(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対のコンデンサ要素として、コンデンサマイクロホンユニットに用いられる円形状の振動板と固定極とのうちのいずれか一方のコンデンサ要素に一体に含まれているエレクトレット誘電体膜に、表面電位計が備える測定電極を非接触で対向させて配置し、上記エレクトレット誘電体膜の表面電圧を測定するエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法において、
上記測定電極として、上記エレクトレット誘電体膜のほぼ半径に相当する長さを有する測定電極を用い、上記測定電極の中心と上記エレクトレット誘電体膜の中心とを上記エレクトレット誘電体膜の半径のほぼ１／２だけ相対的にずらした状態で、上記測定電極を上記エレクトレット誘電体膜の半径方向に沿って配置し、上記測定電極と上記エレクトレット誘電体膜のいずれか一方を円運動させて、上記エレクトレット誘電体膜に存在する部分電荷を測定することを特徴とするエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法。
【請求項２】
上記測定電極の位置を固定として、上記エレクトレット誘電体膜側を同エレクトレット誘電体膜の中心軸を中心として少なくとも３６０゜回転させる請求項１に記載のエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法。
【請求項３】
上記エレクトレット誘電体膜を非回転として、上記測定電極側を上記エレクトレット誘電体膜の中心軸を中心として少なくとも３６０゜旋回させる請求項１に記載のエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法。
【請求項４】
上記測定電極が、上記エレクトレット誘電体膜のほぼ半径に相当する長さを直径とする円板状電極体からなり、上記円板状電極体には、所定の分解能をもって電気的に独立して形成された複数の電極チップが含まれている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法。
【請求項５】
上記測定電極が、上記エレクトレット誘電体膜のほぼ半径に相当する長さを有するバー状電極体からなり、上記バー状電極体には、所定の分解能をもって電気的に独立して形成された複数の電極チップが含まれている請求項１ないし３のいずれか１項に記載のエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法。
【請求項６】
上記コンデンサマイクロホンユニットの口径が２０ｍｍを超える大きさである請求項１ないし５のいずれか１項に記載のエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法。
【請求項７】
上記エレクトレット誘電体膜に存在する最大表面電圧と最小表面電圧との比と、あらかじめ設定されている基準値とを比較して、帯電状態の良否を判定する判定ステップをさらに備える請求項１ないし６のいずれか１項に記載のエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法。
【請求項８】
上記判定ステップで用いる上記基準値が１０％である請求項７に記載のエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法。
【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ユニットに含まれるエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法に関し、さらに詳しく言えば、エレクトレット誘電体膜に存在する部分電荷を測定する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
コンデンサマイクロホンユニットは、振動板と固定極とをスペーサリングを介して対向的に組み合わせてなる振動板組立体を備えており、このうち固定極側にエレクトレット誘電体膜を有するユニットがバックエレクトレット型で、振動板側にエレクトレット誘電体膜を有するユニットが膜エレクトレット型と呼ばれている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
エレクトレット誘電体膜には、ＦＥＰ（フロロエチレンポリマー）などのエレクトレット材が用いられ、バックエレクトレット型では、エレクトレット誘電体膜を溶着したアルミニウムや黄銅合金などのマザーの金属板からプレスの打ち抜き加工により個々のエレクトレットボード（固定極）が作成される。これに対して、膜エレクトレット型では、振動板としてエレクトレット誘電体膜に金属蒸着したものが用いられる。
【０００４】
