(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口部を有するフレームと、
前記フレームの開口部内に配置されており、かつ一方端部が前記フレームに連結されている複数枚の圧電素子と、
前記フレームの開口部において、前記フレームと前記複数の圧電素子との間の隙間を少なくとも覆うように前記フレーム及び複数の圧電素子に貼り付けられた可撓性薄膜とを備え、
前記複数の圧電素子の一方端部とは反対側の端部が自由端とされており、複数の圧電素子の自由端が前記フレームの開口部内においてギャップを隔てて対向配置されていることを特徴とする、電気音響変換器。
【請求項２】
前記可撓性薄膜が、前記フレームの開口部の全領域を覆うように配置されており、複数の圧電素子が、各圧電素子の一方主面の全領域において可撓性薄膜に接着されている、請求項１に記載の電気音響変換器。
【請求項３】
前記複数の圧電素子が、上底と下底とを有する略台形の形状を有し、前記フレームに連結されている一方端部が下底である、請求項１または２に記載の電気音響変換器。
【請求項４】
前記複数の圧電素子が前記フレームに連結されている前記一方端部側において、該圧電素子がフレームに連結されている部分の長さが、前記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、前記開口部の前記長さと同じ方向の前記開口部寸法よりも小さくされている、請求項１〜３のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項５】
前記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、前記可撓性薄膜に貼り合わされており、かつ可撓性薄膜よりも剛性が高い剛体板をさらに備える、請求項１〜４のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項６】
前記複数枚の圧電素子において、少なくとも１枚の圧電素子の基本モードの共振周波数が、他の圧電素子の基本モードの共振周波数と異なっている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の電気音響変換器。
【請求項７】
少なくとも１枚の前記圧電素子の平面形状が、残りの圧電素子の平面形状と異なっている、請求項６に記載の電気音響変換器。
【請求項８】
少なくとも１枚の圧電素子の厚みが、残りの圧電素子の厚みと異なっている、請求項６または７に記載の電気音響変換器。
【請求項９】
前記フレーム及び複数枚の圧電素子が、１枚の圧電セラミック板を用いて一体的に構成されている、請求項１〜８のいずれか１項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、例えばスピーカなどの発音体として用いられる電気音響変換器に関し、より詳細には、圧電素子を一端で支持してなる片持ち構造の支持構造を有する電気音響変換器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、スピーカやブザーなどに圧電効果を利用した電気音響変換器が広く用いられている。例えば、下記の特許文献１には、図１１に正面断面図で示す発音体１０１が開示されている。発音体１０１は、箱体１０２を有する。箱体１０２の内壁に、圧電振動素子１０３の一端が連結されている。圧電振動素子１０３は、圧電セラミック板の両面に電極１０３ａ，１０３ｂを形成した構造を有する。また、電極１０３ａ，１０３ｂから交番電界を印加することにより、振動し得るように圧電セラミック板が分極されている。【０００３】
発音体１０１では、圧電振動素子１０３が、一方端で支持されており、他方端が自由端とされている。すなわち、圧電振動素子１０３は、片持ち支持されているため、自由端側において大きく変位することができる。よって、大きな音圧を得ることができるとされている。【０００４】
