いに接していることを特徴とする電気音響変換器。
【請求項２】
前記電気音響変換フィルムは、一方の主面側に突出するように少なくとも一部を湾曲して保持されている請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記電気音響変換フィルムは、主面に垂直な一方向の断面、および、前記一方向と直交する他方向の断面において、少なくとも一部を湾曲して保持されている請求項２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚は、弾性支持体によって、湾曲支持されている請求項２または３に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記弾性支持体が、粘弾性を有する請求項４に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚がマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚がスピーカとして機能する請求項１〜５のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項７】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が、前記マイクロフォンで検出された騒音信号に基づいて生成されるノイズキャンセル信号を再生するスピーカとして機能する請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項８】
前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が周辺の騒音を検出するマイクロフォンとして機能し、他の前記電気音響変換フィルムの少なくとも１枚が、前記マイクロフォンで検出された騒音信号を増幅して再生するスピーカとして機能する請求項１〜６のいずれか一項に記載の電気音響変換器。
【請求項９】
積層された２枚以上の前記電気音響変換フィルムの一方の主面側に外部から押圧力を加えた際に、前記マイクロフォンと前記スピーカとの間でハウリングが発生してスピーカの振動を増幅する請求項８に記載の電気音響変換器。
【請求項１０】
前記周辺の騒音が４００Ｈｚ以下の低周波騒音である請求項８または９に記載の電気音響変換器。
【国際調査報告】
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2017069057.tif 000020
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