エレクトレット材は、例えばコロナ放電などにより直流の高電圧が印加されると分極化し、その電圧除去後においても分極化が残存するため、エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットにおいては、ＤＣ−ＤＣコンバータなどの成極電源が不要でありマイクロホンの電子回路を簡素化できる。また、エレクトレット材自体が電気絶縁性でその成極電圧が漏洩することがないため、成極電圧の漏洩による雑音が発生しないなどの特性を有している。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８８９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
エレクトレット誘電体膜の分極化処理（エレクトレット化処理）は、バックエレクトレット型の場合には、マザーの金属板から打ち抜かれたのちのエレクトレットボードの状態で行われ、膜エレクトレット型の場合には、ダイアフラムリングに張設された状態で行われる。
【０００７】
しかしながら、いずれにしても部分電荷が発生しやすく、特に単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンの場合、指向軸に対して９０度の周波数応答を劣化させることが知られている。その一例として、図５に部分電荷の偏りがない場合の周波数応答のグラフを示し、図６および図７に部分電荷がある場合の周波数応答のグラフを示す。
【０００８】
図６，図７から分かるように、エレクトレット誘電体膜に部分電荷が存在すると、９０度の周波数応答にピークもしくはディップが見られる。このことは、収音軸外からの音波が、このような周波数応答で収音されるため、特定の周波数の音が強く収音されたり、消えてしまうことを意味する。
【０００９】
このような問題は、ユニットが１６ｍｍ程度以下の小さい口径である単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニット場合、収音する音波の波長に比べて口径が十分小さいことからほとんど発生しないが、特にユニット口径が２０ｍｍを超えると、部分電荷に基づく表面電圧の偏りによって上記した問題が発生しやすくなる。図５〜図７のグラフに示す周波数応答はユニット口径が３２ｍｍのバックエレクトレットコンデンサマイクロホンユニットについてのものである。
【００１０】
なお、ユニット口径が大きい場合でも、部分電荷がエレクトレット誘電体膜の軸中心に対称に分布しているとき、例えばＸ，Ｙ座標軸の第１象限と第３象限とで対称、かつ、第２象限と第４象限とで対称であるような場合には、部分電荷に基づく表面電圧の偏りによる上記した問題は発生しないことが知られている。
【００１１】
ところで、エレクトレット誘電体膜の表面電圧の測定には、通常、被測定物であるエレクトレット誘電体膜に対して非接触で対向的に配置される測定電極を有する表面電位計が用いられている。
【００１２】
しかしながら、従来では、もっぱらエレクトレット誘電体膜とほぼ同じ大きさの測定電極を用いて全体の表面電圧を測定するようにしている。そのため、部分電荷を測定するに場合には、測定電極を小さな電極に交換したうえで、その小さな測定電極をエレクトレット誘電体膜の測りたい部分に移動させる必要があり、部分電荷を迅速かつ正確に測定することが困難であった。
【００１３】
したがって、本発明の課題は、エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットに含まれるエレクトレット誘電体膜に存在する部分電荷を簡単かつ正確に測定できるようにすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記課題を解決するため、本発明は、一対のコンデンサ要素として、コンデンサマイクロホンユニットに用いられる円形状の振動板と固定極とのうちのいずれか一方のコンデンサ要素に一体に含まれているエレクトレット誘電体膜に、表面電位計が備える測定電極を非接触で対向させて配置し、上記エレクトレット誘電体膜の表面電圧を測定するエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法において、上記測定電極として、上記エレクトレット誘電体膜のほぼ半径に相当する長さを有する測定電極を用い、上記測定電極の中心と上記エレクトレット誘電体膜の中心とを上記エレクトレット誘電体膜の半径のほぼ１／２だけ相対的にずらした状態で、上記測定電極を上記エレクトレット誘電体膜の半径方向に沿って配置し、上記測定電極と上記エレクトレット誘電体膜のいずれか一方を円運動させて、上記エレクトレット誘電体膜に存在する部分電荷を測定することを特徴としている。
【００１５】
この場合、請求項２に記載されているように、上記測定電極の位置を固定として、上記エレクトレット誘電体膜側を同エレクトレット誘電体膜の中心軸を中心として少なくとも３６０゜回転させてもよいし、請求項３に記載されているように、上記エレクトレット誘電体膜を非回転として、上記測定電極側を上記エレクトレット誘電体膜の中心軸を中心として少なくとも３６０゜旋回（公転）させてもよい。
【００１６】
また、請求項４に記載されているように、上記測定電極が上記エレクトレット誘電体膜のほぼ半径に相当する長さを直径とする円板状電極体からなり、上記円板状電極体には所定の分解能をもって電気的に独立して形成された複数の電極チップが含まれていることが好ましい。
【００１７】