他方、下記の特許文献２には、図１２に示す圧電セラミックスピーカが開示されている。圧電セラミックスピーカ１１１では、枠材１１２に、圧電振動素子１１３の一端が連結されている。圧電振動素子１１３は、その一端が自由端とされており、片持ち支持されている。そして、この自由端側において、圧電振動素子１１３に、コーン状振動板１１４の中央部が固定されている。従って、圧電振動素子１１３が屈曲振動した場合、圧電振動素子１１３の先端に連結されたコーン状振動板１１４が振動し、大きな音圧が得られるとされている。
【特許文献１】実開昭６３−１９１８００号公報
【特許文献２】実用新案登録第３０６８４５０号公報
【発明の開示】
【０００５】
発音体１０１では、圧電振動素子１０３が箱体１０２に連結されている部分以外の周縁部は、箱体１０２内において露出している。そのため、圧電振動素子１０３が振動した場合、圧電振動素子１０３の一方面側に存在する空気の圧力と、他方面側に存在する空気の圧力とが打ち消し合うことになり、低周波数域における音が出なくなるという問題があった。すなわち、広い周波数範囲にわたり大きな音圧を得ることができなかった。
【０００６】
他方、特許文献２に記載の圧電セラミックスピーカ１１１では、音波を発生させるのは、空気に直接作用するコーン状振動板１１４である。そのため、圧電振動素子１１３以外に大きなコーン状振動板１１４を必要とし、大型にならざるを得ず、薄型化を図ることが困難であった。加えて、部品点数が増大し、製造工程が複数化するため、コストが高くついていた。
【０００７】
また、コーン状振動板１１４の固有面内振動が生じ、それによって周波数特性が悪化するという問題もあった。加えて、圧電振動素子１１３は片持ち支持されているが、自由端側がコーン振動板１１４に連結されている。そのため、圧電振動素子１１３の自由端側がほとんど変位しない振動モードが存在し、結果的に、周波数特性上において大きなディップが生じることがあった。
【０００８】
本発明の目的は、上述した従来技術の現状に鑑み、比較的広い周波数範囲にわたり大きな音圧を確実に得ることを可能とし、しかも部品点数の増大及び製造工程の煩雑化を招かず、さらに小型化、特に薄型化を進めることが可能な電気音響変換器を提供することにある。
【０００９】
本発明によれば、開口部を有するフレームと、前記フレームの開口部内に配置されており、かつ一方端部が前記フレームに連結されている複数枚の圧電素子と、前記フレームの開口部において、前記フレームと前記複数の圧電素子との間の隙間を少なくとも覆うように前記フレーム及び複数の圧電素子に貼り付けられた可撓性薄膜とを備え、前記複数の圧電素子の一方端部とは反対側の端部が自由端とされており、複数の圧電素子の自由端が前記フレームの開口部内においてギャップを隔てて対向配置されていることを特徴とする、電気音響変換器が提供される。
【００１０】
本発明に係る電気音響変換器のある特定の局面では、前記可撓性薄膜が、前記フレームの開口部の全領域を覆うように配置されており、複数の圧電素子が、各圧電素子の一方主面の全領域において可撓性薄膜に接着されている。
【００１１】
本発明に係る電気音響変換器の他の特定の局面では、前記複数の圧電素子が、上底と下底とを有する略台形の形状を有し、前記フレームに連結されている一方端部が下底である。
【００１２】
本発明に係る電気音響変換器のさらに他の特定の局面では、前記複数の圧電素子が前記フレームに連結されている前記一方端部側において、該圧電素子がフレームに連結されている部分の長さが、前記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、前記開口部の前記長さと同じ方向の前記開口部寸法よりも小さくされている。
【００１３】
本発明に係る電気音響変換器のさらに別の特定の局面では、前記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、前記可撓性薄膜に貼り合わされており、かつ可撓性薄膜よりも剛性が高い剛体板がさらに備えられている。
【００１４】
