(57)【要約】【課題】静電型の電気音響変換器の固定極と振動体との間の距離を一定に保つ。【解決手段】静電型電気音響変換器は、固定極２０Ｕと固定極２０Ｌとの間に振動体１０を有する。振動体１０は、固定極２０Ｕ及び固定極２０Ｌに対して固着部３０により固着される。固着部３０は、接着剤が固化した固化部３１と、複数の粒子３２で形成されている。粒子３２は、絶縁性を有するガラスの球体であり、複数の粒子３２の直径は、均一となっている。粒子３２の直径は、均一であるため、振動体１０から固定極２０Ｕまでの距離は、粒子３２の直径と同じとなり、振動体１０から固定極２０Ｌまでの距離も、粒子３２の直径と同じとなる。複数の固着部３０において、固定極２０Ｕ、２０Ｌから振動体１０までの距離が粒子３２の直径と同じとなるため、固定極２０Ｕ、２０Ｌから振動体１０までの距離のばらつきを抑えることができる。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
対向する振動体との間に静電容量を形成する固定極であって、
粒子を含み、前記振動体と固着する固着部を有し、
前記粒子を挟んで当該振動体と当該固定極が対向する
固定極。
【請求項２】
前記粒子は絶縁体である請求項１に記載の固定極。
【請求項３】
前記振動体の周縁部に接する前記粒子の径が、前記振動体の中央部に接する前記粒子の径と異なること
を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の固定極。
【請求項４】
振動体と、
前記振動体に対向する固定極と、
を有し、
前記振動体又は前記固定極は、粒子を含む固着部で固着され、
前記粒子を挟んで前記振動体と前記固定極が対向する
電気音響変換器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電型の電気音響変換器及び静電型の電気音響変換器に用いる固定極に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、振動体に対向する電極と振動体との間に隙間を確保するため、電極と振動体との間にスペーサを配置することが開示されている。また、特許文献２には、振動体に対向する電極と振動体との間に不織布を配置することにより、振動体を電極から距離を置いて配置することが開示されている。特許文献１、２の発明によれば、振動体を電極から離し、振動体を挟んで対向する電極の間で振動体を振動させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０７７６６３号公報
【特許文献２】特開２０１２−０２３５５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スペーサや不織布を振動体と電極との間に配置する際には、接着剤を用いて各部材を接着することとなる。しかしながら、不織布を配置する場合、不織布の撓みや厚さのばらつき、接着剤の厚さのばらつきなどが生じた場合には、振動体と電極との間の距離を一定に保つことができず、この距離がばらつくこととなる。また、特許文献１の発明のように、電極と振動体との間に枠型のスペーサを配置した場合、スペーサが配置された部分は、スペーサの厚さで電極と振動体との距離が規定されるが、中央部分は、スペーサがないため、振動体の中央部分に弛みが生じた場合には、振動体と電極との間の距離がばらつくこととなる。
【０００５】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、静電型の電気音響変換器の固定極と振動体との間の距離を一定に保つ技術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】
【０００６】
本発明は、対向する振動体との間に静電容量を形成する固定極であって、粒子を含み、前記振動体と固着する固着部を有し、前記粒子を挟んで当該振動体と当該固定極が対向する固定極を提供する。
また、本発明は、振動体と、前記振動体に対向する固定極と、を有し、前記振動体又は前記固定極は、粒子を含む固着部で固着され、前記粒子を挟んで前記振動体と前記固定極が対向する電気音響変換器を提供する。
【０００７】
本発明においては、前記粒子は絶縁体である構成としてもよい。
また、本発明においては、前記振動体の周縁部に接する前記粒子の径が、前記振動体の中央部に接する前記粒子の径と異なる構成としてもよい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、静電型の電気音響変換器の固定極と振動体との間の距離を一定に保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電型電気音響変換器１の外観図。
【図２】静電型電気音響変換器１の分解図。
【図３】図１のＡ−Ａ線断面図。
【図４】静電型電気音響変換器１の断面の拡大図。
