(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
キャピラリーと、
前記キャピラリーに対向して配置されエレクトレット材料が載置される平板電極と、
前記キャピラリーと前記平板電極との間に配置された対向電極と、
を備えたエレクトレット製造装置であって、
前記キャピラリーは、
導電性素材からなる先端部と、
非導電性素材からなる貯水部と、を備え、
前記先端部には、高電圧電源が接続されていて、
前記対向電極との間でコロナ放電を発生させる放電電極は、前記貯水部に蓄えられている液体により前記先端部において形成されるテーラーコーンの先端部分である、
ことを特徴とする、
エレクトレット製造装置。
【請求項２】
前記対向電極は、リング状である、
請求項１記載のエレクトレット製造装置。
【請求項３】
内部に水を蓄え先端部が導電性の素材よりなるキャピラリーと、
前記キャピラリーに対向して配置された平板電極と、
前記キャピラリーと前記平板電極との間に配置された対向電極と、
を備えたエレクトレット製造装置を用いるエレクトレット製造方法であって、
前記平板電極の上にエレクトレット材料を載置する工程と、
前記キャピラリーの先端部に前記水によるテーラーコーンを形成させる工程と、
前記キャピラリーの先端部に負の電圧を印加して、前記テーラーコーンの先端部分を放電電極としてコロナ放電を発生させる工程と、
コロナ放電により発生した負イオンを前記エレクトレット材料にあてることによりエレクトレット化する工程と、
を備えることを特徴とするエレクトレット製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エレクトレットコンデンサマイクロホン等に用いられるエレクトレットの製造装置およびエレクトレット製造方法であって、電極が劣化せず、メンテナンス性に優れ、均質なエレクトレットを製造できるエレクトレットの製造装置及びエレクトレット製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
フロロエチレンポリマー（ＦＥＰ）等のエレクトレット材料をエレクトレット化する方法として、例えば、特許文献１に示すように、コロナ放電を用いる方法が知られている。コロナ放電を発生させる装置として、一般的にコロトロンやスコロトロンが用いられている。これらの装置内で不平等電界が形成されることでコロナ放電が生じ負イオンが発生し、エレクトレット材料がこの負イオンにさらされることによってエレクトレット化が行われる。
【０００３】
図２に従来のエレクトレット製造装置としてのコロトロンの例を示す。コロトロン１００は、主にハウジング１０１と、針電極１０２と、平板電極１０３とから構成される。
ハウジング１０１は、導電性を有する箱状の部材であり、接地用の配線を用いて接地されている。ハウジング１０１は図２において下方側が解放されている。ハウジング１０１の内部には、針電極１０２が設けられている。
【０００４】
針電極１０２は、針状の導電性を有する金属製の部材であり、図２の紙面と直交する方向に長手方向を向けて配置されている。針電極１０２の材料としては、安定して放電を行うために、タングステンが用いられている。針電極１０２はハウジング１０１内部からその外部に伸展する配線によりハウジング１０１外部の高電圧電源１０６に接続されている。この針電極１０２に所定の間隔を空けるようにして、平板電極１０３が対向して配置されている。
平板電極１０３は、板状の導電性を有する金属製の部材であり、図２の紙面と直交する方向に伸展して配置されているとともに、接地用の配線を用いて接地されている。平板電極１０３の材料としては、安定して放電を行うために、タングステンが用いられている。
【０００５】
従来のコロトロン１００を用いてエレクトレット化を行う場合、まず、平板電極１０３上に被処理体としてのＦＥＰ１０４が載置される。そして、針状電極１０２に−数ｋＶの高電圧が印加されることで、針状電極１０２と平板電極１０３との間に不平等電界が形成され、コロナ放電が生じる。コロナ放電により発生した負イオン１０５がＦＥＰ１０４に向かい、ＦＥＰ１０４が負イオンにさらされることで、ＦＥＰ１０４のエレクトレット化が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−１１７１７２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したコロトロン１００を用いたエレクトレット化においては、コロナ放電が大気中で行われるため、大気成分イオンが針電極１０２に衝突し、針電極１０２の損耗や放電生成物の付着によって針電極１０２が劣化してしまう。これによりコロナ放電が不安定になり、生成されるエレクトレットの表面電圧にばらつきが生じてしまう。また、針電極１０２を頻繁に交換することでこの問題に対処することができるが、交換作業に手間がかかるとともに、装置の維持費が増大してしまう。
【０００８】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであって、エレクトレット化を長期間行っても電極が劣化しないためメンテナンス性に優れ、均質なエレクトレットを製造できるエレクトレットの製造装置及びエレクトレット製造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】