本発明に係る電気音響変換器のさらに別の特定の局面によれば、前記複数枚の圧電素子において、少なくとも１枚の圧電素子の基本モードの共振周波数が、他の圧電素子の基本モードの共振周波数と異なっている。
【００１５】
本発明に係る電気音響変換器のさらに他の特定の局面では、少なくとも１枚の前記圧電素子の平面形状が、残りの圧電素子の平面形状と異なっている。
本発明に係る電気音響変換器のさらに他の特定の局面によれば、少なくとも１枚の圧電素子の厚みが、残りの圧電素子の厚みと異なっている。
【００１６】
本発明に係る電気音響変換器のさらに別の特定の局面では、前記フレーム及び複数枚の圧電素子が、１枚の圧電セラミック板を用いて一体的に構成されている。
【００１７】
（発明の効果）
本発明に係る電気音響変換器では、複数の圧電素子が、各々の一方端部においてフレームに連結され、他方端が自由端とされている。従って、複数の圧電素子は、片持ち支持されているため、自由端が大きく変位し得る。そして、複数の圧電素子とフレームとの間の隙間を少なくとも埋めるように、フレーム及び複数の圧電素子に可撓性薄膜が貼り付けられている。よって、大きく変位する圧電素子に貼り付けられた可撓性薄膜も同様に大きく変位する。従って、非常に大きな音圧を得ることができる。
【００１８】
しかも、圧電素子及び可撓性薄膜をフレームに取り付けるだけでよいため、電気音響変換器の小型化、特に薄型化を容易に図ることができる。さらに、部品点数の増大も招かず、かつ組立ても容易であるため、コストも低減することが可能となる。
【００１９】
上記可撓性薄膜がフレームの全領域を覆うように配置されており、複数の圧電素子が、各圧電素子の一方主面の全領域において該可撓性薄膜に接着されている場合には、可撓性薄膜のフレームの開口部の全領域を覆うようにフレームに貼り付けることができ、かつ複数の圧電素子についても、可撓性薄膜に容易に接着することができる。従って、より一層容易に製造でき、より安価な電気音響変換器を提供することができる。
【００２０】
複数の圧電素子が、上底と下底とを有する略台形の形状を有し、フレームに連結されている一方端部が下底である場合には、上底に相当する自由端側がより一層容易に変位する。従って、より大きな音圧を得ることができる。
【００２１】
複数の圧電素子がフレームに連結されている一方端部側において圧電素子がフレームに連結されている部分の長さが、複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、上記長さと同じ方向の開口部寸法よりも小さくされている場合には、複数の圧電素子が対向しているギャップ側において、圧電素子が容易に変位し得るため、より大きな音圧を得ることができる。
【００２２】
上記複数の圧電素子が対向しているギャップにおいて、上記可撓性薄膜に剛体板が貼り合わされている場合、ギャップにおいて剛体板が設けられている部分が変位することによって、より大きな音圧を得ることができる。
【００２３】
複数の圧電素子において、少なくとも１枚の圧電素子の基本モードの共振周波数が他の圧電素子の基本モードの共振周波数と異なっている場合には、より広い周波数範囲にわたり大きな音圧を得ることができる。少なくとも１枚の圧電素子の平面形状が、残りの圧電素子の平面形状と異なっている場合には、少なくとも１枚の圧電素子の基本モードの共振周波数を、他の圧電素子の基本モードの共振周波数と容易に異ならせることができる。同様に、少なくとも１枚の圧電素子の厚みが、残りの圧電素子の厚みと異なっている場合にも、少なくとも１枚の圧電素子の共振周波数を、他の圧電素子の基本モードの共振周波数と容易に異ならせることができる。
【００２４】
上記フレーム及び複数の圧電素子が１枚の圧電セラミック板を用いて一体的に構成されている場合には、部品点数の低減を図ることができるとともに、小型化の容易な電気音響変換器を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、本実施形態の第１の実施形態に係る電気音響変換器の正面断面図及び平面図である。