【図５】振動体１０において接着剤が塗布される位置の一例を示した図。
【図６】静電型電気音響変換器１に係る電気的構成を示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
［実施形態］
図１は、本発明の一実施形態に係る静電型電気音響変換器１の外観図、図２は、静電型電気音響変換器１の分解図である。また、図３は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図４は、静電型電気音響変換器１の断面を拡大した図である。図においては、直交するＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸で方向を示しており、静電型電気音響変換器１を正面側から図１の矢印Ｂ方向へ見たときの左右方向をＸ軸の方向、前後方向をＹ軸の方向、高さ（上下）方向をＺ軸の方向としている。また、図中、「○」の中に「●」が記載されたものは図面の裏から表に向かう矢印を意味するものとする。また、図中、「○」の中に「×」が記載されたものは図面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。なお、図中の各部材の寸法は、各部材の形状や位置関係を容易に理解できるように実際の寸法とは異ならせてある。
【００１１】
静電型電気音響変換器１は、振動体１０、固定極２０Ｕ、固定極２０Ｌ及び複数の固着部３０が上下方向に積層されて構成されている。複数の固着部３０がないところは、振動板１０と、固定極２０Ｕ及び固定極２０Ｌとの間に、それぞれ振動板１０が振動可能な空間が形成されている。なお、本実施形態においては、固定極２０Ｕと固定極２０Ｌの構成は同じである。このため、固定極２０Ｕと固定極２０Ｌを区別する必要が特に無い場合は、符号の末尾の「Ｌ」及び「Ｕ」などの記載を省略する。
【００１２】
上方向から見て矩形の振動体１０は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate：ポリエチレンテレフタレート）またはＰＰ（polypropylene：ポリプロピレン）などの絶縁性及び柔軟性を有する合成樹脂のフィルム（絶縁層）を基材とし、フィルムの一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（導電層）を形成した構成となっている。
【００１３】
固定極２０は、ＰＥＴまたはＰＰなどの絶縁性を有する合成樹脂のシート（絶縁層）の一方の面に導電性のある金属を蒸着して導電膜（導電層）を形成したものであり、上方向から見て矩形の形状となっている。固定極２０は、表面から裏面に貫通する孔を複数有しており、空気及び音波の通過が可能となっている。なお、図面においては、この孔の図示を省略している。固定極２０Ｕは、絶縁層が下側となり、固定極２０Ｌは、絶縁層が上側となる。
本実施形態においては、固定極２０は、合成樹脂のシートに金属を蒸着した構成となっているが、絶縁性を有する合成樹脂のシートで導電性を有する金属膜を挟み、表面から裏面に貫通する複数の孔を設けた構成であってもよい。また、固定極２０は、導電性を有する金属膜を紙で挟み、表面から裏面に貫通する複数の孔を設けた構成であってもよい。
【００１４】
固着部３０は、振動体１０と固定極２０を互いに固着させる層である。複数の固着部３０の各々は、接着剤が固化した固化部３１と、絶縁性を有する複数の粒子３２で形成されている。粒子３２は、本実施形態においては、絶縁性を有するガラスの球体であり、複数の粒子３２の直径は、均一となっている。なお、複数の粒子３２の直径は、同一ではなく所定の公差の範囲内であればよい。
【００１５】
振動体１０と固定極２０とを固着させる際には、固定極２０Ｌの上側の面には、粒子３２が混ぜられた接着剤が図５に示したように、上方向から見て左右方向及び前後方向へ予め定められた距離をおいて円形に塗布される。また、固定極２０Ｕの下側の面にも、振動体１０を介して固定極２０Ｌの固着部３０と対向する位置に、固定極２０Ｌと同様に粒子３２が混ぜられた接着剤が塗布される。なお、図５においては、前述した表面から裏面に貫通する複数の孔の図示を省略している。
【００１６】
接着剤が塗布された固定極２０Ｕと固定極２０Ｌで振動体１０を挟み、定盤上で上方向から圧力を加えると、固定極２０Ｕと固定極２０Ｌが粒子３２に接する。接着剤に含まれる粒子３２の直径は、均一であるため、振動体１０から固定極２０Ｕまでの距離は、粒子３２の直径と同じとなり、振動体１０から固定極２０Ｌまでの距離も、粒子３２の直径と同じとなる。そして、この接着剤が固化すると、固化部３１が形成され、振動体１０に対して固定極２０Ｕ及び固定極２０Ｌが固着される。振動体１０において接着剤が付着しなかった部分には、空気の層が形成され、この空気の層を挟んで、振動体１０は固定極２０Ｕ及び固定極２０Ｌと対向する。これにより、振動体１０は、上下方向への振動が可能に保持される。
【００１７】
