JP2681207B2 - 静電型電気音響変換器の振動板 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は音声等の振動を電気信号に変換する電気音
響変換器の振動板に関し、特に詳しく言うと、低い張力
をもって支持される単一指向性の静電型電気音響変換器
において背極板に極めて近接して配置することができる
ようにした静電型電気音響変換器の振動板に関する。

〔従来の技術〕 振動板の振動をその背面に設けた背極板により静電容
量として捕らえ、その静電容量の変化を電気信号として
出力するコンデンサマイクロホンのような電気音響変換
器は、業務用はもとより一般家庭においても広く利用さ
れている。

一般に、成極形指向性コンデンサマイクロホンにおい
て、振動板は低域限界を低い周波数に位置させること、
そして一般的感度を有することが要求されるとともに、
小型化の点では振動板の張力を低く設定することが要求
されている。しかしながら、振動板の背面には背極板が
位置し、その間には成極電圧が存在することにより、振
動板に対して静電吸引が加わり、いわゆる振動板の背極
板への吸着という問題が発生する。したがって、予め静
電吸引力に対して十分抵抗できる張力に設定しなければ
ならない。また、振動板の張力は温度、湿度等環境条件
の変化により微妙に変化するので、このような環境条件
の変化も考慮する必要があり、余裕をもった安定度に設
定するとともに、温度や湿度によるエージングを行なう
ことにより上述したような問題を改善している。

また補聴器等の特殊な用途、あるいはごくまれな例と
して振動板を加熱成形して形成することがある。これは
３〜６μｍのポリエチレンテレフタレートやポリフェニ
レンサルファイドのような熱可塑性合成樹脂を目的に応
じた形状に成形している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような熱可塑性樹脂を成形する場合、通常第５図
に概略を示すような加熱成形装置が用いられている。こ
の加熱成形装置の構造をその成形過程ともに説明する
と、所望の形状に設計された成形型１上に合成樹脂膜で
構成された振動板材料２を載置し、加圧ポット３を下降
させ、加圧ポット３と成形型１との間に振動板材料２を
挾んで密閉させる。次いで、加圧ポット３内に加圧空気
を注入することにより、振動板材料２は成形型１に密着
し、成形型１を加熱冷却し、成形を行なっている。４は
加圧空気の漏れを防止するため加圧ポット３の下端周縁
に設けられたＯリングである。この方式では振動板２を
成形型１上に載置する時、振動板２の裏面と成形型１の
上面間に空気溜りが生じ易く、そのまま成形すると図示
するように膨らんだ形で成形されてしまう。そこで成形
型１の略中央部に下部まで貫通する空気抜き孔５を設け
て、この孔５から振動板２と成形型１との間の空気を外
部に逃すようにしている。

しかしながら、加圧成形時に振動板材料２の一部が空
気抜き孔５内に突出し、成形後の振動板の一面には不必
要な凸部が形成されてしまう。特にコンデンサマイクロ
ホンにおいては、振動板と背極板との間隙は極めて小さ
く、この間隙の長さより凸部の高さが高く、少なくとも
この高さに相当する距離だけ振動板と背極板を離す必要
が生じ、その結果振動板の性能を低下させる原因になっ
ている。また、この凸部を背極板と逆方向に位置するよ
うに形成したとしても、振動板の不均一性からくる性能
の劣化は免れない。さらに、振動板材料２は成形型１の
面との密着性が強く、成形後剥離する際に振動板を破損
させたり、変形を生じさせる可能性があり生産性も良く
ないなどの欠点がある。

そこでこの発明の目的は、低張力で周縁を固定して
も、静的な吸引力に対して平面的に吸着することがな
く、極端な感度劣化を生じることのない静電型電気音響
変換器の振動板を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、この発明は、音声等の振動
を電気信号に変換する静電型電気音響変換器の振動板に
おいて、当該振動板の振動面にはその全域にわたって、
凹部の底部から凸部の頂部までの高さが同振動板の厚み
以上である多数の連続した微細な凹凸が形成されている
ことを特徴としている。

〔作用〕

この構成によると、背極板に対する面に平面がなく、
そのすべての面に微細な凹凸が形成されているため、背
極板側からの静電的な吸引力によって平面的に吸着され
ることがなく、したがって、同口径の従来の振動板に比
べてスチフネスを低く設定することが可能となる。ま
た、振動板のすべての面に微細な凹凸が形成されている
ため、振動板の面が平面に形成されているものと比べ
て、振動板と背極板との間の薄空気層の抵抗がより低く
なる。したがって、特に中高域での特性向上（平坦性）
が図られる。