【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態の変形例及び他の変形例に係る各電気音響変換器を示す平面図である。
【図３】図３は、本発明の第２の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための平面図である。
【図４】図４は、本発明の第３の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための平面図である。
【図５】図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第４の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための正面断面図及び平面図である。
【図６】図６は、第４の実施形態に係る電気音響変換器における周波数特性を模式的に示す図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る電気音響変換器における周波数特性を模式的に示す図である。
【図８】図８は、本発明の第５の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための正面断面図である。
【図９】図９は、本発明の第１の実施形態の電気音響変換器の製造方法の一例を説明するための模式的平面図である。
【図１０】図１０（ａ）及び（ｂ）は、第１の実施形態のさらに他の変形例に係る電気音響変換器を説明するための平面図及び平面断面図である。
【図１１】図１１は、従来の電気音響変換器としての発音体を説明するための正面断面図である。
【図１２】図１２は、従来の電気音響変換器としての圧電スピーカを説明するための正面断面図である。
【符号の説明】
【００２６】
１…電気音響変換器
２…枠状部材
３…枠状部材
４…フレーム
４ａ…開口部
５…可撓性薄膜
６…第１の圧電素子
６Ａ，７Ａ…圧電素子
６ａ，７ａ…端部
６ｂ，７ｂ…先端
７…第２の圧電素子
８，９…電極膜
８ａ，９ａ…切欠
１０，１１…端子電極
１２…電気音響変換器
１３…電気音響変換器
２１…電気音響変換器
２２…剛体板
３１…電気音響変換器
３２〜３５…第１〜第４の圧電素子
３６…剛体板
４１…電気音響変換器
４２，４３…圧電素子
５１…電気音響変換器
５２，５３…第１，第２の圧電素子
７１…圧電セラミック板
７１ａ…切欠
７１ｂ，７１ｃ…側面
７２…第１の圧電素子
７３…第２の圧電素子
７４…電極膜
７５…内部電極
Ａ…ギャップ
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、図面を参照しつつ、本発明の具体的な実施形態を説明することにより、本発明を明らかにする。【００２８】
図１（ａ）及び（ｂ）は、本発明の第１の実施形態に係る電気音響変換器を示す正面断面図及び平面図である。
電気音響変換器１は、圧電スピーカとして好適に用いられる。電気音響変換器１は、第１，第２の枠状部材２，３を貼り合わされてなるフレーム４を有する。枠状部材２，３は、金属あるいはセラミックスなどの適宜の剛性材料により構成され得る。本実施形態では、枠状部材２，３は、金属により構成されている。【００２９】
フレーム４は、開口部４ａを有する。開口部４ａ内においては、可撓性薄膜５が開口部４ａの全領域を覆うようにフレーム４に貼り付けられている。より具体的には、枠状部材２，３間に、可撓性薄膜５の周縁部が挟持され、可撓性薄膜５が開口部４ａの全領域を覆うように固定されている。【００３０】
可撓性薄膜５は、可撓性を有する薄膜により構成されており、このような可撓性薄膜を構成する材料は、特に限定されないが、内部損失が大きく、弾性変形し易く、弾性復元性に優れており、耐環境特性に優れた材料が好ましい。このような材料としては、ゴム弾性を有する合成ゴム、天然ゴムあるいはエラストマーなどが用いられる。このような合成ゴムの例としては、エチレンブタジエンゴムやスチレンブタジエンゴムなどを挙げることができる。【００３１】
