(57)【要約】【課題】振動体と電極との接触を防ぎつつ、振動体をリニアに変位させる。【解決手段】クッション材４０Ｌの起毛された面が振動体１０に接触しており、また、クッション材４０Ｕの起毛された面が振動体１０に接触している。振動体１０が電極２０Ｌの方向に変位する際には、クッション材４０Ｌの起毛層４１Ｌは振動体１０の変位により圧縮され、一方、クッション材４０Ｕの起毛層４１Ｕは膨張する。クッション材の表面は一様に起毛されており、起毛層４１Ｌ，４１Ｕは弾性を有しているため、起毛層４１Ｌ，４１Ｕの部分が元の形状に戻ろうとする力は、クッション材の面内でばらつきがなく均等となる。弾性がクッション材の面内で均等であると、振動体１０が静電力で変位した時においては振動体１０の変位のばらつきが生じないため、音響信号を入力した時に音響信号が正しく再生されることとなる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する第１電極と、
導電性を有し前記第１電極に対向して離間配置された第２電極と、
導電性を有し、前記第１電極と前記第２電極との間において前記第１電極および前記第２電極と離間して配置された振動体と、
絶縁性、弾性および音響透過性を有するシート状の繊維集合体であって、前記振動体と前記第１電極との間に配置されて前記振動体と前記第１電極とに接触し、シート状の表面の少なくとも一方が起毛された第１繊維集合体と、
絶縁性、弾性および音響透過性を有するシート状の繊維集合体であって、前記振動体と前記第２電極との間に配置されて前記振動体と前記第２電極に接触し、シート状の表面の少なくとも一方が起毛された第２繊維集合体と
を有する静電型スピーカ。
【請求項２】
前記第１繊維集合体は起毛部分が圧縮されて前記第１電極と前記振動体との間に配置されており、前記第２繊維集合体は起毛部分が圧縮されて前記第２電極と前記振動体との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の静電型スピーカ。
【請求項３】
前記第１繊維集合体と前記第２繊維集合体はシート状の両面が起毛されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電型スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電型スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
静電型スピーカは、間隔を開けて向かい合う２枚の平行平面電極と、この２枚の電極の間に挿入された導電性を有するシート状の振動体とから構成されており、振動体に所定のバイアス電圧を印加しておき、電極に印加する電圧を変化させると、振動体に作用する静電力が変化し、これにより振動体が変位する。この印加電圧を入力される音響信号に応じて変化させれば、それに応じて振動体は変位を繰り返し（すなわち振動し）、音響信号に応じた音響波が振動体から発生する。そして、発生した音響波は、平面電極に空けられた孔を通り抜けて外部へ放射される。
【０００３】
ところで、このような静電型スピーカの振動体に作用する静電力の大きさは、振動体と平面電極との間の距離に関係があり、振動体を感度を良く振動させるためには振動体と平面電極との間隔を狭くすればよい。しかしながら、振動体と平面電極との間の距離を狭くすると、振動体と平面電極とが接触する虞がある。
そこで、振動体と平面電極との接触を避ける構成を備えた静電型スピーカとして、非特許文献１に開示された静電型スピーカがある。この静電型スピーカは、振動体の周縁部を拘束しないテンションレス構造とし、ポリエステルを不織布状にしたエステルウールで振動体を挟んで平面電極の間に支持している。この構成によれば、振動体は平面電極の間において一定の位置に支持されて平面電極と接触することがない。
【０００４】
【非特許文献１】岡崎正倫、外４名、「全帯域でピストン振動する振動板を持つコンデンサスピーカとその応用」、日本音響学会２００４年度秋季研究発表会講演論文集、日本音響学会、平成１６年９月、ｐ．５６３−５６４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献１に開示された静電型スピーカにおいては、振動体を支持するエステルウールは弾性を有しており、静電力を受けて振動体が変位すると圧縮されて変形する。変形したエステルウールは弾性により元の形状に戻ろうとするが、シート状にされたエステルウールにおいては繊維の体積密度が必ずしも均一ではないため、元に戻ろうとする力、即ち、振動体に与える力にばらつきが生じることとなる。エステルウールから振動体に与える力にばらつきがあると、振動体の変位にばらつきが生じてしまい、音響信号を入力した時に音響信号が正しく再生されず、また、音響信号が入力されていない状態においても振動体を電極間の中心位置に保持することができないため音響特性に歪みが増えることとなる。また、振動体と平面電極との間隔を狭くして振動体の感度を良くするためにエステルウールを薄くすると、振動体を同じ量だけ変位させるのに要する力がエステルウールが厚い場合と比較して大きくなり、振動体がリニアに変位しなくなってしまう。
