JP2009504038A - 静電スピーカーのステータ並びにその製造方法 - Google Patents

静電スピーカーのステータ並びにその製造方法 Download PDF

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Abstract

静電スピーカー用のステータ(24)を製造するための方法であって、ステータ(24)を形成するための構造体(28)の少なくとも一部分は、電気絶縁材料でモールド成形される。この構造体(28)は、ステータのフレームであり得る。ステータ(24)を完成させるために、導電性の部分(30)が、導電性の格子(29)を有した完成した構造体を形成するように、モールド成形された構造体と組み合わされる。導電性の部分(30)は、予め形成された格子(29)であり得る。フレーム(28)と格子(29)とは、一緒に圧力嵌めされることができる。代わって、モールド成形された構造体が、導電性を有し、電気絶縁部分が、完成したステータを形成するように、構造体と組み合わされることができる。モールド成形処理を使用した静電スピーカーのステータの製造は、必要とされる高度な精度を繰り返し達成し得る比較的低コストの製造方法を可能にする。

Description

本発明は、静電スピーカーのステータと、これらステータの製造方法とに関する。
従来技術として与えられる特許文献又は他の内容の参照は、本出願の請求項のいずれかの優先日の時点で、その特許文献又は他の内容がオーストラリアで知られていること、若しくは、その特許文献又は他の内容が含む情報が公衆の一般知識の一部であることを認めるものとして受け取られることはない。
静電スピーカーは、例えばマイラー(登録商標)のようなプラスチックシートから一般になる薄くて平らなダイヤフラムを使用している。このようなダイヤフラムには、例えばグラファイトのような、電荷を保持することが可能な導電材料が含浸されるかカバーされている。また、このようなダイヤフラムは、フレームにより支持され、かつステータとして知られる2つの導電性の格子間に、小さな空隙がダイヤフラムとこれらステータとの間にそれぞれ形成された状態で、配置されている。このようなダイヤフラムは、ダイヤフラムの導電性コーティング材と、ダイヤフラムに印加される外部の高電圧とにより、ステータに対して数キロボルトのDC電位で保持される。これらステータは、音信号により駆動され、このとき、前側のステータと後側のステータとは、逆位相で駆動される。この結果、音信号に比例して均一に分布された静電界が、両ステータ間に形成される。これにより、所定の力が、荷電したダイヤフラムに加えられ、この力の移動により、ダイヤフラムの両側の空気が移動され、音出力がもたらされる。
これらステータは、音を通すのを可能にしながら、できるだけ均一な電界を発生させるべきであり、即ち、これらステータは、実質的に音を通し、一般に、非常に平らである必要がある。従って、これらステータは、必要とされる精度のために、製造が困難である。
本発明の目的は、比較的低コストでの正確な製造を可能にする、静電スピーカー用のステータを製造する方法を提供することである。
第1の態様に従えば、本発明は、
(i)ステータを形成するための構造体の一部分を電気絶縁材料から少なくともモールド成形する工程と、
(ii)導電性の格子を有し、静電スピーカー用のステータとしての使用に適し、完成した構造体を形成するように、導電性の部分を前記構造体の少なくとも一部分と組み合わせる工程とを含む、静電スピーカー用のステータを製造するための方法を提供する。
前記モールド成形する工程と、前記組み合わせる工程とは、(以下に規定される)予め形成された格子のような導電性の部分を与えることと、この予め形成された格子を支持するための外周のフレームを与えるように、この予め形成された格子の周りに前記電気絶縁材料をモールド成形することとによって、同時に果たされる。この製造するための方法では、予め形成された格子が、例えば溶接により一緒に結合されたスチールロッドで形成されることができる。また、電気絶縁材料は、プラスチック材料若しくはエポキシ樹脂であっても良いし、適切な機械的特性を有した絶縁材料であっても良い。
