静電型スピーカ
【課題】エレクトレットの電位の低下を防ぎつつ、振動体とエレクトレットとの間のギャップを狭くする。
【解決手段】エレクトレット４０Ｕとクッション材４５Ｕとの間に接触防止部材８０Ｕが位置し、エレクトレット４０Ｕと接触防止部材８０Ｕとの間にはギャップがある。このため、クッション材４５Ｕとエレクトレット４０Ｕおよび接触防止部材８０Ｕとが接触することがなく、エレクトレット４０Ｕの電荷が抜けて電位が低下することがない。また、エレクトレット４０Ｌとクッション材４５Ｌとの間においても接触防止部材８０Ｌが位置し、エレクトレット４０Ｌと接触防止部材８０Ｌとの間にはギャップがある。このため、クッション材４５Ｌとエレクトレット４０Ｌとが接触することがなく、エレクトレット４０Ｌの電荷が抜けて電位が低下することがない。
【解決手段】エレクトレット４０Ｕとクッション材４５Ｕとの間に接触防止部材８０Ｕが位置し、エレクトレット４０Ｕと接触防止部材８０Ｕとの間にはギャップがある。このため、クッション材４５Ｕとエレクトレット４０Ｕおよび接触防止部材８０Ｕとが接触することがなく、エレクトレット４０Ｕの電荷が抜けて電位が低下することがない。また、エレクトレット４０Ｌとクッション材４５Ｌとの間においても接触防止部材８０Ｌが位置し、エレクトレット４０Ｌと接触防止部材８０Ｌとの間にはギャップがある。このため、クッション材４５Ｌとエレクトレット４０Ｌとが接触することがなく、エレクトレット４０Ｌの電荷が抜けて電位が低下することがない。
【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】
エレクトレットを使用した静電型スピーカとして、例えば特許文献１に記載された静電型スピーカがある。この静電型スピーカにおいては、環状の２つのスペーサの間に振動体が張力を掛けられた状態で位置し、片面にエレクトレット備えた２つの電極がエレクトレット側を振動体側に向けてスペーサに固定されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１２０４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
静電型スピーカにおいて対向する電極と振動体との間のギャップを狭くすることにより、静電型スピーカの厚さを薄くすることができる。しかしながら、特許文献１に開示された静電型スピーカのように、振動体とエレクトレットとの間には何ら部材が配置されていない構成において振動体とエレクトレットとの間のギャップを狭くすると、変位した振動体がエレクトレットに接触して短絡する虞がある。
【０００５】
周知の静電型スピーカにおいては、振動体を絶縁性と弾性を有するエステルウールなどのクッション材で挟み、振動体が短絡するのを防ぐ構成も考案されているが、この構成を特許文献１の構成に採用すると、クッション材とエレクトレットとが接触し、エレクトレットの電荷が抜けてエレクトレットの電位が下がり、振動膜を振動させる力が低下することとなる。
【０００６】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、エレクトレットの電位の低下を防ぎつつ、振動体とエレクトレットとの間のギャップを狭くす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、前記振動体の前記第１電極側の表面上に位置し、絶縁性、弾性および音響透過性を有する第１クッション材と、前記振動体の前記第２電極側の表面上に位置し、絶縁性、弾性および音響透過性を有する第２クッション材と、前記第１電極の振動体側の表面に配置された第１エレクトレットと、前記第２電極の振動体側の表面に配置された第２エレクトレットと、前記第１エレクトレットと前記第１クッション材との間に位置し、前記第１クッション材を押さえ音響透過性を有する第１押さえ部と、前記第２エレクトレットと前記第２クッション材との間に位置し、前記第２クッション材を押さえ音響透過性を有する第２押さえ部と、前記第１押さえ部と前記第１エレクトレットとの間に間隙を確保する第１間隙形成部と、前記第２押さえ部と前記第２エレクトレットとの間に間隙を確保する第２間隙形成部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押さえ部および前記第２押さえ部は、布または網とする構成であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エレクトレットの電位の低下を防ぎつつ、振動体とエレクトレットとの間のギャップを狭くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施形態］
図１は、本発明の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の断面と電気的構成を模式的に示した図、図３は静電型スピーカ１の分解斜視図である。
この静電型スピーカ１は図に示したように、振動体１０、電極２０Ｕ，２０Ｌ、スペーサ３０Ｕ，３０Ｌ、電極２０Ｕに固着されたエレクトレット４０Ｕ、電極２０Ｌに固着されたエレクトレット４０Ｌとを有している。また、静電型スピーカ１は、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌと、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌ、クッション材４５Ｕ，４５Ｌとを有している。なお、図中の振動体、電極、スペーサ、接触防止部材、エレクトレット、クッション材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。