〔実 施 例〕

以下、この発明をコンデンサマイクロホンの振動板を
例に取って図面に示す一実施例について説明する。まず
第１図によりコンデンサマイクロホン11の構造の一例を
説明すると、円周端縁部を支持リング12により固定され
た振動板13の裏面には所定の間隔を置いて背極板14が位
置しており、背極板14の振動板13と相反する面には導電
性の接触板15が密着するように配置されている。背極板
14には音波通路を形成する複数の透孔16を穿孔されてお
り、背極板14の上面にはF.E.P等の誘電体17が圧着され
ている。背極板14は、誘電体17の面と相対する面が導電
性を有する接触板15と密着するようにして、電気絶縁材
料で構成された支持台18の凹部19の上端に取付けられて
いる。接触板15にも透孔16と連通する透孔21が穿孔され
ており、凹部19の底部に配置されたインピーダンス変換
器22の接触端子23が半田24により接触板25の下面に電気
的に接続されている。25は振動板13と背極板14との間隙
を設定するためのスペーサ、27は後部音響端子である。

振動板13は、その表面に連続した微細な凹凸部26が設
けられている。この凹凸部26は、その凹部の底部から凸
部の頂部までの高さが少なくとも振動板13の厚み以上で
あることが好ましい。第２図はこの振動板13の凹凸部26
の一具体例を200倍に拡大して示す顕微鏡写真であり、
この具体例における凹凸部26の底部から凸部の頂部まで
の高さは最大で８μｍ程度である。

第３図は、このような振動板13を成形するための成形
装置を示すもので、下部基台31上にはスプリング等の弾
性材32を介して上下動自在に支持台33が設けられてい
る。支持台33の略中央には成形型34が載置されており、
成形型34の下面には電熱線等が配設された加熱手段35が
取付けられている。加熱手段35の下方の下部基台31上に
は、加熱手段35が下降した時接触してこの加熱手段35を
冷却する冷却手段36が取付けられている。加熱手段35は
下降時には電源が切れ、加熱を停止するように予め設定
されている。冷却手段36は例えば冷却パイプを張り巡ら
せ、パイプ内に冷却水を通すことにより行なわれる。下
部基台31上に立設された支柱37の上端には上部基台38が
下部基台31と略平行になるように設けられている。上部
基台38の略中央にはそのシリンダロッド41が略垂直に下
方に向かって上下動するようにエアーシリンダ42が取付
けられている。シリンダロッド41の先端には断面が略逆
コの字状に形成されてその内部に加圧室43が設けられた
加圧ポット44がその開放部を下方に向けて取付けられて
いる。加圧ポット44の開放部端縁には気密用のＯリング
45が取付けられている。加圧ポット44の側面には、図示
しない加圧空気供給源に接続するための加圧空気供給口
46が形成されている。これらの構成は従来の加熱成形装
置と同じであるので、それらの詳細な構造の説明は省略
する。

成形型34の上面には、成形型34の面となじむに十分な
柔軟性を備えたナイロン等の合成樹脂あるいは金属で、
例えば＃300台と言った細かいメッシュが形成された網
材、ニッケル、チタン、銅、黄銅、モネルメタル、ステ
ンレス鋼等の金属繊維焼結体あるいは織布等で構成され
た凹凸部材47が載置されている。

連続した凹凸部26を有する振動板13を形成するには、
まず下降して冷却手段36により冷却された成形型34を第
３図に示す位置まで上昇させる。冷却された成形型34の
凹凸部材47上に上述したようなポリエチレンテレフタレ
ートやポリフェニレンサルファイド等の熱可塑性フィル
ムで構成された振動板材料48を載置する。次に、加熱手
段35を動作させて成形型34を加熱し、予め設定された成
型温度に達した時点で加熱手段35を停止させる。次に、
エアーシリンダ42を動作させ、シリンダロッド41を下降
させて、成形型34と加圧ポット44の開放部端縁間に振動
板材料48を挾んで固定する。そして加圧空気給口46から
加圧空気を加圧室43内に供給するとともに、成形型34を
冷却手段36に当接させ、成形型34を冷却する。空気圧と
熱により成型型34に形成された型にしたがって振動板材
料48を成形する。振動板材料48はその下に位置する凹凸
部材47のメッシュや孔そして織目の形状にしたがって連
続した凹凸部26が付けられる。加圧空気の供給により、
振動材材料48と凹凸部材47との間に存在している空気は
凹凸部材47のメッシュや孔そして繊目を通ってその側縁
部から直接外部に排出されたり、凹凸部材47と成形型34
の隙間から外部に排出される。したがって、振動板材料
48と成形型34との間に空気溜りができることはない。