代わって、前記モールド成形する工程と、前記組み合わせる工程とは、最初に、外周のフレームを有する格子構造体を電気絶縁材料でモールド成形して、次に、この格子構造体の部分に導電性の層を与えることにより、導電性の部分を格子構造体と組み合わせることによって、連続的に果たされることができる。前記導電性の層は、電着(金属のコーティングを非金属の物体に与えるための電着技術が本分野で知られている)により与えられても良いし、吹付け、ブラッシング、若しくは、浸漬の処理により与えられても良い。この導電性の層は、有機若しくは金属を基礎にした物質であり得る。絶縁コーティングは、この導電性の層全体に渡って与えられることが好ましい。
モールド成形する工程と、組み合わせる工程とを連続的に果たすための他の変形例は、予め形成された導電性の格子を受けるための装着手段を有するようにフレームをモールド成形し、次に、この格子を装着手段に取着することにより、予め形成された格子をフレームと組み合わせることである。この変形例では、前記装着手段は、複数の溝部を有することができる。これら溝部は、中に係合される格子の部分が、締り嵌めを果たすようなサイズであり得る。この方法では、予め形成された格子が、例えば溶接により一緒に結合されたスチールロッドで形成されることができる。予め形成された格子は、フレームに取着される前に、絶縁材料でコーティングされることが好ましい。代わって、予め形成された格子は、フレームに取着された後に、絶縁材料によりコーティングされても良い。この絶縁材料は、吹付け、ブラッシング、若しくは、浸漬の処理により与えられることができる。
本発明の第2の態様は、
(i)ステータを形成するための構造体の一部分を導電材料から少なくともモールド成形する工程と、
(ii)導電性の格子を有し、静電スピーカー用のステータとしての使用に適し、完成した構造体を形成するように、電気絶縁部分を前記構造体の少なくとも一部分と組み合わせる工程とを含む、静電スピーカー用のステータを製造するための方法を与える。
本発明の第2の態様のためのモールド成形する工程は、完成した格子構造体を導電性のプラスチック材料、金属、若しくは、他の導電材料でモールド成形することを含むことができ、また、前記組み合わせる工程は、電気絶縁コーティングを前記完成した格子構造体に与えることを含むことができる。電気絶縁コーティングは、プラスチック若しくは他の絶縁材料であることができ、吹付け、ブラッシング、若しくは浸漬の処理により与えられることができる。
代わって、本発明の第1並びに第2の態様のモールド成形する工程と組み合わせる工程とは、単一の鋳型を使用して、多工程のモールド成形処理により果たされることができる。第2の態様の方法では、ステータの導電性の部分が、最初に、適切なモールド成形可能の材料を使用してモールド成形され、絶縁部分が、次に、適切であるが別のモールド成形可能な材料を使用してモールド成形される。モールド成形可能なそれぞれの材料は、最初に成形された部分が再び溶解するのを回避するように、十分に異なる溶解点有している。第1の態様の方法では、絶縁部分が最初にモールド成形され、導電性の部分が次にモールド成形される。
本発明の上記の第1並びに第2の態様のモールド成形する工程は、射出成形、キャスティング成形、若しくは同様の処理であり得る。絶縁材料は、一般に、格子用のフレームのようなステータ若しくはステータ部品をしっかりと果たすのに十分な(脆弱でない)強度並びに剛性を有するプラスチック材料である。適切なプラスチックは、ポリプロピレン、例えば、高密度ポリプロピレン(HDPP)若しくはポリ塩化ビニル(PVC)であるが、多くの他の絶縁材料が適切である。これら材料は、また、製造されたステータが、振動の特性の適切な固有振動数を有するようにしなければならず、例えば、共振の固有振動数は、静電スピーカーにより再生される音響振動数を干渉すべきでない。導電材料は、導電性のプラスチック若しくはセラミック並びに金属を有することができる。
本発明は、また、上述された方法のいずれかにより製造され得るステータを有している。
上述された方法は、音再生に関する効果を有し得る複雑な形状の形成の容易さ、大量生産の容易さ、伝統的な方法と比べた製造単価の低さ、製造されたステータの数に関係ない反復性の精度の高さ、スピーカー間での音再生の一貫性を可能にするディメンション精度の高さを含む幾つかの効果を有している。更なる効果は、2つ以上の異なる材料を使用して複合の構造体を製造する機能を有し、モールド成形処理に固有なディメンションの精密の許容を維持することは、ステータとダイヤフラムとの空隙の低減を可能にし、かくして、音再生の効率を改善する。また、多くの可能な形状が、見た目を改善するために形成されることができ、節(nodes)が、デザインに組み込まれることができ、かくして、手動の挿入の必要性を省く。幾つかのステータのデザインにおいて、完成したステータは、一度の製造動作で形成されることができる。これらステータは、自身で十分に支持することができ、即ち、外部の支持構造体の必要性がなく、これらステータは、別の介在絶縁体を有することなく、電気絶縁のステータ素子と、外部の環境との間に高レベルの電気絶縁を形成することができる。これは、高度の固有の電気的安全性を与え、即ち、人間が接触しても安全である。