【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を構成する各構成要素について説明する。
振動体１０は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）のフィルムに導電性を有する金属を蒸着してフィルム表面に導電性を有する薄膜層を形成したものである。本実施形態においては、振動体１０の厚さは数μｍ〜数十μｍ程度の厚さとなっており、振動体１０のＸ方向およびＹ方向の長さは後述するスペーサ３０Ｕ，３０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さより短くなっている。
なお、本実施形態においては、振動体１０は、ＰＰ（polypropylene、ポリプロピレン）などＰＥＴ以外の高分子材料のフィルムに導電性を有する金属の薄膜層を形成したものであってもよい。また、振動体１０においては、合成樹脂のフィルム表面に導電性塗料を塗布して薄膜層を形成するようにしてもよい。
【００１２】
スペーサ３０Ｕ，３０Ｌおよびスペーサ３１Ｕ，３１Ｌの素材は絶縁体（例えば合成樹脂やセラミックス）であり、その形状は図３に示したように矩形の枠形となっている。なお、本実施形態においては、スペーサ３０Ｕ，３０Ｌおよびスペーサ３１Ｕ，３１ＬのＸ方向およびＹ方向の長さと、電極２０Ｕ，２０Ｌ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の厚みは同じであり、スペーサ３１Ｕとスペーサ３１Ｌの厚みは同じとなっている。
【００１３】
電極２０Ｕ，２０Ｌは、導電性を有する金属を矩形の板状に形成したものである。
エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌは、帯電されたエレクトレットであって、その形状は板状で矩形となっており、エレクトレット４０Ｕは電極２０Ｕの片方の面に固着され、エレクトレット４０Ｌは電極２０Ｌの片方の面に固着されている。また、エレクトレット４０Ｕ，４０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さは電極２０Ｕ，２０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さより短くなっており、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌの面積は電極２０Ｕ，２０Ｌの面積より狭くなっている。
なお、エレクトレット４０Ｕとエレクトレット４０Ｌの電位は同じ電位となっている。また、固着された電極２０Ｕとエレクトレット４０Ｕ、および固着された電極２０Ｌとエレクトレット４０Ｌにおいては、音響透過性を確保するためにエレクトレットおよび電極を貫通する貫通孔２１が所定間隔で複数設けられている。
【００１４】
クッション材４５Ｕ，４５Ｌは、綿に熱を加えて圧縮したものであって空気の通過が可能となっており、その形状は矩形となっている。また、クッション材４５Ｕ，４５Ｌは、音響透過性と弾性を有しており、外部から力を加えられると変形し、外部から加えられた力が取り除かれると元の形状に戻る部材である。なお、本発明に係る静電型スピーカにおいては、クッション材４５Ｕ，４５Ｌの素材は綿に限定されるものではなく、力を加えられると変形し、加えられた力が取り除かれると元の形状に戻り、且つ、絶縁性と音響透過性を有しているのであればエステルウールなど、他の素材であってもよい。
【００１５】
接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌは、絶縁性を有する合成樹脂（例えば、ＰＥＴ，ＰＰ，アクリル樹脂など）を矩形の板状に形成したものであり、音響透過性を確保するために一方の面から他方の面に貫通する貫通孔８１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、接触防止部材８０Ｕ，８０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さと、スペーサ３０Ｕ，３０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さは同じとなっている。
【００１６】
（静電型スピーカ１の構成）
静電型スピーカ１においては、スペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌは、振動体１０の周縁部を挟んで互いに固着されている。なお、本実施形態においては、振動体１０は張力が掛からない状態でスペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌとの間に挟まれている。
また、スペーサ３０Ｕにおいて振動体１０と反対側に接触防止部材８０Ｕが固着され、スペーサ３０Ｌにおいて振動体１０と反対側に接触防止部材８０Ｌが固着されており、接触防止部材８０Ｕと振動体１０との間の空間（スペーサ３０Ｕの内側の空間）にはクッション材４５Ｕが配置され、接触防止部材８０Ｌと振動体１０との間の空間（スペーサ３０Ｌの内側の空間）にはクッション材４５Ｌが配置されている。