【０００６】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、振動体と電極との接触を防ぎつつ、振動体をリニアに変位させる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】
【０００７】
上述した課題を解決するために本発明は、導電性を有する第１電極と、導電性を有し前記第１電極に対向して離間配置された第２電極と、導電性を有し、前記第１電極と前記第２電極との間において前記第１電極および前記第２電極と離間して配置された振動体と、絶縁性、弾性および音響透過性を有するシート状の繊維集合体であって、前記振動体と前記第１電極との間に配置されて前記振動体と前記第１電極とに接触し、シート状の表面の少なくとも一方が起毛された第１繊維集合体と、絶縁性、弾性および音響透過性を有するシート状の繊維集合体であって、前記振動体と前記第２電極との間に配置されて前記振動体と前記第２電極に接触し、シート状の表面の少なくとも一方が起毛された第２繊維集合体とを有する静電型スピーカを提供する。
【０００８】
本発明においては、前記第１繊維集合体は起毛部分が圧縮されて前記第１電極と前記振動体との間に配置されており、前記第２繊維集合体は起毛部分が圧縮されて前記第２電極と前記振動体との間に配置されていてもよい。
また、本発明においては、前記第１繊維集合体と前記第２繊維集合体はシート状の両面が起毛されていてもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、振動体と電極との接触を防ぎつつ、振動体をリニアに変位させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の外観を模式的に示した図、図２は静電型スピーカ１の断面図である。図に示したように、この静電型スピーカ１は振動体１０、電極２０Ｕ，２０Ｌ、スペーサ３０Ｕ，３０Ｌ、クッション材４０Ｕ，４０Ｌとを有している。なお、本実施形態においては、電極２０Ｕ，２０Ｌの構成は同じであるため、両者を区別する必要が特に無い場合は「Ｌ」および「Ｕ」の記載を省略する。また、スペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌの構成は同じであり、クッション材４０Ｕとクッション材４０Ｌの構成も同じであるため、これらの部材についても両者を区別する必要が特に無い場合は「Ｌ」および「Ｕ」の記載を省略する。また、図中の振動体、電極等の各構成要素の寸法は、構成要素の形状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り、図中で「○」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。
【００１１】
（静電型スピーカ１の各部の構成）
まず、静電型スピーカ１を構成する各部について説明する。振動体１０は、例えば、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰ（polypropylene、ポリプロピレン）などのフィルムに、金属膜を蒸着あるいは導電性塗料を塗布したものであり、その厚さは、数μｍ〜数十μｍ程度の厚さとなっている。
【００１２】
スペーサ３０は、絶縁体で形成されており、その形状は矩形の枠の形状となっている。なお、本実施形態においては、スペーサ３０のＸ方向およびＹ方向の長さと、電極２０のＸ方向およびＹ方向の長さは同じとなっている。また、スペーサ３０Ｕとスペーサ３０ＬのＺ方向の高さは、いずれも同じとなっている。
【００１３】
電極２０は、矩形で板状に形成されており導電性を有している。また、電極２０においては、音響透過性を確保するために、電極２０の表面から裏面に貫通する貫通孔２１が所定間隔で複数設けられている。なお、本実施形態においては、電極２０のＸ方向およびＹ方向の長さと、振動体１０のＸ方向およびＹ方向の長さは同じとなっている。
【００１４】
クッション材４０は、一方の面を起毛された絶縁性を有するシート状の不織布（繊維が集合した繊維集合体）であり、その形状は矩形となっている。クッション材４０においては、不織布を構成する繊維の間を空気が通過できるため、音響透過性が確保されている。また、クッション材４０は、Ｚ方向に圧縮されると起毛された繊維が変形して厚さが薄くなり、Ｚ方向への圧縮力が取り除かれると変形した繊維が元の形状に戻る。つまり、クッション材４０は弾性を有しており、外からの力に応じて変形する。
なお、クッション材４０となる不織布は、長繊維タイプのものであって目付重量は５０ｇ以下、厚さは０．３ｍｍ以下、長手方向の引張り強度は５０［Ｎ／５０ｍｍ］以上であるのが好ましく、起毛方法としてはエメリー起毛による方法が好ましい。
【００１５】
（静電型スピーカ１の構造）