本発明のより良い理解のために、本発明の様々な実施形態が、単なる非限定的な一例として、添付図面を参照して説明される。添付図面の図は、一定の縮尺に従って示されておらず、従って、様々な部品のディメンションは、明瞭な図示のために相対的に変形されている。
図面において、種々の図の対応した構成若しくは部材は、理解を容易にするために、同じ参照符号により示されている。
図1の概略的な静電スピーカーのシステムは、静電スピーカー20と、この静電スピーカー20を駆動させるための回路22とを有している。この静電スピーカー20は、互いに離間した第1並びに第2のステータ24を有しており、これらステータ間には、導電性のダイヤフラム26が配置されている。各ステータ24は、外周の絶縁フレーム28を有している(図2並びに3を見よ)。この絶縁フレームは、格子32を形成している複数の導電性のステータ素子30、即ち、少なくとも接続端部34により電気的に一緒に接続された互いに平行な複数の剛性の「ロッド」、即ち「バー」30を支持している。これらステータ24は、格子構造32のために、音出力において音が通る(transparent)。これらステータ24のフレーム28は、全体がわずかに張られたダイヤフラム26を支持し、このダイヤフラムは、小さな空隙36が、ダイヤフラム26と各ステータ24との間にそれぞれ形成されるように、ステータの一方のフレーム28に取着されている。
前記駆動用の回路22は、音信号が与えられる入力端子40を有した昇圧変圧器38を有している。(図1に示されているように、)各ステータ24は、音響用の昇圧変圧器38の二次巻線のそれぞれの端部に接続され、また、高電位の分極電圧源42が、抵抗25を介してダイヤフラム26と、二次巻線の中央タップとに接続されている。前記抵抗25は、一定の充電と電気的安全性とのために、必要とされている。図1により示されているもの以外の回路構成22が、使用されることもできる。
前記ダイヤフラム26への電気的接続は、ステータ24の一方の絶縁フレーム28の周りの導電性のストリップ44を介して、果たされることができる。このストリップは、これらフレーム28が一緒にクランプ留めされているときに、これらフレーム間に配置されている(図3を見よ)。各ステータ24の導電性の格子32への電気的接続は、端子46を介して果たされることができる(図2を見よ)。
前記ダイヤフラム26は、マイラー(登録商標)、若しくは、二軸延伸ポリフェニレン・サルファイド樹脂(PPS)のような材料からなる薄い(例えば2ないし12ミクロンの)フィルムで形成されることができる。このフィルムには、低導電性物質(例えば、グラファイト)のコーティングが、印加された高電圧42による電荷を保持し得るように、施されている。適度に張られたダイヤフラム26は、例えば接着剤により、ステータ24の一方のフレーム28に取着されている。この取着は、ダイヤフラムが、時間がたつにつれて撓むことがなく、従って、ダイヤフラムの張力が維持されるようになされる。
静電スピーカーは、例えば、約50mm×50mmの小さな立方形状から、約3000mm×600mm又は3000mm×1200mmの大きな矩形形状、若しくはこれ以上の多くの異なるサイズ並びに直線的形状(rectilinear shapes)であり得る。前記ステータ24の格子32の音の通りは、前記ステータ素子30の厚さに対するこれらステータ素子30間のスペースの適切な比により、達成される。本発明の実施形態において、60%のスペースと40%のステータ素子の厚さと同じ高さの比が、優れた音出力の結果を与えることは、判っている。この比は、40%ないし60%に減じられることができ、これら間の値は、更に、優れた音出力の結果を与える。
図4Aは、正面図でステータ24を概略的に示しており、図4Bは、図4Aの切断線IV−IV線に沿った概略的な断面図であり(縮尺は異なる)、そして、図4Cは、図4Bの細部を示している。