【００１７】
そして、接触防止部材８０Ｕにおいてスペーサ３０Ｕと反対側にスペーサ３１Ｕが固着され、接触防止部材８０Ｌにおいてスペーサ３０Ｌと反対側にスペーサ３１Ｌが固着されており、エレクトレット４０Ｕを振動体１０側に向けて電極２０Ｕがスペーサ３１Ｕに固着され、エレクトレット４０Ｌを振動体１０側に向けて電極２０Ｌがスペーサ３１Ｌに固着されている。
ここで、エレクトレット４０Ｕとクッション材４５Ｕとの間には接触防止部材８０Ｕが位置している。そして、接触防止部材８０Ｕと電極２０Ｕとの間にはスペーサ３１Ｕがあり、このスペーサ３１Ｕによりエレクトレット４０Ｕと接触防止部材８０Ｕとの間にギャップが確保されている。接触防止部材８０Ｕはクッション材４５Ｕがエレクトレット４０Ｕに接触しないように押さえるため、クッション材４５Ｕとエレクトレット４０Ｕおよび接触防止部材８０Ｕとが接触することがなく、エレクトレット４０Ｕの電荷が抜けて電位が低下することがない。
また、エレクトレット４０Ｌとクッション材４５Ｌとの間においても接触防止部材８０Ｌが位置している。そして、接触防止部材８０Ｌと電極２０Ｌとの間にはスペーサ３１Ｌがあってエレクトレット４０Ｌと接触防止部材８０Ｌとの間にギャップが確保されている。接触防止部材８０Ｌはクッション材４５Ｌがエレクトレット４０Ｌに接触しないように押さえるため、クッション材４５Ｌとエレクトレット４０Ｌとが接触することがなく、エレクトレット４０Ｌの電荷が抜けて電位が低下することがない。
【００１８】
なお、本実施形態においては、スペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌの厚さは同じであり、スペーサ３１Ｕとスペーサ３１Ｌの厚さは同じであり、接触防止部材８０Ｕと接触防止部材８０Ｌの厚さは同じであるため、振動体１０からエレクトレット４０Ｕまでの距離と、振動体１０からエレクトレット４０Ｌまでの距離は同じとなっており、エレクトレット４０Ｕからエレクトレット４０Ｌまでの距離は、エレクトレットのいずれの位置においても同じとなっている。
【００１９】
（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、直流バイアスを供給するバイアス電源７０とを備えている。入力部６０は変圧器５０の一次側に接続されている。また、バイアス電源７０のマイナス側は振動体１０に接続され、バイアス電源７０のプラス側は変圧器５０の２次側の中点（センタータップ）と接続されており、電極２０Ｕ，２０Ｌはそれぞれ変圧器５０の２次側の一端および他端に接続されている。
【００２０】
この構成においては、振動体１０の表面にある導電性を有する薄膜層はバイアス電源７０のマイナス側に接続されているため、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌに対向する振動体１０の表面はマイナスとなる。
そして、入力部６０に音響信号が入力されていない状態においては、バイアス電源７０の電圧がＥ１、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌの電圧がＥ２とすると、バイアス電源７０の電圧Ｅ１とエレクトレットの電圧Ｅ２とを加算した電圧（Ｅ１＋Ｅ２）が、振動体１０と電極２０Ｕ（振動体１０と電極２０Ｌ）との間の電圧差となる。ここで、振動体１０と電極２０Ｕ，２０Ｌとの間の電圧差は、電圧Ｅ１と電圧Ｅ２を加算した電圧（Ｅ１＋Ｅ２）であるため、エレクトレット単体またはバイアス電源単体の時より高い電圧差を得られる。
また、Ｅ１＋Ｅ２の電圧差をバイアス電源のみで得ようとすると、バイアス電圧を供給する配線については高電圧に対応する必要があるが、本実施形態によれば、バイアス電源から供給の電圧はＥ１のみとなりＥ１＋Ｅ２より低い電圧である。Ｅ１＋Ｅ２の電圧差をバイアス電源のみで得る場合と比較すると、バイアス電圧を供給する配線についてはより高い電圧に対応させる必要がなく、コストを抑えることができる。
【００２１】
（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２０Ｕ，２０Ｌにそれぞれ印加される。
具体的には、正負の振幅を持つ音響信号が入力部６０に入力され、変圧器５０の２次側において電極２０Ｕに接続されている部分の電圧がセンタータップに対してプラスとなると、電極２０Ｕと振動体１０との間の電圧差は、バイアス電源７０の電圧Ｅ１と、エレクトレット４０Ｕの電圧Ｅ２、および音響信号が変圧器５０で昇圧されて得られる電圧Ｅ３を加算したＥ１＋Ｅ２＋Ｅ３となる。
一方、電極２０Ｌと振動体１０との間の電位差は、バイアス電源７０の電圧Ｅ１と、エレクトレット４０Ｌの電圧Ｅ２とを加算したＥ１＋Ｅ２であり、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間に電位差が生じ、振動体１０が変位する。
なお、本実施形態においては、音響信号の振幅がピークとなった時に変圧器５０から出力される電圧と、バイアス電源７０の電圧Ｅ１とを加算した電圧値が、所定の電圧値を超えないように、バイアス電源７０の電圧Ｅ１が調整されている。
【００２２】
