JP2016082376A

JP2016082376A - 固定極及び電気音響変換器

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Publication number: JP2016082376A
Application number: JP2014211642A
Authority: JP
Inventors: 憲市 ▲吉▼永; Kenichi Yoshinaga
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2014-10-16
Filing date: 2014-10-16
Publication date: 2016-05-16
Anticipated expiration: 2034-10-16
Also published as: JP6379984B2

Abstract

【課題】静電型の電気音響変換器の本体とは別に枠体を製造して取り付けすることなく、静電型の電気音響変換器の形状を維持できるようにする。
【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。固定極２０Ｕ、２０Ｌは、振動体１０と対向する側とは反対側に、縁の部分を折り曲げて形成された枠部２０２を有する。枠部２０２は、フレームとして機能し、固定極２０とは別の部材であるスペーサを取り付けなくとも、静電型の電気音響変換器１の形状が枠部２０２により維持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電型の電気音響変換器及び電気音響変換器に用いる固定極に関する。

特許文献１には、厚みの薄い平板形状の面スピーカに対して矩形の枠体をあてがうことが開示されている。また、特許文献２には、薄型の静電型スピーカの外縁部を枠体で挟むことが開示されており、特許文献３には、静電型スピーカの電極と振動体との間に絶縁体で枠型のスペーサを配置することが開示されている。

特開２０１２−０３９５５５号公報特開２０１３−１４５３１１号公報特開２０１２−３９５９７号公報

特許文献１−３の発明によれば、枠体によって矩形の形状を維持することができる。しかしながら、スピーカとは別に枠体を製造し、製造した枠体をスピーカに取り付ける作業が必要となる。

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本体とは別に枠体を製造して取り付けすることなく、静電型の電気音響変換器の形状を維持できるようにする技術を提供することを目的とする。

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、前記振動体に対向する第１領域と、前記第１領域の縁より外側の領域を曲げ領域とし、当該固定極のフレームを形成する第２領域と、を有する固定極を提供する。

本発明においては、前記第２領域は、折り曲げられた領域を有する構成としてもよい。
また、本発明においては、前記第２領域は、湾曲された領域を有する構成としてもよい。
また、本発明は、上記のいずれかの構成の固定極を有する静電型の電気音響変換器を提供する。

本発明によれば、静電型の電気音響変換器の本体とは別に枠体を製造して取り付けすることなく、静電型の電気音響変換器の形状を維持することができる。

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。静電型電気音響変換器１の分解図。固定極２０の展開図。図１のＡ−Ａ線断面図。静電型電気音響変換器１の断面の拡大図。凸部の位置の一例を示した図。静電型電気音響変換器１に係る電気的構成を示した図。変形例に係る固定極の展開図と断面の一部を示した図。変形例に係る固定極の展開図と断面の一部を示した図。変形例に係る固定極の展開図と断面の一部を示した図。変形例に係る固定極の斜視図。変形例に係る固定極の斜視図。

［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、図３は、後述する固定極２０Ｕ、２０Ｌの展開図である。また、図４は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図５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。

静電型電気音響変換器１は、振動体１０、固定極２０Ｕ及び固定極２０Ｌで構成されている。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。

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。

固定極２０は、ＰＥＴまたはＰＰなどの塑性及び絶縁性を有する合成樹脂のシート（絶縁層）、紙、導電性を有する金属の導電膜（導電層）、紙の順番で積層された部材である。固定極２０は、上方向から見て矩形の形状となっており、振動体１０に面する対向部２０１と、枠型の枠部２０２を有する。本実施形態においては、導電膜は、対向部２０１の領域においては積層され、枠部２０２の部分には積層されない構成となっている。また、枠部２０２の部分には、紙や導電膜を積層せず、絶縁層のみとしてもよい。また、固定極２０は、紙を積層せず、合成樹脂、導電膜、合成樹脂の順で積層された構成であってもよい。

固定極２０のフレームを形成する枠部２０２（第２領域）は、図３の（ａ）に示した矩形の対向部２０１（第１領域）の縁より外側に設けられた曲げ領域である折り曲げ部２０４を折り曲げ、隣り合う枠部２０２同士を糊代２０３Ａ及び糊代２０３Ｂに接着剤を塗布して張り合わせることにより形成される。

折り曲げ部２０４は、第１領域２１１、第２領域２１２、第３領域２１３及び第４領域２１４を有する。枠部２０２を形成する際には、例えば、第４領域２１４と第３領域２１３の境界を谷折りした後、第３領域２１３と第２領域２１２の境界を谷折りする。次に、第２領域２１２と第１領域２１１の境界を谷折りした後、第１領域２１１と対向部２０１の境界を谷折りする。
図３の（ｂ）は、折り曲げ部２０４を折り曲げたときの断面を示した図である。各領域を折り曲げた後、矩形の糊代２０３Ｃ及び第４領域２１４に接着剤を塗布し、対向部２０１に糊代２０３Ｃ及び第４領域２１４を接着する。また、台形の形状をした糊代２０３Ａと第１領域２１１の境界を折り曲げ、隣り合う第１領域２１１同士を接着剤が塗布された糊代２０３Ａで張り合わせ、矩形の形状をした糊代２０３Ｂと第３領域２１３の境界を折り曲げ、隣り合う第３領域２１３同士を接着剤が塗布された糊代２０３Ｂで張り合わせる。