振動板材料48が所定の形状に成形され、凹凸部材47に
よって凹凸部26が形成された時点で、加圧空気の供給を
停止する。次いで、シリンダロッド41を上昇させると、
振動板材料48は凹凸部材47に付着した状態で成形型34上
に位置する。最後に凹凸部材47から振動板材料48を剥離
する。振動板材料48は従来の成形型の面という密着性の
高い部分から剥離するのとは異なり、密着性の低い凹凸
部材47から剥離するので、極めて弱い力で剥離可能であ
り、従来のように剥離時に振動板を破損したり、変形を
生じさせることはない。なお、第２図に示す顕微鏡写真
は、凹凸部材47を＃508のナイロンメッシュで構成した
場合を示している。

このようにして振動板13の表面に微細な凹凸部26を設
けることにより、凹凸部26のＲ形状が振動板13の前後動
に伴って変化するので、その張力は低くすることができ
る。これら凹凸部26によって、低張力で振動板の周縁を
固定しても、背極板14の静電的な吸引力によって、背極
板14に平面的に吸着されることはなく、凹凸部26の各頂
点のみが吸着されるだけである。また、吸着に対し安定
度が低く設定されている場合でも、平面的な接触がない
ことは極端な感度劣化等が生じることもない。

したがって、同口径の従来の振動板に比べてスチフネ
スを低く設定することが可能であり、このことは小口径
の振動板において低張力を必要とする際の大きな利点と
なり得る。

第4a図から第4d図は単一指向性マイクロホンユニット
の周波数応答特性を示すグラフで、第4a図および第4b図
は、振動板の直径が7mmの場合を、そして第4c図および
第4d図は、振動板の直径が5mmの場合を示し、それぞれ
第4a図と第4c図は従来の振動板の場合を、そして第4b図
と第4d図はこの発明により作られた振動板を使用した場
合を示している。なお、ａは音源に対して０゜、ｂは音
源に対して180゜、そしてＣは音源に対して90゜の場合
を示している。この２つの特性を比べて見ると、この発
明の振動板の方が低周波数の応答が向上していることが
判る。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明の静電型電気音響交換器の振動
板は、その振動面の全域にわたって、凹部の底部から凸
部の頂部までの高さが同振動板の厚み以上である多数の
連続した微細な凹凸を形成するという極めて簡単な構造
ではあるが、これにより静電的な吸引力によって、平面
的に吸着されることはなく、吸着に対し安定度が低く設
定されている場合でも平面的な接触がない振動板を提供
することができる。したがって、同口径の従来の振動板
に比べてステフネスを低く設定することが可能であり、
このことは小口径の振動板において低張力を必要とする
コンデンサマイクロホンにも最適な振動板を提供するこ
とができる。

また、この発明の振動板によれば、背極板に対する面
が平面がなく、そのすべての面に微細な凹凸が形成され
ているため、振動板の面が平面に形成されているものと
比べて、振動板と背極板との間の薄空気層の抵抗がより
低くなり、したがって、特に中高域での特性向上（平坦
性）が図られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の振動板を用いたマイクロホンの一例
を示す縦断面図、第２図はその振動板の凹凸を示すため
の顕微鏡写真、第３図はこの振動板を作るための装置の
一例を一部切り欠いて示す正面図、第4a図から第4d図は
この従来例とこの発明の振動板の周波数応答特性を示す
グラフ、第５図は従来の振動板製造装置の一例を概略的
に示す説明図である。 図面において、11はコンデンサマイクロホン、13は振動
板、26は凹凸部、47は凹凸部材、48は振動板材料であ
る。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】音声等の振動を電気信号に変換する静電型
   電気音響変換器の振動板において、当該振動板の振動面
   にはその全域にわたって、凹部の底部から凸部の頂部ま
   での高さが同振動板の厚み以上である多数の連続した微
   細な凹凸が形成されていることを特徴とする静電型電気
   音響変換器の振動板。