また、正負の振幅を持つ音響信号が入力部６０に入力され、変圧器５０の２次側において電極２０Ｌに接続されている部分の電圧がセンタータップに対してプラスとなると、電極２０Ｌと振動体１０との間の電圧差は、バイアス電源７０の電圧Ｅ１と、エレクトレット４０Ｌの電圧Ｅ２、および音響信号が変圧器５０で昇圧されて得られる電圧Ｅ３を加算したＥ１＋Ｅ２＋Ｅ３となる。
一方、電極２０Ｕと振動体１０との間の電位差は、バイアス電源７０の電圧Ｅ１と、エレクトレット４０Ｕの電圧Ｅ２とを加算したＥ１＋Ｅ２であり、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間に電位差が生じ、振動体１０が変位する。
【００２３】
このように、入力部６０に音響信号が入力されると、振動体１０は電極２０Ｕまたは電極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。すなわち、振動体１０は音響信号に応じて同図のＺ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）に応じた音が振動体１０から発生する。発生した音は、クッション材４５Ｕ，４５Ｌ、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌ、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌ、電極２０Ｕ，２０Ｌを通り抜けて静電型スピーカ１の外部に放射される。
【００２４】
なお、振動体１０が変位するとクッション材４５Ｕ，４５Ｌは、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌ側へ押される力を振動体１０から受ける。しかしながら、エレクトレット４０Ｕと振動体１０との間には接触防止部材８０Ｕが位置し、エレクトレット４０Ｌと振動体１０との間には接触防止部材８０Ｌが位置しているため、クッション材が振動体１０から押されてもクッション材４５Ｕ，４５Ｌが移動してエレクトレット４０Ｕ，４０Ｌに接触することがない。本実施形態においては、このようにクッション材がエレクトレットに接触しないため、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌの電荷が抜けて電位が低下することがない。
【００２５】
［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。
【００２６】
上述した実施形態においては、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌは合成樹脂を矩形の板状にしたものとなっているが、クッション材４５Ｕ，４５Ｌがエレクトレットに接触しなければ、この構成に限定されるものではなく、例えば、寒冷紗や絶縁性を有する布などを接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌとしてもよく、また、絶縁性を有する糸を編んで作られた網、紙、合成樹脂のフィルム等を接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌとしてもよい。これらの部材であっても、クッション材がエレクトレットに接触しないようにクッション材を押さえることができる。
【００２７】
本発明においては、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌの形状を図４に示したスペーサ３１Ａのように格子状の形状とし、この格子の内側にエレクトレットが位置するように、電極２０Ｕと電極２０Ｌに固着するエレクトレットを図５に示したように分割してもよい。この構成によれば、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌを用いなくてもクッション材とエレクトレットとが接触するのを防ぐことができる。
具体的には、図６に示したようにスペーサ３０Ｕと電極２０Ｕとの間およびスペーサ３０Ｌと電極２０Ｌの間において、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌおよび接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌに替えてスペーサ３１Ａを配置すると、格子の部分でクッション材４５Ｕ，４５Ｌを押さえつつ、枠および格子部分により各エレクトレットとクッション材との間のギャップを確保できる。クッション材とエレクトレットとが接触するのを格子の部分が押さえて防ぐため、接触防止部材を用いることなくクッション材とエレクトレットとが接触するのを防ぐことができる。
【００２８】
また、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌを格子状とする場合には、図７に示したスペーサ３１Ｂように格子部分の厚さがスペーサの枠部分の厚さより薄くなるようにし、図中の矢印Ａ側をエレクトレット側に向けてスペーサ３０Ｕと電極２０Ｕとの間、およびスペーサ３０Ｌと電極２０Ｌとの間に配置してもよい。