【０００９】
本発明は、キャピラリーと、前記キャピラリーに対向して配置されエレクトレット材料が載置される平板電極と、前記キャピラリーと前記平板電極との間に配置された対向電極と、を備えたエレクトレット製造装置であって、前記キャピラリーは、導電性素材からなる先端部と、非導電性素材からなる貯水部と、を備え、前記先端部には、高電圧電源が接続されていて、前記対向電極との間でコロナ放電を発生させる放電電極は、前記貯水部に蓄えられている液体により前記先端部において形成されるテーラーコーンの先端部分である、ことを最も主要な特徴とする。
【００１０】
本発明においては特に限定されないが、前記対向電極がリング状であることが好ましい。
【００１１】
また、本発明は、内部に水を蓄え先端部が導電性の素材よりなるキャピラリーと、前記キャピラリーに対向して配置された平板電極と、前記キャピラリーと前記平板電極との間に配置された対向電極と、を備えたエレクトレット製造装置を用いるエレクトレット製造方法であって、前記平板電極の上にエレクトレット材料を載置する工程と、前記キャピラリーの先端部に負の電圧を印加してコロナ放電を発生させる工程と、コロナ放電により発生した負イオンを前記エレクトレット材料にあてることによりエレクトレット化する工程と、を備えたことを主要な特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係るエレクトレット製造装置の実施例を示す概略図である。
【図２】従来のエレクトレット製造装置を示す概略図である。
【図３】本発明に係るエレクトレット製造装置を用いて製造したエレクトレットを備えたエレクトレットコンデンサマイクロホンの振幅周波数特性を示すグラフである。
【図４】従来のエレクトレット製造装置を用いて製造したエレクトレットを備えたエレクトレットコンデンサマイクロホンの振幅周波数特性を示すグラフである。
【図５】エレクトレットコンデンサマイクロホンのエージングの工程を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係るエレクトレット製造装置の実施例について、図を用いて説明する。
図１に示すように、本発明に係るエレクトレット製造装置１は、電極としてのキャピラリー２と、平板電極４と、対向電極６と、高電圧電源９とから構成されている。
【００１４】
キャピラリー２は、導電性で酸化しにくく安定して放電可能なタングステンよりなる先端部２１と、非導電性の樹脂からなる貯水部２２とから構成されている。先端部２１はいわゆる毛細管となっていて、所定の量の水３を蓄えた貯水部２２から先端部２１に水３が供給されるとともに、先端部２１の開放端は水３の表面張力により水３がこぼれ落ちないようになっている。先端部２１はその解放端部近傍において高電圧電源に接続されている。なお、先端部２１の材料としては、導電性で酸化しにくい金属であればよく、タングステンの他、ＳＵＳ３０４、ＳＵＳ３１６、白金、モリブデン、アルミナ分散銅等を好適に用いることができる。また、貯水部２２の材料としては、非導電性の素材であればよく、樹脂の他、ガラス等を好適に用いることができる。
【００１５】
平板電極４は、板状の導電性を有する金属製の部材であり、図１の紙面と直交する方向に伸展して配置されている。平板電極４の材料としては、安定して放電を行うために、タングステンが用いられている。なお、平板電極４の材料としては、導電性で酸化しにくい金属であればよく、タングステンの他、白金、モリブデン、アルミナ分散銅等を好適に用いることができる。
対向電極６は、導電性で酸化しにくいタングステンよりなるリング状の部材であり、接地用の配線を用いて接地されている。なお、対向電極の材料としては、導電性で酸化しにくい素材であればよく、タングステンの他、白金、モリブデン、アルミナ分散銅、カーボン樹脂、ステンレス等を好適に用いることができる。
高電圧電源９は、キャピラリー２の先端部２１と対向電極６との間に−数ｋＶの高電圧を印加することができる電源である。
【００１６】
本発明に係るエレクトレット製造装置１を用いてエレクトレット化を行う場合、まず、平板電極４上に被処理体であるＦＥＰ５が載置される。
【００１７】
次に、キャピラリー２の先端部２１と対向電極６との間に高電圧電源９から−数ｋＶの高電圧が印加される。高電圧印加により不平等電界が形成されると、水３が貯水部２２から先端部２１へと吸い上げられて、先端部２１の開放端部に水が円錐状に盛り上がったテーラーコーン７が形成される。
テーラーコーン７の先端部分においては、高電圧印加によりコロナ放電が生じ、負イオン８が対向電極６の方に向かって放出される。すなわち、テーラーコーン７が電極として作用する。そして、負イオン８が対向電極６の中央に設けられた孔を通じて平板電極４上に載置されたＦＥＰ５に吹きつけられることで、ＦＥＰ５がエレクトレット化される。
【００１８】
なお、テーラーコーン７の先端部分においては水３がレイリー分裂により静電霧化し、ナノメーターサイズの帯電した水粒子が対向電極６の方に向けて噴霧され、対向電極６の中央に設けられた孔を通じて平板電極４上に載置されたＦＥＰ５に吹きつけられる。しかし、この帯電水粒子は、ＦＥＰ５のエレクトレット化に影響を与えることは無い。