図4Aないし4Cには、以下のようにして格子32を最初に形成することにより製造されたステータ24が、示されている。この格子は、互いに平行なロッド29間に電気的接続を与えるように、互いに平行な複数のスチールロッド29(ステータ素子30を形成する)を、例えば溶接により、横方向に延びる「端部」スチールロッド31(接続端部34を与える)で機械的に一緒に結合することにより形成される。他のブリッジング用のロッド若しくはワイヤー31が、更なる支持を与えて格子32の剛性を確実にするように、これら平行なロッド29に交差するように溶接されることができる。次に、スチールロッド29の格子は、予め形成並びに予めコーティングされた格子32を形成するように、吹付け、浸漬、若しくは、ブラッシングにより、絶縁材料、例えばナイロンでコーティングされる。
次に、予め形成並びに予めコーティングされた格子32は、射出成形ダイ中に位置される。そして、絶縁フレーム28が、予めコーティングされたスチールロッド29の端部48がフレーム28中に埋設されるように、格子32の周りに射出モールド成形される(図4Bの破線の円により示されているように、一端部のみを示している図4Cを見よ)。
前記スチールロッド29は、直径が約2mmで良く、また、このスチールロッドに予め形成された絶縁コーティングは、厚さが約1mmで良い。代わって、前記フレーム28は、射出モールド成形処理、例えばキャスティング成形により、モールド成形されることができる。当業者は、このモールド成形のための適切な成形用ダイを決まった手順で構成することができる。
また、本発明の第1並びに第2の態様では、予め形成された格子が、格子のようなものの代わりに、メッシュ状のプレートにより形成されても良いし、アパチャが形成されたプレートにより形成されても良い。このため、用語「格子」は、これら選択肢を含むように規定される。
図5Aは、正面図でステータを概略的に示し、図5Bは、図5Aの切断線IV−IVに沿った概略的な断面であり、そして、図5Cは、図5Bの細部を示している。
図5Aないし5Cにおいて、予めコーティング並びに予め形成された格子32がモールド成形用のダイ中に与えられる代わりに、コーティングされておらず予め形成された格子32が与えられることができる(図5Aの破線により示されている)。この実施形態では、射出成形であることが好ましいモールド成形により、絶縁フレーム28と、ステータ素子30用の絶縁カバー50とが、与えられる。当業者は、図5Aないし5Cの実施形態のための適切な成形用ダイを決まった手順で構成することができる。
図6A並びに6Bは、静電スピーカー20の概略的な断面図をそれぞれ示している。この静電スピーカーのステータ24の各々は、最初に、外周のフレーム28を有する完成した格子構造体32を電気絶縁プラスチック材料からモールド成形し、次に、この完成した格子構造体の部分に導電性の層54を与えることにより、導電性の部分を完成した格子構造体と組み合わせることにより、製造される。図6Bの(I)は、導電性の層54が、各ステータ素子30の表面全体をカバーし得ることを示し、代わって、図6Bの(II)は、導電性の層が、ダイヤフラム26に近接した各ステータ素子30の表面の一部56のみをカバーし得ることを示している。導電性のコーティング54,56は、吹付け、浸漬、若しくは、ブラッシングにより与えられることができる。当業者は、図6A並びに6Bの実施形態のための適切な成形用ダイを決まった手順で構成することができる。
図7A並びに7Bは、図6A並びに6Bの変形例をそれぞれ示している。ステータ24が、最初に、外周のフレーム28を有する完成した格子構造体32を導電材料からモールド成形し、次に、この完成した格子構造体32の少なくともステータ素子30に電気絶縁コーティング58を与えることにより、電気絶縁部分を構造体32,28に組み合わせることによって、製造される。この絶縁コーティング58がフレーム28をカバーしていない場合、静電スピーカー20は、ダイヤフラム26がステータ24からそれぞれ電気的に絶縁されるのを確実にするように、フレーム28間に電気絶縁スペーサ60をそれぞれ有することにより(図7Bを見よ)、組み合わされることができる。これらスペーサ60の一方は、ダイヤフラム26を支持するのに使用され、また、他方は、ダイヤフラム26に電気接触して、ダイヤフラムに高電位の分極電圧42を供給するための導電性のストリップ44を有している。電気絶縁コーティング58は、吹付け、ブラッシング、若しくは、浸漬により与えられることができる。