枠部２０２が形成されている固定極２０においては、電圧が印加される対向部２０１は、対向する振動体１０との間に静電容量を形成する領域となり、電圧が印加されない枠部２０２は、振動体１０には対向せず、振動体１０との間に静電容量を形成しない領域となる。なお、折り曲げる部分については、ミシン目や溝を設け、折り曲げが容易になるようにしてもよい。また、固定極２０においては、枠部２０２となる部分については、合成樹脂の層を設けないようにしてもよい。

また、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。また、固定極２０は、対向部２０１の絶縁層の側において、平面部２１と、平面部２１に連なり振動体１０の側に突出した複数の凸部２２を有している。なお、図１〜３においては、この孔と凸部２２の図示を省略している。

円錐台の形状の凸部２２は、本実施形態においては、エンボス加工により形成されており、図６に示したように、固定極２０Ｌにおいては、左右方向及び前後方向へ予め定められた距離をおいて設けられている。また、図示を省略しているが、固定極２０Ｕにおいても、固定極２０Ｌと同様に、絶縁層の側において、固定極２０Ｌの凸部２２と対向する位置に、左右方向及び前後方向へ予め定められた距離をおいて凸部２２が設けられている。なお、図６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。また、凸部２２の形状は、円錐台に限定されず他の形状であってもよい。

なお、図４、５に示した例では、固定極２０Ｕの上側の面と、固定極２０Ｌの下側の面にエンボス加工の金型による凹みがあるが、エンボス加工は、固定極２０Ｕの上側の全面と、固定極２０Ｌの下側の全面が平面となるように、片面エンボス加工であってもよい。また、複数の凸部２２においては、平面部２１から凸部２２の上下方向の先端までの高さは均一であるのが好ましいが、所定の公差の範囲内であれば、均一でなくてもよい。

振動体１０と固定極２０とを固着させる際には、凸部２２の先端に接着剤を塗布し、固定極２０Ｕの凸部２２の先端と、固定極２０Ｌの凸部２２の先端とを対向させて固定極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。複数の凸部２２は、平面部２１から凸部２２の上下方向の先端までの高さが均一であるため、固着後の振動体１０から固定極２０Ｕまでの距離は、平面部２１から凸部２２の上下方向の先端までの高さと同じとなり、振動体１０から固定極２０Ｌまでの距離も、平面部２１から凸部２２の上下方向の先端までの高さと同じとなる。振動体１０において凸部２２に接していない部分は、空気の層を挟んで固定極２０Ｕと固定極２０Ｌとの間に位置し、上下方向への振動が可能となる。また、固定極２０と振動体１０とを固着させた後においては、折り曲げて形成された枠部２０２により、固定極２０の周縁の強度が増し、固定極２０の強度が向上する。

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７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。

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。

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において凸部２２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。

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において凸部２２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。

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。

本実施形態によれば、折り曲げて形成された枠部２０２がフレームとして機能するため、固定極２０とは別にスペーサを取り付けなくとも、枠部２０２により静電型電気音響変換器１の周縁部の強度が向上し、静電型の電気音響変換器１の形状を維持することができる。また、本実施形態では、固定極２０は、合成樹脂や紙、導電膜で形成されるため、静電型電気音響変換器１の重量を軽くすることができる。また、固定極２０は、合成樹脂や紙など、安価な材料で作ることができるため、静電型電気音響変換器１を製造する際のコストを抑えることができる。
また、静電型電気音響変換器１を壁に配置した場合、枠部２０２が壁面に接し、枠部２０２の高さの分、壁面と対向部２０１との間には空間が確保される。この空間の空気が、固定極２０に設けられた孔を介して移動するため、静電型電気音響変換器１を壁に配置しても、振動体１０を振動させて音を放射することができる。
また、例えば、固定極２０を金属板とする場合、固定極２０に放音のための孔を形成すると、その工程でバリが発生するため、バリを除去する手間が必要となるが、本実施形態においては、固定極２０は紙の層を有するため、固定極２０に孔を設けるときに、プレス加工で孔を開けても、バリの発生を抑えることができる。