また、請求項５に記載されているように、上記測定電極が上記エレクトレット誘電体膜のほぼ半径に相当する長さを有するバー状電極体からなり、上記バー状電極体には所定の分解能をもって電気的に独立して形成された複数の電極チップが含まれていてもよい。
【００１８】
本発明によるエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法は、請求項６に記載されているように、上記マイクロホンユニットの口径が２０ｍｍを超える大きさである場合に好ましく適用される。
【００１９】
また、請求項７に記載されているように、上記エレクトレット誘電体膜に存在する最大表面電圧と最小表面電圧との比と、あらかじめ設定されている基準値とを比較して、帯電状態の良否を判定する判定ステップをさらに備えることができ、その場合、請求項８に記載されているように、上記判定ステップで用いる上記基準値を１０％とすることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、表面電位計が備える測定電極を、コンデンサ要素に一体に含まれているエレクトレット誘電体膜のほぼ半径相当の大きさにするとともに、その測定電極の中心とエレクトレット誘電体膜の中心とをエレクトレット誘電体膜の半径のほぼ１／２だけ相対的にずらした状態で、測定電極をエレクトレット誘電体膜の半径方向に沿って配置し、測定電極とエレクトレット誘電体膜のいずれか一方を円運動させるだけで、エレクトレット誘電体膜に存在する部分電荷を簡単かつ正確に測定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、図１ないし図４により、本発明の実施形態について説明する。図１は本発明によるエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法を説明するための模式図，図２は本発明で用いられる測定電極を示す平面図，図３は高分解能の好ましい測定電極を示す平面図，図４は本発明によって測定されたエレクトレットボードの表面電圧の偏り状態を模式的に示す電圧分布図である。
【００２２】
図１に、本発明の実施形態として、バックエレクトレット型の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットに用いられるエレクトレットボード１０の表面電圧を測定する状態を示す。エレクトレットボード１０は、固定極１１の図示しない振動板と対向する側の面にエレクトレット誘電体膜１２を有する電極板である。
【００２３】
固定極１１は、例えばアルミニウムや黄銅合金などの金属板からなり、一方のコンデンサ要素として、他方のコンデンサ要素である上記振動板とともに一種のコンデンサを形成し、音波による振動板の変位を電気信号に変換する。
【００２４】
エレクトレット誘電体膜１２には、例えばコロナ放電などにより直流の高電圧が印加されると分極化し、その電圧除去後においても分極化が残存するＦＥＰ（フロロエチレンポリマー）などのエレクトレット材が用いられる。単一指向性であるため、エレクトレットボード１０には、図示しない後部音響端子からの音波を上記振動板の背面に作用させるための複数の音孔１０ａが穿設されている。
【００２５】
この実施形態において、エレクトレットボード１０は合成樹脂製の絶縁座１３に取り付けられた状態で測定に供される。絶縁座１３の中心位置には、固定極１１と電気的に接続される電極引出用のロッド端子１４が植設されている。通常、エレクトレット誘電体膜１２の分極化処理は、そのエッジ部分に電荷が集中しないように、エレクトレットボード１０を絶縁座１３に取り付けた状態で行われる。
【００２６】
エレクトレット誘電体膜１２の表面電圧を測定するため、表面電位計２０を用いる。表面電位計２０は市販されているものであってよいが、本発明では、表面電位計２０の測定電極２１に、エレクトレットボード１０（エレクトレット誘電体膜１２）よりも小さくて、その半径Ｒの領域をカバーする電極体が用いられる。
【００２７】
このような測定電極２１として、図２（ａ）に示すように、直径がエレクトレットボード１０のほぼ半径Ｒに相当する大きさである円板状電極体２１０、もしくは図２（ｂ）に示すように、エレクトレットボード１０のほぼ半径Ｒに相当する長さを有するバー状電極体２２０を例示することができる。
【００２８】
円板状電極体２１０を用いる場合には、図１に示すように、エレクトレットボード１０の中心軸ＣＬ１に対して円板状電極体２１０の中心軸ＣＬ２をエレクトレットボード１０の半径Ｒのほぼ１／２だけずらして、円板状電極体２１０を非接触でエレクトレットボード１０のエレクトレット誘電体膜１２に対向的に配置する。
【００２９】
また、バー状電極体２２０を用いる場合にも、その中心軸ＣＬ２をエレクトレットボード１０の中心軸ＣＬ１に対してエレクトレットボード１０の半径Ｒのほぼ１／２だけずらして、バー状電極体２２０をエレクトレットボード１０の半径Ｒに沿ってエレクトレット誘電体膜１２に非接触で対向的に配置する。
【００３０】
このように、エレクトレットボード１０に対して測定電極２１（２１０，２２０）を偏心させた状態で、図示しないモータにより、絶縁座１３を介してエレクトレットボード１０をその中心軸ＣＬ１を中心として少なくとも３６０゜回転させる。