可撓性薄膜５の厚みは、特に限定されないが、本実施形態では、３０〜１００μｍ程度とされている。可撓性薄膜５には、後述する圧電素子の屈曲振動による変位を妨げない程度の可撓性を有することが求められる。【００３２】
可撓性薄膜５の上面には、第１，第２の圧電素子６，７が貼り合わされている。本実施形態では、圧電素子６，７は、一層の内部電極を全面に有し、内部電極の両側にチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる圧電セラミック層が積層されている積層型の圧電素子が用いられている。この積層型の圧電素子は、両主面にも電極膜を有する（図１（ａ）では省略）。このような積層型圧電素子は、内部電極−セラミックス一体焼成技術により得ることができ、従来より、圧電スピーカや圧電ブザーなどにおいて広く用いられている。【００３３】
本実施形態では、上記内部電極はＡｇ−Ｐｔ合金からなり、両主面の電極膜はＮｉ−Ｃｕ合金をスパッタリングすることにより形成されており、圧電素子６，７の端面で電気的に接続されている。また、図１（ｂ）に示されているように、圧電素子６，７の上面に形成されている電極膜８，９には、１つのコーナ部近傍に切欠８ａ，９ａが形成されている。この切欠８ａ，９ａ内に、端子電極１０，１１が設けられている。端子電極１０，１１は、圧電素子６，７の端面に連なっており、端面において、内部電極（図示せず）に電気的に接続されている。駆動に際しては端子電極１０，１１と、電極膜８，９との間に交流電圧を印加すればよい。なお、圧電素子６，７は、２層からなりそれぞれ互いに厚み方向に同じ向きに分極されている。【００３４】
上記積層型の圧電素子６，７は、一方端部６ａ，７ａ側でフレーム４に固定され、支持されている。より具体的には、図１（ａ）で示されているように、圧電素子６，７の端部６ａ，７ａ近傍において、圧電素子６，７が、枠状部材２，３に挟持されて固定されている。従って、圧電素子６，７の端部６ａ，７ａと反対側の端部である先端６ｂ，７ｂは自由端とされており、言い換えれば、圧電素子６，７は、片持ち支持されている。従って、圧電素子６，７は、先端６ｂ，７ｂが自由端であるため、先端６ｂ，７ｂが大きく変位し得る。先端６ｂと先端７ｂとは、ギャップＡを介して隔てられている。【００３５】
なお、上記枠状部材２，３に挟持されている圧電素子６，７及び可撓性薄膜５は、公知の接着剤を用いて接着・固定されている。このような接着剤としては、特に限定されないが、本実施形態では、熱硬化型シリコン接着剤が用いられている。もっとも、エポキシ系接着剤などの他の接着剤を用いてもよく、また熱硬化型以外の硬化型接着剤を用いてもよい。【００３６】
本実施形態の電気音響変換器１では、圧電素子６，７は同相で屈曲振動させて使用する。従って、使用に際しては、端子電極１０，１１を一方の電位に、電極膜８，９及び下面の電極膜を他方の電位に接続し、両者の間に交番電圧を印加すればよい。このようにして、圧電素子６，７が同相で屈曲振動し、可撓性薄膜５は、圧電素子６，７の振動に追随して振動することとなる。従って、可撓性薄膜５の上面と下面との空気の圧力差により発音することとなる。【００３７】
上記のようにして、製造される電気音響変換器１では、可撓性薄膜５の上面側と下面側の空気が遮断されているため、両者の圧力差が打ち消されることがない。従って、低周波域から高周波域にわたり、大きな音圧を得ることができる。
しかも、圧電素子６，７は片持ち支持されており、先端６ｂ，７ｂの変位が容易であるため、可撓性薄膜５はその中心すなわちギャップＡが設けられている部分近傍で大きく変位する。よって、大きな音圧を得ることができる。【００３８】
加えて、可撓性薄膜５及び圧電素子６，７からなる要部が可撓性薄膜５に圧電素子６，７を貼り合わせて得られるだけであるため、これらの構造がほぼ同一面内に存在するため、薄型化を進めることができる。さらに、圧電素子６，７にコーン状振動板などを連結する必要がないため、部品点数の低減及び製造工程の簡略化を図ることができ、電気音響変換器のコストを効果的に低減することが可能となる。【００３９】