次に、静電型電気音響変換器１に係る電気的構成について説明する。図６に示したように、静電型電気音響変換器１には、音を表す音響信号が入力されるアンプ部１３０、変圧器１１０、振動体１０に対して直流バイアスを与えるバイアス電源１２０を備えた駆動回路１００が接続される。
固定極２０Ｕは、変圧器１１０の二次側の端子Ｔ１に接続され、固定極２０Ｌは、変圧器１１０の二次側の他方の端子Ｔ２に接続される。また、振動体１０は、抵抗器Ｒ１を介してバイアス電源１２０に接続される。変圧器１１０の中点の端子Ｔ３は、抵抗器Ｒ２を介して駆動回路１００の基準電位であるグランドＧＮＤに接続される。
アンプ部１３０には音響信号が入力される。アンプ部１３０は、入力された音響信号を増幅し、増幅された音響信号を出力する。アンプ部１３０は、音響信号を出力する端子ＴＡ１、ＴＡ２を有しており、端子ＴＡ１は、抵抗器Ｒ３を介して変圧器１１０の一次側の端子Ｔ４に接続され、端子ＴＡ２は、抵抗器Ｒ４を介して変圧器１１０の一次側の他方の端子Ｔ５に接続されている。
【００１８】
アンプ部１３０に交流の音響信号が入力されると、入力された音響信号が増幅されて変圧器１１０の一次側に供給される。そして、変圧器１１０で昇圧された音響信号が固定極２０に供給され、固定極２０Ｕと固定極２０Ｌとの間に電位差が生じると、固定極２０Ｕと固定極２０Ｌとの間にある振動体１０には、固定極２０Ｕと固定極２０Ｌのいずれかの側へ引き寄せられるような静電力が働く。
【００１９】
具体的には、端子Ｔ２から出力される第２音響信号は、端子Ｔ１から出力される第１音響信号とは信号の極性が逆となる。端子Ｔ１から極性がプラスの音響信号が出力され、端子Ｔ２から極性がマイナスの音響信号が出力されると、固定極２０Ｕにはプラスの電圧が印加され、固定極２０Ｌにはマイナスの電圧が印加される。振動体１０にはバイアス電源１２０によりプラスの電圧が印加されているため、振動体１０は、プラスの電圧が印加されている固定極２０Ｕとの間の静電引力が弱まる一方、マイナスの電圧が印加されている固定極２０Ｌとの間の静電引力が強まる。振動体１０において固着部３０に接していない部分は、振動体１０に加わる静電引力の差に応じて固定極２０Ｌ側に吸引力が働き、固定極２０Ｌ側（下方向）へ変位する。
【００２０】
また、端子Ｔ１から極性がマイナスの第１音響信号が出力され、端子Ｔ２から極性がプラスの第２音響信号が出力されると、固定極２０Ｕにはマイナスの電圧が印加され、固定極２０Ｌにはプラスの電圧が印加される。振動体１０にはバイアス電源１２０によりプラスの電圧が印加されているため、振動体１０は、プラスの電圧が印加されている固定極２０Ｌとの間の静電引力が弱まる一方、マイナスの電圧が印加されている固定極２０Ｕとの間の静電引力が強まる。振動体１０において固着部３０に接していない部分は、振動体１０に加わる静電引力の差に応じて固定極２０Ｕ側に吸引力が働き、固定極２０Ｕ側（上方向）へ変位する。
【００２１】
このように、振動体１０が音響信号に応じて上方向又は下方向に変位し(撓み)、その変位方向が逐次変わることによって振動となり、その振動状態（振動数、振幅、位相）に応じた音波が振動体１０から発生する。発生した音波は、音響透過性を有する固定極２０を通過して静電型電気音響変換器１の外部に音として放射される。
【００２２】
本実施形態によれば、振動体１０と固定極２０が粒子３２に接しており、複数の固着部３０において、固定極２０から振動体１０までの距離が粒子３２の直径と同じに形成されるため、固定極２０から振動体１０までの距離を、固定極２０及び振動体１０の全体に亘って一定に保つことができる。
【００２３】
［変形例］
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されることなく、他の様々な形態で実施可能である。例えば、上述の実施形態を以下のように変形して本発明を実施してもよい。なお、上述した実施形態及び以下の変形例は、各々を組み合わせてもよい。
【００２４】
上述した実施形態においては、複数の固着部３０に含まれる粒子３２の直径は、それぞれ同じ直径となっているが、この構成に限定されるものではなく、位置によって粒子３２の直径が異なるようにしてもよい。例えば、振動体１０の周縁部から中央部に向かうにつれて、振動体１０に塗布する接着剤に含める粒子３２の直径を小さくするようにしてもよい。この構成によれば、振動体１０の周縁部においては、振動体１０から固定極２０までの距離が長くなり、振動体１０の周縁部の振幅が中央部に対して小さくなるため、周縁部から放射される音の音圧が中央部から放射される音の音圧より低くなり、指向特性におけるサイドローブを抑えることができる。
【００２５】
上述した実施形態においては、粒子３２は、球体であるが、粒子３２の形状は球体に限定されるものではなく、例えば、楕円体であってもよい。粒子３２を楕円体とする場合、接着剤に粒子３２を混ぜる際には、楕円体の長軸が固定極２０に対して垂直とならないようにする。また、粒子３２は、略正四面体や略立方体であって、頂点を曲面に加工した形状などであってもよい。要するに、振動体１０に固定極２０を押し付けたときに粒子３２が上下方向に重ならず、各粒子３２が一定の高さに形成される形状であれば、他の形状の粒子であってもよい。