【００１９】
このように、本発明に係るエレクトレット製造装置では、キャピラリー２の先端部分に形成されるテーラーコーン７が電極として作用する。テーラーコーン７は水から形成されていて、貯水部２２に水が貯まっている状態であれば、コロナ放電および静電霧化により水を消費しても、常に新たな水が供給されることから、テーラーコーン７は常に一定の状態に保たれる。また、金属からなる針電極とは異なり、放電生成物が付着することがない。そのため、本発明に係るエレクトレット製造装置は、電極が劣化せず、電極を交換する等のメンテナンスをする必要もないので、安定してコロナ放電を行うことができ、均質なエレクトレットを製造できるとともに、メンテナンス性に優れ、装置の維持コストを抑えることができる。
【００２０】
次に、本発明に係るエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットの性能について、エレクトレットコンデンサマイクロホンに用いた場合を例に説明する。
エレクトレットコンデンサマイクロホンは、振動板及び振動板に所定の間隔を空けて対向配置された背極板により構成されるコンデンサ部と、外部からの音波を受け振動板が振動することにより生じるコンデンサ部の静電容量の変化を電気信号に変換する電子部品と、これらを収納する筐体と、から主に構成されている。背極板は、固定極及び固定極表面に設けられたエレクトレット層から構成され、エレクトレット層を振動板側に向けて筐体内に配置されている。このようにエレクトレット層を設けることで、背極板が定電位に維持されている。
【００２１】
図３および図４は、マイクロホンの向きに対して０度、９０度および１８０度の各角度について、振幅周波数特性を示すグラフである。図３はエレクトレット層として本発明に係るエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホン、図４は従来のエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンの振幅周波数特性を示している。
【００２２】
図３および図４に示すように、エレクトレット層として本発明に係るエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンは、従来のエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンと同様の振幅周波数特性を備えていることが分かる。すなわち、本発明に係るエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットは、従来のエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットと同等の性質を有していることが分かる。
【００２３】
また、本発明に係るエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンと従来のエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットを用いたエレクトレットコンデンサマイクロホンとを、図５に示す工程によりエージング処理した結果を表１に示す。
【表１】
0005534947.tif 000002
表１に示すように、初期感度、１回目のエージングを経た後の感度、２回目のエージングを経た後の感度、及び３回目のエージングを経た後の感度は、両者でほぼ同一となっている。この結果からも、本発明に係るエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットは、従来のエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットと同等の性質を有していることが分かる。
【００２４】
このように、本発明に係るエレクトレット製造装置によっても、従来のエレクトレット製造装置と同等の品質のエレクトレットを製造できる。
【００２５】
なお、本発明に係るエレクトレット製造装置を用いて製造されたエレクトレットの性能について、エレクトレットコンデンサマイクロホンに用いた場合を例に説明したが、このエレクトレットはエレクトレットコンデンサマイクロホンに限らず、他の機器等にも好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００２６】
１  エレクトレット製造装置
２  キャピラリー
２１  先端部
２２  貯水部
３  蒸留水
４  平板電極
５  ＦＥＰ
６  対向電極
７  テーラーコーン
８  負イオン
９  高電圧電源
１００  コロトロン
１０１  ケーシング
１０２  針電極
１０３  平板電極
１０４  ＦＥＰ
１０５  負イオン
１０６  高電圧電源
【図１】
0005534947.tif 000003
【図２】
0005534947.tif 000004
【図３】
0005534947.tif 000005
【図４】
0005534947.tif 000006
【図５】
0005534947.tif 000007