図8A並びに8Bは、単一の鋳型を使用して多工程のモールド成形処理により成形された静電スピーカー20のステータ24を示している。最初に、ステータ24のフレーム28がモールド成形され、次に、導電性のステータ素子30がモールド形成されるか、この逆の順番で形成される。各モールド成形の工程のそれぞれの材料は、当業者により知られるように、第1のモールド成形材料が第2のモールド成形材料により再び溶解されるのを防止するように、十分に異なる溶解点を有している。当業者は、また、このような多工程のモールド成形方法を果たすための適切な成形用ダイを決まった手順で設計することができる。
図9A並びに9Bは、本発明の第1の態様の方法の第1の工程に従って、プラスチック材料からモールド成形された構造体82の一部を示している。この構造体82は、ステータの外周のフレーム28と、ステータに強度と剛性とを与えるための中間の横方向に延びる支材84とを有している。フレーム28の上側部分28aと下側部分28bとの各々は、レッジ86を有するように形成されている。これらレッジ86と前記横方向に延びる支材84との各々には、構造体82に沿ってアライメントされた溝部88(図9Bに最も良く見られる)の形態の装着手段が形成されている。予め形成された導電性の格子(図9に示されていないが、中間のブリッジング用のロッド若しくはワイヤー31がない図4Aに示されている格子32に類似し得る)が、本発明の第1の態様の方法の第2の工程に従って、格子32を溝部88中に(わずかに)圧力嵌めすることにより、構造体82と組み合わされる。即ち、溝部88は、ステータ素子30が溝部88中に締り嵌めされて、格子32が溝部88中に圧力嵌めされるように、格子32のステータ素子30の直径に相対的なサイズである。導電性の格子32とフレーム28との組み合わせにより、相対的な歪みが、格子とフレームとの間に形成されてはならない。導電性の格子32は、好ましくは、構造体82と組み合わされる前に電気絶縁材料でコーティングされる(これによって、格子とフレームとの間に生じ得る相対的な歪みを減少させることができる)が、格子は、2つの構成部材が組み合わされた後にコーティングされることもできる。フレーム28の高さ方向の側方エッジの底面92は、クランプ機構を受けるための細長い溝部90(図9Bを見よ)を有することができる。このクランプ機構は、静電スピーカーを形成するように、2つのステータをステータ間のダイヤフラムと向き合った関係で保持するために、これらステータをブリッジングする(bridge)。当業者は、図9A並びに9Bの実施形態を形成するのに適した成形用ダイを決まった手順で製造することができる。
格子32の溝部88中への圧力嵌めの変形例として、格子と溝部とを接合させる、(また、格子とフレームとの間に生じる相対的な歪みに対する傾向を減少させることができる)接着のような他の取着方法が使用されても良いし、他の適切な結合手段が、使用されても良い。
説明された本発明は、詳細に記載されたもの以外の変形、変更、並びに/若しくは追加が可能であり、本発明が、請求項の範囲内にあるこのような変形、変更、並びに/若しくは追加の全てを含むことは、理解される。
代表的な静電スピーカーを概略的に示している。 静電スピーカーの概略的な正面図である。 図2の切断線III−IIIに沿った断面図である。 本発明の第1の態様に従って製造されたステータの一実施形態を示している。 本発明の第1の態様に従って製造されたステータの一実施形態を示している。 本発明の第1の態様に従って製造されたステータの一実施形態を示している。 本発明の第1の態様に従って製造されたステータの他の実施形態を示している。 本発明の第1の態様に従って製造されたステータの他の実施形態を示している。 本発明の第1の態様に従って製造されたステータの他の実施形態を示している。 本発明の第1の態様に従って製造されたステータの第3の実施形態を示している概略的な断面図である。 本発明の第1の態様に従って製造されたステータの第3の実施形態を示している概略的な断面図である。 本発明の第2の態様に従って製造されたステータの実施形態を用いた静電スピーカーの構造の一実施形態を示している概略的な断面図である。 本発明の第2の態様に従って製造されたステータの実施形態を用いた静電スピーカーの構造の一実施形態を示している概略的な断面図である。 本発明の第2の態様に従って製造されたステータの実施形態を用いた静電スピーカーの構造の一実施形態を示している概略的な断面図である。 本発明の第2の態様に従って製造されたステータの実施形態を用いた静電スピーカーの構造の一実施形態を示している概略的な断面図である。 本発明の第1の態様に従ってモールド成形されたステータを成形するための構造体の一部の図である。 図9Aの構造体の切断線IX−IXに沿った(拡大)断面図である。