また、圧電素子６，７自体が振動板として作用するため、圧電素子６，７以外の固有振動を考慮する必要がほとんどない。加えて、片持ち支持されている圧電素子６，７の先端６ｂ，７ｂだけでなく、圧電素子６，７の全面の変位が利用されることになるため、周波数特性上において大きなディップが生じ難い。よって、広い周波数範囲にわたり、より平坦な高音圧特性を得ることが可能となる。【００４０】
なお、本実施形態では、可撓性薄膜５は、開口部４ａの全領域を覆うように設けられていたが、可撓性薄膜５は、フレーム４の圧電素子６，７との間の隙間を少なくとも覆うように設けられればよい。すなわち、圧電素子６，７の周縁部が可撓性薄膜５に連結されていてもよく、圧電素子６，７の一方主面の全領域を上記実施形態のように可撓性薄膜５に貼り合わせる必要は必ずしもない。
また、圧電素子６，７は２層に限らず、３層、４層など多数の圧電層から構成されてもよい。【００４１】
図２（ａ）は、本実施形態の電気音響変換器１の変形例を説明するための平面図である。この変形例の電気音響変換器１２では、圧電素子６Ａ，７Ａが、上底と上底より辺が長い下底とを有する台形の圧電セラミック板を用いて構成されている。すなわち、下底側において、フレーム４に圧電素子６Ａ，７Ａが支持されており、上底側が先端部となる圧電素子６Ａの上底と、圧電素子７Ａの上底とがギャップＡを隔てて対向されている。その他の点は、電気音響変換器１２は、電気音響変換器１と同様に構成されている。【００４２】
上記のように、圧電素子６Ａ，７Ａの先端側が、下底より幅方向寸法が小さい上底とされている。従って、圧電素子６Ａ，７Ａは、先端側である上底側がフレーム４とのギャップが広くなり自由にかつ大きく変位し得る。従って、電気音響変換器１２は、電気音響変換器１よりも大きな音圧を容易に得ることができる。【００４３】
図２（ｂ）は、電気音響変換器１のさらに他の変形例を示す平面図である。この変形例の電気音響変換器１３では、フレーム４に設けられている開口部４ｂの形状が、図１（ｂ）に示した開口部４ａと異なっていることを除いては、電気音響変換器１と同様に構成されている。開口部４ｂは、図２（ｂ）に示されているように、圧電素子６，７の先端６ｂ，７ｂ側に至るにつれて、その幅方向寸法が大きくされている。ここで開口部４ｂの幅方向寸法とは、圧電素子６，７のフレーム４に支持されている部分の長さ方向寸法、すなわち図２（ｂ）の矢印Ｘで示す方向の寸法をいうものとする。ギャップＡが設けられている部分において、上記開口部４ｂの上記幅方向寸法が最も大きくされており、言い換えれば圧電素子６，７のフレーム４に支持されている側の端部から、先端６ｂ，７ｂ側にいくにつれて、開口部４ｂの幅方向寸法が大きくされている。よって、圧電素子６，７のフレーム４に連結されている部分の長さ、すなわち上記Ｘ方向に沿う幅方向寸法が、ギャップＡにおける開口部４ｂの上記幅方向寸法よりも小さくされている。従って、圧電素子６，７の先端６ｂ，７ｂが、上記電気音響変換器１の場合に比べて、より一層速やかに変位し得る。そのため、電気音響変換器１２と同様に、電気音響変換器１３においても、図１に示した電気音響変換器１よりも大きな音圧を容易に得ることができる。【００４４】
大きな音圧を得ることができるという点において、電気音響変換器１２，１３は、第１の実施形態の電気音響変換器１よりも好ましい。しかしながら、製造工程の簡略化及びフレーム４の機械的強度等を考慮すると、電気音響変換器１２，１３に比べて、電気音響変換器１が望ましい。【００４５】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る電気音響変換器を示す平面図である。電気音響変換器２１では、フレーム４の開口部４ａにおいて、圧電素子６，７がギャップＡを隔てて対向されている。そして、このギャップＡにおいて、可撓性薄膜５よりも剛性が高い剛体板２２が可撓性薄膜５に貼り合わされている。剛体板２２を構成する材料については、可撓性薄膜５よりも剛性が高い適宜の材料を用いることができる。本実施形態では、上記剛体板２２は、圧電素子６，７と同等の厚みの繊維強化プラスチックにより構成されている。なお、剛体板２２の厚みは、圧電素子６，７と同等の厚みとする必要は必ずしもない。もっとも、剛体板２２はできるだけ軽く、かつ剛性が高い材料で形成されていることが望ましい。【００４６】