【００３１】
上記した例とは反対に、エレクトレットボード１０を回転させずに非回転として、測定電極２１（２１０，２２０）側をエレクトレットボード１０の中心軸ＣＬ１を中心として旋回（公転）させるようにしてもよい。
【００３２】
これにより、エレクトレット誘電体膜１２のほぼ全面が測定電極２１（２１０，２２０）によってスキャンされ、所定の回転角ごとに測定電圧を図示しないプリンタやディスプレイなどの表示手段に表示させることにより、エレクトレット誘電体膜１２の部分電荷による表面電圧の分布状態を知ることができる。なお、測定電圧を表面電位計２０の図示しないメモリに記憶させることもできる。
【００３３】
上記実施形態では、円板状電極体２１０もしくはバー状電極体２２０の表面積単位でエレクトレット誘電体膜１２の表面電圧が測定されるため、円板状電極体２１０よりも表面積が小さいバー状電極体２２０の方が分解能的に好ましいが、いずれの測定電極２１０，２２０においても、より分解能を高めるには次のようにすればよい。
【００３４】
すなわち、円板状電極体２１０の場合には、図３（ａ）に示すように、その内部に例えばマトリクス状に区切られ電気的に独立するように形成された複数の電極チップ２１１を含ませ、また、バー状電極体２２０の場合には、図３（ｂ）に示すように、その長さ方向に電気的に独立した複数の電極チップ２２１を形成し、これら各電極チップ２１１，２２１にて測定されたエレクトレット誘電体膜１２の表面電圧を表面電位計２０に与えるようにすればよい。
【００３５】
このように測定の分解能を高めて、マイクロホンユニット口径が３２ｍｍの単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンユニットに適用されるエレクトレット誘電体膜１２の表面電圧を測定した表面電圧の測定例を図４に示す。
【００３６】
さらに、本発明においては、表面電位計２０に帯電状態の良否を判定する判定ステップを備える。この判定ステップは、表面電圧の測定後に実行されるもので、最大表面電圧と最小表面電圧との比（Ｖｍａｘ／Ｖｍｉｎ）を見る。
【００３７】
すなわち、口径が２０ｍｍを超える大きさのマイクロホンユニットの場合、上記の比（Ｖｍａｘ／Ｖｍｉｎ）が、基準値としての１０％以内であるときには周波数応答に不具合が発生しないため、上記の比（Ｖｍａｘ／Ｖｍｉｎ）が１０％以内である場合、良品と判定する。なお、マイクロホンのグレードに応じて上記基準値を任意に設定することができるが、上記基準値に対して例えば上限閾値と下限閾値とを設定することにより、マイクロホンユニット自体の性能のバラツキを管理することができる。
【００３８】
また、部分電荷がエレクトレット誘電体膜１２の軸中心に対称に分布しているとき、例えばＸ，Ｙ座標軸の第１象限と第３象限とで対称、かつ、第２象限と第４象限とで対称であるような場合には、部分電荷に基づく表面電圧の偏りによる問題は発生しないため、上記判定ステップでは、上記の比（Ｖｍａｘ／Ｖｍｉｎ）が上記基準値を超える場合でも、部分電荷がエレクトレット誘電体膜１２の軸中心に対称に分布しているときには良品と判定する。
【００３９】
以上、バックエレクトレット型コンデンサマイクロホンユニットに適用されるエレクトレットボードの測定例に基づいて本発明を説明したが、本発明は、膜エレクトレット型コンデンサマイクロホンユニットに適用される振動板についても、上記と同様にして、その表面電圧を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明によるエレクトレット誘電体膜の表面電圧測定方法を説明するための模式図。
【図２】（ａ）本発明で測定電極として用いられる円盤状電極体を示す平面図，（ｂ）本発明で測定電極として用いられるバー状電極体を示す平面図。
【図３】（ａ）高分解能とした円盤状電極体を示す平面図，（ｂ）高分解能としたバー状電極体を示す平面図。
【図４】本発明で測定されたエレクトレット誘電体膜の表面電圧の測定例を示す図。
【図５】単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、部分電荷の偏りがない場合の周波数応答を示すグラフ。
【図６】単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、部分電荷の偏りがある場合の周波数応答を示すグラフ。
【図７】単一指向性エレクトレットコンデンサマイクロホンにおいて、部分電荷の偏りがある場合の周波数応答を示す別のグラフ。
【符号の説明】
【００４１】
１０  エレクトレットボード
１１  固定極
１２  エレクトレット誘電体膜
１３  絶縁座
１４  電極引出用のロッド端子
２０  表面電位計
２１  測定電極
２１０  円板状電極体
２２０  バー状電極体
２１１，２２１  電極チップ
【図１】
0004663532.tif 000002
【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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