Claims (15)

  1. 静電スピーカー用のステータを製造するための方法であって、
    (i)ステータを形成するための構造体の一部分を電気絶縁材料で少なくともモールド成形する工程と、
    (ii)導電性の格子を有し、静電スピーカー用のステータとしての使用に適し、完成した構造体を形成するように、導電性の部分を前記構造体の少なくとも一部分と組み合わせる工程とを具備する方法。
  2. 前記モールド成形する工程と、前記組み合わせる工程とは、(前に規定されたような)予め形成された格子のような前記導電性の部分を与えることと、この予め形成された格子を支持するための外周のフレームを与えるように、この予め形成された格子の周りに前記電気絶縁材料をモールド成形することとにより、同時に果たされ、また、前記プラスチック材料は、電気絶縁体である請求項1の材料。
  3. 前記モールド成形する工程と、前記組み合わせる工程とは、最初に、外周のフレームを有する完成した格子構造体を電気絶縁材料でモールド成形し、次に、導電性の層を前記完成した格子構造体の部分に与えることにより、前記導電性の部分を前記完成した格子構造体と組み合わせることによって、連続的に果たされる請求項1の方法。
  4. 前記完成した格子構造体は、互いに平行な複数のステータ素子を有し、また、前記導電性の層は、各ステータ素子の表面全体をカバーする請求項3の方法。
  5. 前記完成した格子構造体は、互いに平行な複数のステータ素子を有し、また、前記導電性の層は、各ステータ素子の一部をカバーし、これら一部は、静電スピーカー内のダイヤフラム近くに位置される請求項3の方法。
  6. 前記導電性の層は、吹付け、浸漬、ブラッシング、電気めっき、若しくは、電着により与えられる請求項3ないし5のいずれか1の方法。
  7. 前記モールド成形する工程と、前記組み合わせる工程とは、最初に、予め形成された導電性の格子を受けるための装着手段を有する完成したフレーム構造体をモールド成形し、次に、前記格子を前記装着手段に取着することにより、予め形成された導電性の格子を前記フレーム構造体と組み合わせることによって、連続的に果たされる請求項1の方法。
  8. 前記装着手段は、前記完成したフレーム構造体に形成された複数の溝部を有し、各溝部は、前記予め形成された導電性の格子の平行なステータ素子の各々を受ける請求項7の方法。
  9. 前記各溝部は、この溝部中に締り嵌めされる前記予め形成された格子のステータ素子のためのサイズであり、これらステータ素子は、前記溝部中に圧力嵌めされる請求項8の方法。
  10. 静電スピーカー用のステータを製造するための方法であって、
    (I)ステータを成形するための構造体の一部分を導電材料で少なくともモールド成形する工程と、
    (II)導電性の格子を有し、静電スピーカー用のステータとしての使用に適し、完成した構造体を形成するように、電気絶縁部分を前記構造体の少なくとも一部分と組み合わせる工程とを具備する方法。
  11. 前記モールド成形する工程は、完成した格子構造体をモールド成形することを有し、前記組み合わせる工程は、前記完成した格子構造体に電気絶縁層を与えることを有する請求項10の方法。
  12. 前記電気絶縁層は、吹付け、浸漬、若しくは、ブラッシングにより与えられる請求項11の方法。
  13. 前記モールド成形する工程と、前記組み合わせる工程とは、完成した格子構造体を形成するように、単一の鋳型を使用して、最初に、前記ステータの導電性の部分をモールド成形し、次に、電気絶縁部分をモールド成形することにより連続的に果たされる請求項10の方法。
  14. 前記モールド成形する工程と、前記組み合わせる工程とは、完成した格子構造体を形成するように、単一の鋳型を使用して、最初に、電気絶縁部分をモールド成形し、次に、導電性の部分をモールド成形することにより連続的に果たされる請求項10の方法。
  15. 前記電気絶縁部分は、前記ステータのフレームであり、また、前記導電性の部分は、前記ステータの格子を形成するステータ素子である請求項13又は14の方法。
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