剛体板２２も可撓性薄膜５に貼り合わされているので、圧電素子６，７が変位した際に、剛体板２２は可撓性薄膜５のギャップＡに位置されている部分において大きく移動されることになる。可撓性薄膜５のみがギャップＡにおいて変位する場合に比べて、可撓性薄膜５上に剛体板２２が貼り合わされているので、大きな音圧を得ることができる。これは、最大変位で振動する部分の面積が増加されることによる。【００４７】
図４は、本発明の第３の実施形態に係る電気音響変換器を示す平面図である。電気音響変換器３１では、フレーム４の開口部４ａ内に、第１〜第４の圧電素子３２〜３５が配置されている。開口部４ａ内には、３個以上の圧電素子を配置してもよい。【００４８】
上記圧電素子３２〜３５は、電気音響変換器１２で用いられていた圧電素子６Ａ，７Ａと同様に略台形の形状を有している。そして、上底側が先端側とされており、下底側においてフレーム４に固定されている。本実施形態においても、開口部４ａの全領域を覆うように可撓性薄膜５がフレーム４に固定されている。また、略台形形状の圧電素子３２〜３５の先端に設けられたギャップ領域Ａにおいて、矩形の剛体板３０が可撓性薄膜５に貼り合わされている。従って、本実施形態においても、剛体板３０の存在により最大変位で振動する面積を増加させることができ、音圧を高めることができる。【００４９】
加えて、本実施形態では、圧電素子３２〜３５が設けられており、圧電素子の数が増加されているので、大きく、あるいはより重い剛体板を配置することがでる。従って、それによって、より一層音圧を高めることが可能となる。【００５０】
図４では、略台形の圧電素子３２〜３５を配置したが、３以上の圧電素子を配置するにあたり、その平面形状は台形に限らず、矩形、三角形等の様々な形状とすることができる。【００５１】
図５（ａ）及び（ｂ）は、本発明に係る第４の実施形態に係る電気音響変換器を説明するための正面断面図及び平面図である。
本実施形態の電気音響変換器４１では、平面形状が矩形の第１，第２の圧電素子４２，４３が用いられている。圧電素子４２，４３は、一方端部４２ａ，４３ａにおいて、フレーム４に固定されており、先端４２ｂ，４３ｂがギャップＡを介して対向配置されている。すなわち、圧電素子４２，４３も、片持ち支持されている。【００５２】
第１，第２の圧電素子４２，４３は、平面積が異なっており、圧電素子４２の面積が、圧電素子４３の面積よりも大きくされている。その他の点については、電気音響変換器４１は、電気音響変換器１と同様に構成されている。【００５３】
圧電素子４２の面積が、圧電素子４３の面積よりも大きいため、圧電素子４２による基本波の共振周波数と、圧電素子４３の振動に際しての基本波の共振周波数と異なっている。従って、本実施形態では、広い周波数範囲にわたり、大きな音圧を得ることが可能とされている。【００５４】
本実施形態において、第１の圧電素子４２と第２の圧電素子４３の共振周波数が異なるため、広い周波数範囲にわたり大きな音圧が得られるのは、以下の理由による。【００５５】
図６は、電気音響変換器４１のように第１，第２の圧電素子４２，４３の共振点が異なる場合の音圧−周波数特性を示し、図７は、第１の実施形態のように、第１，第２の圧電素子６，７の共振点が一致している場合の音圧−周波数特性を示す。【００５６】
図６と図７は、いずれもシミュレーションの結果であり、損失を考慮していないため、共振点におけるピークが鋭く示されているが、実際には、共振点においては、もっと丸みを帯びた波形となる。【００５７】
いずれにしても、図６では、図７の場合に比べて、矢印Ｙ，Ｚで示すように、多くの共振点が現れ、それによって、広い周波数範囲にわたり大きな音圧を得られることがわかる。すなわち、電気音響変換器では、共振点付近の音圧が高くなるため、共振点が異なっており、かつ連続していると、広い周波数範囲にわたり、大きな音圧を得ることができる。【００５８】