［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。

上述した実施形態においては、対向部２０１の縁より外側の領域を折って曲げることにより枠部２０２が形成されているが、枠部２０２を形成する構成は、上述の実施形態の構成に限定されるものではない。
図８の（ａ）は、本発明の一変形例に係る固定極２０Ａの展開図であり、図８の（ｂ）は、固定極２０Ａの枠部２０２Ａの断面の拡大図である。図８の（ａ）に示したように、展開された状態で矩形の曲げ部２０４Ａを加熱して塑性変形させることにより湾曲させ、枠部２０２Ａ（第２領域）を円筒状に形成してもよい。また、曲げ部２０４Ａに曲げる加工を施す場合には、円筒状ではなく、円筒状以外の形状、例えば、円筒を半分に割った半円筒の形状に曲げてもよい。
また、図９の（ａ）は、本発明の一変形例に係る固定極２０Ｂの展開図であり、図９の（ｂ）は、固定極２０Ｂの枠部２０２Ｂの断面の拡大図である。展開された状態で矩形の折り曲げ部２０４Ｂを振動体１０とは反対方向に折り曲げ、糊代２０３Ａに接着剤を塗布して隣り合う折り曲げ部２０４Ｂに外側から張り合わせることにより枠部２０２Ｂ（第２領域）を形成し、固定極２０の周縁の強度を向上させるようにしてもよい。

上述した実施形態においては、展開された状態の固定極２０において折り曲げられる部分は、固定極２０の周縁部となっているが、周縁部に限定されるものではなく、他の部分を折り曲げてもよい。
図１０の（ａ）は、本発明の一変形例に係る固定極２０Ｃの展開図であり、図１０の（ｂ）は、固定極２０Ｃの断面の一部を拡大した図である。図９に示した例と同様に、展開された状態で矩形の折り曲げ部２０４Ｃを振動体１０とは反対方向に折り曲げ、糊代２０３Ａに接着剤を塗布して隣り合う折り曲げ部２０４Ｃに張り合わせることにより枠部２０２Ｃを（第２領域）形成する。また、図１０の（ｂ）に示したように、第２の折り曲げ部２０５を振動体１０とは反対側へ凸となるように折り曲げ、折り返し部２０６（第２領域）を形成するようにしてもよい。
この構成によれば、例えば、ポスターを枠部２０２Ｃに貼りつける場合、ポスターの中央部分が折り返し部２０６で支持されるため、ポスターを貼りやすく、また保持しやすくなる。また、折り返し部２０６の高さの分、ポスターと対向部２０１との間には空間が確保される。この空間の空気が、固定極２０に設けられた穴を介して移動するため、静電型電気音響変換器１にポスターを貼りつけても、振動体１０を振動させて音を放射することができる。
なお、図１０に示した構成では、枠部２０２Ｃと折り返し部２０６の両方を有する構成であるが、枠部２０２Ｃを備えず、複数の折り返し部２０６を有する構成であってもよい。

上述した実施形態においては、固定極２０において、振動体１０と対向する側とは反対側の面に絵や写真を印刷してもよい。また、このように固定極２０に絵や写真を印刷する構成においては、印刷がされた後で放音用の孔を固定極２０に開けるようにしてもよい。

上述した実施形態においては、凸部２２により振動体１０と固定極２０との間に隙間を確保しているが、固定極２０に凸部２２を設けない構成においては、振動体１０と固定極２０との間に不織布などスペーサとして機能する部材を配置することにより、振動体１０と固定極２０との間に隙間を確保するようにしてもよい。

上述した実施形態においては、展開された状態で平らな固定極２０を曲げることにより、枠部や折り返し部を形成しているが、枠部や折り返し部を形成する方法は、他の方法であってもよい。例えば、対向部２０１の周縁部に金型で曲げる加工の一例であるプレス加工を施すことにより、図１１に示した固定極２０Ｄのように、枠型に屈曲した枠部２０２Ｄ（第２領域）を形成してもよい。
また、固定極にプレス加工を施す場合には、枠部２０２Ｄだけではなく、図１２に示したように、枠部２０２Ｄの平行な二辺の間にも、振動体１０とは反対側へ凸となった梁部２０７（第２領域）を形成するようにしてもよい。また、図１２においては、梁部２０７は直線上となっているが、二つの梁部２０７を交差させた形状とし、固定極は、枠部２０２Ｄと当該梁部とにより格子状に凸となった部分を有する構成としてもよい。

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７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。

１…静電型電気音響変換器、１０…振動体、２０、２０Ｕ、２０Ｌ…固定極、２１…平面部、２２…凸部、１００…駆動回路、１１０…変圧器、１２０…バイアス電源、１３０…アンプ部、２０１…対向部、２０２、２０２Ａ、２０２Ｂ、２０２Ｃ、２０２Ｄ…枠部、２０３Ａ、２０３Ｂ、２０３Ｃ…糊代、２０４…折り曲げ部、２０４Ａ…曲げ部、２０４Ｂ…折り曲げ部、２０４Ｃ…折り曲げ部、２０５…第２の折り曲げ部、２０６…折り返し部、２０７…梁部

Claims

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、
前記振動体に対向する第１領域と、
前記第１領域の縁より外側の領域を曲げ領域とし、当該固定極のフレームを形成する第２領域と、
を有する固定極。
前記第２領域は、折り曲げられた領域を有する請求項１に記載の固定極。
前記第２領域は、湾曲された領域を有する請求項１又は請求項２に記載の固定極。
請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の固定極を有する静電型の電気音響変換器。