次に静電型スピーカ１の構造について説明する。静電型スピーカ１においては、振動体１０の周縁部がスペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌとの間に張力が掛からない、所謂テンションレスの状態で挟まれている。また、静電型スピーカ１においては、電極２０Ｕはスペーサ３０Ｕに固定され、電極２０Ｌはスペーサ３０Ｌに固定されている。
そして、枠形のスペーサ３０Ｌの内側には振動体１０と電極２０Ｌとに挟まれてクッション材４０Ｌが配置されており、クッション材４０Ｌの起毛された面が振動体１０に接触している。また、枠形のスペーサ３０Ｕの内側には振動体１０と電極２０Ｕとに挟まれてクッション材４０Ｕが配置されており、クッション材４０Ｕの起毛された面が振動体１０に接触している。
なお、起毛によりけばだっているクッション材４０の厚みは、振動体１０と電極２０との間に配置される前においてはスペーサ３０の厚みより厚く、クッション材４０は、振動体１０と電極２０との間に配置されると起毛された部分が若干圧縮された状態となる。
【００１６】
（静電型スピーカ１の電気的構成）
次に、静電型スピーカ１の電気的構成について説明する。図２に示したように、静電型スピーカ１は変圧器５０、外部から音響信号が入力される入力部６０、振動体１０に対して直流バイアスを与えるバイアス電源７０とを備えている。そしてバイアス電源７０は、振動体１０と、変圧器５０の出力側の中点と接続されており、２つの電極２０はそれぞれ変圧器５０の出力側の一端および他端に接続されている。この構成においては、入力部６０に音響信号が入力されると入力された音響信号に応じた電圧が電極２０および振動体１０にそれぞれ印加される。
【００１７】
（静電型スピーカ１の動作）
次に、静電型スピーカ１の動作について説明する。
入力部６０に入力された音響信号が変圧器５０に供給され、変圧器５０から印加される電圧によって対向する電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間に電位差が生じると、振動体１０を図中のＺ方向側またはＺ方向と反対の方向（−Ｚ方向）側へ引き寄せる静電力が振動体１０に働く。
【００１８】
例えば、入力部６０に音響信号が入力され、電極２０Ｕにプラスの電圧が印加され、電極２０Ｌにマイナスの電圧が印加されると、振動体１０にはバイアス電源７０によりプラスの電圧が印加されているため、振動体１０において電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間にある部分は、プラスの電圧が印加されている電極２０Ｕと反発する一方、マイナスの電圧が印加されている電極２０Ｌに吸引されて電極２０Ｌ側へ変位する。
【００１９】
振動体１０が電極２０Ｌの方向に変位する際には、図３に示したようにクッション材４０Ｌにおいて起毛によりけばだった繊維の層（起毛層４１Ｌ）は振動体１０の変位により圧縮され、一方、クッション材４０Ｕにおいて起毛によりけばだった繊維の層（起毛層４１Ｕ）は膨張する。
クッション材４０の表面は一様に起毛されており、起毛層４１Ｌ，４１Ｕは弾性を有しているため、起毛層４１Ｌ，４１Ｕの部分が元の形状に戻ろうとする力は、クッション材４０の面内でばらつきがなく均等となる。このようにクッション材４０の弾性がクッション材４０の面内で均等であると、振動体１０が静電力で変位した時においては、エステルウールで振動体１０を支持したときのように振動体１０の変位のばらつきが生じないため、音響信号を入力した時に音響信号が正しく再生されることとなる。
【００２０】
次に入力部６０に音響信号が入力され、電極２０Ｕにマイナスの電圧が印加され、電極２０Ｌにプラスの電圧が印加されると、振動体１０はプラスの電圧が印加されている電極２０Ｌと反発する一方、マイナスの電圧が印加されている電極２０Ｕに吸引されて電極２０Ｕ側へ変位する。
【００２１】
振動体１０が電極２０Ｕの方向に変位する際には、図４に示したように起毛層４１Ｕは振動体１０の変位により圧縮され、一方、起毛層４１Ｌは膨張する。ここでも、起毛層４１Ｌ，４１Ｕの部分が元の形状に戻ろうとする力は、クッション材４０の面内でばらつきがなく均等となるため、振動体１０の変位にばらつきが生じることがなく、音響信号を入力した時に音響信号が正しく再生されることとなる。
【００２２】
このように、振動体１０が音響信号に応じて変位し(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）に応じた音が振動体１０から発生する。発生した音は、少なくとも電極２０Ｕ側または電極２０Ｌ側の一方を通り抜けて静電型スピーカ１の外部に放射される。
【００２３】
なお、クッション材４０は、弾性を有しているため、音響信号が供給されなくなって振動体１０に静電力が働かなくなると、弾性により元の形状に戻ろうとする。ここで、クッション材４０Ｕとクッション材４０Ｌの形状は同じであり、起毛層４１Ｕと起毛層４１Ｌの厚さも同じであるため、各クッション材の弾性も同じとなり、起毛層４１Ｌと起毛層４１Ｕが振動体１０を押圧する力はいずれも同じとなる。