なお、図５（ａ），（ｂ）に示した電気音響変換器４１では、第１，第２の圧電素子４２，４３の面積が異ならされていた。これに対し、図８に示す電気音響変換器５１では、圧電素子５２と、第２の圧電素子５３の厚みが異ならされている。すなわち、図８に断面図で示されているように、第１の圧電素子５２を構成している圧電セラミック板の厚みが、第２の圧電素子５３を構成している圧電セラミック板の厚みよりも厚くされている。従って、電気音響変換器４１の場合と同様に、電気音響変換器５１においても、第１の圧電素子５２の振動の基本波の共振周波数と、第２の圧電素子５３の振動に際しての基本波の共振周波数とが異なっている。よって、電気音響変換器５１においても、より広い周波数範囲にわたり、大きな音圧を得ることができる。【００５９】
また、上記電気音響変換器１，２１，３１，４１，５１を製造する方法は特に限定されないが、好ましくは、１枚の圧電素子に固定した後、該圧電素子を切断する方法が好適に用いられる。すなわち、図９に平面図で示すように、矩形の圧電素子６１をフレーム４に固定した後、圧電素子６１を破線Ｂ，Ｃの部分でレーザー等により切断することにより、あるいはダイサーなどを用いて機械的に切断することにより、図１に示した圧電素子６，７を形成することができる。この場合、可撓性薄膜５は、初めフレーム４に固定されている。従って、上記切断は、可撓性薄膜５を切断しないように行えばよい。【００６０】
上記のように、１枚の圧電素子６１を固定した後に切断する方法では、組み立てに際し、１個の電気音響変換器１を得るにあたり、１枚の圧電素子のみを用意すればよい。従って、工程の簡略化を図ることができる。また、フレーム４に固定した後に圧電素子をカットする場合、２枚の圧電素子を最初から用意する場合に比べて、圧電素子６，７間のずれが生じ難い。従って、複数枚の圧電素子を有する電気音響変換器の精度を高めることが可能となる。【００６１】
また、本発明に係る電気音響変換器に関しては、フレームと圧電素子を、圧電セラミック板を用いて一体的に構成してもよい。図１０（ａ）及び（ｂ）は、このような一体化された構造における電極構造を示す平面図及び内部電極を示す平面断面図である。【００６２】
図１０（ａ）に示すように、１枚のセラミック板７１には、Ｈ状の切欠７１ａが形成され、それによって、第１，第２の圧電素子部分７２，７３が設けられている。切欠７１ａの形成は、レーザー、あるいはダイシング等の適宜の方法により行われ得る。なお、上記切欠７１ａの形成に先立ち、セラミック板７１の上面に、電極膜７４を形成しておく。電極膜７４は、圧電セラミック板７１の一方の側面７１ｂ側の端縁から他方の側面７１ｃ側に向って延ばされているが、上記他方の側面７１ｃには至っていない。【００６３】
また、圧電セラミック板７１の下面にも、電極膜７４と同様に電極膜を形成しておけばよい。そして、圧電セラミック板７１内には、図１０（ｂ）に示す内部電極７５を予め形成しておく。内部電極７５は、側面７１ｃから他方の側面７１ｂ側に向って延ばされているが、側面７１ｂには至っていない。【００６４】
なお、外部との電気的接続に際しては、電極膜７４と、下面に設けられた電極膜とを、側面７１ｂ側で電気的に接続し、該側面７１ｂ側で外部と接続すればよい。また、内部電極７５については、他方の側面７１ｃ側に外部電極を形成し、上記外部電極を外部と接続すればよい。従って、例えば第１または第２の圧電素子の一方の圧電素子の支持部側において、外部との電気的接続部分を集約でき、リード線等の配置を簡略化することができる。【００６５】
すなわち、電気音響変換器１では、第１，第２の圧電素子６，７のそれぞれの側において、外部と電気的に接続しなければならなかったのに対し、本実施形態によれば電気的接続構造の簡略化及び設計の自由度を高めることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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