【００２６】
上述した実施形態においては、固定極２０の絶縁層及び振動体１０の絶縁層を透明な合成樹脂とし、固定極２０の導電層及び振動体１０の導電層を酸化インジウムスズなどの透明で導電性を有する金属として、固定極２０及び振動体１０を透明にしてもよい。
【００２７】
上述した実施形態においては、固定極２０Ｕの下面側、固定極２０Ｌの上面側、振動体１０の表面及び裏面が絶縁されている構成の場合、導電性を有する材料で粒子３２を形成してもよい。
【００２８】
上述した実施形態においては、粒子３２を混ぜた接着剤を振動体１０に塗布し、振動体１０と固定極２０とを固着させているが、振動体１０に接着剤を塗布した後に、塗布された接着剤に粒子３２を散布して固着部３０を形成してもよく、また、振動体１０に粒子３２を散布した後に、接着剤を塗布して固着部３０を形成してもよい。
【００２９】
上述した実施形態では、静電型電気音響変換器１は、振動体１０を一対の固定極２０で挟むプッシュプルの構成となっているが、静電型電気音響変換器１の構成は、この構成に限定されるものではない。例えば、固定極２０Ｕ又は固定極２０Ｌの一方を有しない、シングル型の構成であってもよい。
【００３０】
上述した実施形態においては、粒子３２を含む接着剤を固定極２０に塗布し、固定極２０と振動体１０とを固着させているが、固定極２０と振動体１０とを固着させる構成は、この構成に限定されるものではない。例えば、静電型電気音響変換器１を製造する際には、振動体１０の表面及び裏面において、粒子３２が混ぜられた接着剤を、上方向から見て左右方向及び前後方向へ予め定められた距離をおいて円形に塗布し、接着剤が塗布された振動体１０に対して固定極２０を定盤上で押し付け、固定極２０と振動体１０とを固着させてもよい。
【００３１】
上述した実施形態又は変形例においては、接着剤が塗布される円形の部分は、固定極２０又は振動体１０において、複数行及び複数列で並んでいるが、接着剤を塗布する部分は、これらの部分に限定されるものではなく、例えば、固定極２０又は振動体１０において、接着剤を格子状に塗布してもよい。また、接着剤が塗布される円形の部分を、固定極２０又は振動体１０において、複数行及び複数列で並べる場合、隣り合う円形の部分までの距離が、位置に応じて又は方向に応じて異なる構成であってもよい。
【００３２】
上述した実施形態においては、接着剤で固定極２０と振動体１０とを固着させているが、固定極２０と振動体１０とを固着させる方法は、接着剤に限定されるものではない。
例えば、粒子３２を含む合成樹脂を振動体１０と固定極２０との間に配置し、粒子３２を含む合成樹脂を加熱して合成樹脂を溶かし、振動体１０と固定極２０とを固着させてもよい。
また、紫外線で硬化する樹脂に粒子３２を含めて振動体１０に塗布し、振動体１０に固定極２０を押し付けた後、紫外線を照射して樹脂を硬化させ、振動体１０と固定極２０とを固着させてもよい。
また、合成樹脂でコーティングされた粒子３２を振動体１０上に配置し、振動体１０に対して固定極２０を押し付けて粒子３２を加圧すると共に、粒子３２を加熱し、コーティングされた樹脂を溶かすことにより、振動体１０と固定極２０とを固着させるようにしてもよい。
【００３３】
上述した実施形態の静電型電気音響変換器１は、音を放音するスピーカとして動作するが、上述した実施形態や変形例の構成は、電気音響変換器であるマイクロホンに適用することも可能である。本発明をスピーカとして動作させる場合、図６に示した回路を用いることができる。静電型電気音響変換器１をマイクロホンとして用いる場合、駆動回路１００においては、アンプ部１３０に入出力される信号の方向がスピーカとして使用する場合と反対となる。静電型電気音響変換器１の外部で音波が発生した場合、静電型電気音響変換器１に到達した音波によって振動体１０が振動する。振動体１０が振動した場合、固定極２０の電位が変化する。この固定極２０の電位の変化は、振動体１０の振動の変位に対応しており、音響信号として端子Ｔ１及び端子Ｔ２を介して変圧器１１０に供給されることになる。そして、変圧器１１０は、この音響信号を変圧してアンプ部１３０に入力し、アンプ部１３０は、この音響信号を増幅して図示せぬスピーカやコンピュータなどに出力することになる。
【符号の説明】
【００３４】
１…静電型電気音響変換器、１０…振動体、２０、２０Ｕ、２０Ｌ…固定極、３０…固着部、３１…固化部、３２…粒子、１００…駆動回路、１１０…変圧器、１２０…バイアス電源、１３０…アンプ部
【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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