すると、クッション材４０において起毛された部分は均等に振動体１０を支持し、振動体１０の変位にばらつきがなくなり、振動体１０を正確に電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間の中間の位置で支持することができる。これにより、静電型スピーカ１に音響信号が供給されていない状態においても、振動体１０にシワやたるみが生じることがない。
【００２４】
また、起毛層４１Ｕ，４１Ｌは起毛されていない部分より弾性力が小さく、また伸縮量が大きいため、振動体１０をリニアに変位させ、変位量を大きくとることが可能であり、スピーカの再生帯域が低域まで広がることとなる。なお、起毛層４１Ｕ，４１Ｌの厚さは起毛機の設定により所望の厚さで一様にすることができるため、音響特性に合わせて起毛層４１Ｕ，４１Ｌの厚さを設定すれば、容易に所望の音響特性を得ることができる。
また、クッション材４０を圧縮するのに要する力と、クッション材４０のＺ方向への厚みの変化量との間には比例関係がある。このため、静電型スピーカ１を組み立てる際に、圧縮して起毛層４１Ｌ，４１Ｕの収縮量が大きい状態のクッション材４０を電極２０と振動体１０との間に配置すると、クッション材４０が振動体１０を押さえる力が大きいため振動体１０が変位しにくくなり、振動体１０の感度が低くなる。一方、静電型スピーカ１を組み立てる際に、圧縮して起毛層４１Ｌ，４１Ｕの収縮量が小さい状態のクッション材４０を電極２０と振動体１０との間に配置すると、クッション材４０が振動体１０を押さえる力が小さいため振動体１０が変位しやすくなり、振動体１０の感度が良くなる。このように、振動体１０と電極２０との間の距離を調整してクッション材４０の圧縮量を調整することで、振動体１０の感度を制御し、最低共振周波数を下げてスピーカの再生帯域を低域まで広げることもできる。
【００２５】
また、電極２０と振動体１０との距離を短くした場合、シート状のエステルウールでは、薄くすると振動体を同じ量だけ変位させるのに要する力がエステルウールが厚い場合と比較して大きくなり、振動体１０の変位量が小さくなるが、本発明においては、クッション材４０そのもののを薄くすることが可能であり、薄くしても起毛された部分が圧縮されて振動体１０の変位量が確保され、振動体１０がリニアに変位する。
【００２６】
［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。
【００２７】
上述した実施形態においては、シート状の不織布の一方の面のみを起毛しているが、シート状の不織布の表面と裏面の両方を起毛してもよい。
また、上述した実施形態においては、クッション材４０は起毛された面を振動体１０側に向けて配置されているが、起毛された面を電極２０側に向けて配置してもよい。
【００２８】
本発明においては、電極２０、クッション材４０および振動体１０の形状は矩形に限定されるものではなく、多角形、円形、楕円形など、他の形状であってもよい。
また、本発明においては、感電や短絡を防ぐため、非導電性で音響透過性を有する布で静電型スピーカ１の全体を覆ってもよい。
【００２９】
上述した実施形態においては、振動体１０の四辺はいずれもスペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌとの間に挟まれているが、一辺のみがスペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌとの間に挟まれるようにしてもよい。また、本発明においてはスペーサ３０Ｕ，３０Ｌを備えないようにしてもよい。また、上述した実施形態においては振動体１０はテンションレスの状態となっているが、振動体１０の四辺を拘束して張力を掛けるようにしてもよい。
【００３０】
上述した実施形態においては、クッション材４０は不織布を起毛したものとなっているが、繊維が集合したものであれば不織布でなく織布を起毛したものであってもよい。また、繊維が集合して起毛が可能な素材であればクッション材４０として採用することが可能であり、例えば紙を起毛してクッション材４０としてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明の一実施形態に係る静電型スピーカ１の外観図である。
【図２】静電型スピーカ１の断面と電気的構成の模式図である。
【図３】静電型スピーカ１の動作を説明するための図である。
【図４】静電型スピーカ１の動作を説明するための図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・静電型スピーカ、１０・・・振動体、２０，２０Ｕ，２０Ｌ・・・電極、３０，３０Ｕ，３０Ｌ・・・スペーサ、４０，４０Ｕ，４０Ｌ・・・クッション材、４１Ｕ，４１Ｌ・・・起毛層、５０・・・変圧器、６０・・・入力部、７０・・・バイアス電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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