この構成においても、図８に示したように、スペーサ３０Ｕと電極２０Ｕとの間およびスペーサ３０Ｌと電極２０Ｌの間において、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌおよび接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌに替えてスペーサ３１Ｂを配置すると、格子の部分でクッション材４５Ｕ，４５Ｌを押さえつつ、枠部分でエレクトレットとクッション材との間のギャップを確保できる。クッション材とエレクトレットとが接触するのを格子の部分が防ぐため、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌを用いることなくクッション材とエレクトレットとが接触するのを防ぐことができる。
また、図８に示したようにスペーサの内側で格子が設けられていない部分にエレクトレットが位置するので、図５，６のようにエレクトレットを分割して電極に固着させる必要がなく、エレクトレットを電極に固着するのが容易となる。
【００２９】
上述した実施形態においては、接触防止部材と各スペーサとが別体となっているが、スペーサ３１Ｕと接触防止部材８０Ｕとを一体で形成し、スペーサ３１Ｌと接触防止部材８０Ｌとを一体で形成してもよい。
【００３０】
上述した実施形態においては、振動体１０にバイアス電源７０が接続されるが、図９（ａ）に示したように、バイアス電源７０を設けず、変圧器５０の二次側の２つの端子の間を直列に接続された２つの抵抗で接続し、一方の抵抗と他方の抵抗の間の中点を振動体１０に接続するようにしてもよい。
また、図９（ｂ）に示したようにバイアス電源７０を設けず、変圧器５０の中点を直接振動体１０に接続するようにしてもよい。
また、図９（ｃ）に示したようにバイアス電源７０を設けず、エレクトレット４０Ｕを負に帯電したエレクトレットとする一方、エレクトレット４０Ｌを正に帯電したエレクトレットとし、変圧器５０の二次側の一方の端子を振動体１０に接続し、変圧器５０の二次側のもう一方の端子を電極２０Ｕと電極２０Ｌに接続して静電型スピーカ１を駆動するようにしてもよい。
【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を模式的に示した図である。
【図３】静電型スピーカ１の分解斜視図である。
【図４】本発明の変形例に係るスペーサ３１Ａの外観図である。
【図５】本発明の変形例に係るエレクトレット４０Ｌの外観図である。
【図６】本発明の変形例に係る静電型スピーカの断面図である。
【図７】本発明の変形例に係るスペーサ３１Ｂの外観図である。
【図８】本発明の変形例に係る静電型スピーカの断面図である。
【図９】本発明の変形例に係る電気的構成の模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・静電型スピーカ、１０・・・振動体、２０Ｕ，２０Ｌ・・・電極、３０Ｕ，３０Ｌ，３１Ｕ，３１Ｌ，３１Ａ，３１Ｂ・・・スペーサ、４０Ｕ，４０Ｌ・・・エレクトレット、４５Ｕ，４５Ｌ・・・クッション材、５０・・・変圧器、６０・・・入力部、７０・・・バイアス電源、８０Ｕ，８０Ｌ・・・接触防止部材
【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】
エレクトレットを使用した静電型スピーカとして、例えば特許文献１に記載された静電型スピーカがある。この静電型スピーカにおいては、環状の２つのスペーサの間に振動体が張力を掛けられた状態で位置し、片面にエレクトレット備えた２つの電極がエレクトレット側を振動体側に向けてスペーサに固定されている。
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−１２０４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
静電型スピーカにおいて対向する電極と振動体との間のギャップを狭くすることにより、静電型スピーカの厚さを薄くすることができる。しかしながら、特許文献１に開示された静電型スピーカのように、振動体とエレクトレットとの間には何ら部材が配置されていない構成において振動体とエレクトレットとの間のギャップを狭くすると、変位した振動体がエレクトレットに接触して短絡する虞がある。
【０００５】
周知の静電型スピーカにおいては、振動体を絶縁性と弾性を有するエステルウールなどのクッション材で挟み、振動体が短絡するのを防ぐ構成も考案されているが、この構成を特許文献１の構成に採用すると、クッション材とエレクトレットとが接触し、エレクトレットの電荷が抜けてエレクトレットの電位が下がり、振動膜を振動させる力が低下することとなる。
【０００６】
本発明は、上述した背景の下になされたものであり、エレクトレットの電位の低下を防ぎつつ、振動体とエレクトレットとの間のギャップを狭くす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、前記振動体の前記第１電極側の表面上に位置し、絶縁性、弾性および音響透過性を有する第１クッション材と、前記振動体の前記第２電極側の表面上に位置し、絶縁性、弾性および音響透過性を有する第２クッション材と、前記第１電極の振動体側の表面に配置された第１エレクトレットと、前記第２電極の振動体側の表面に配置された第２エレクトレットと、前記第１エレクトレットと前記第１クッション材との間に位置し、前記第１クッション材を押さえ音響透過性を有する第１押さえ部と、前記第２エレクトレットと前記第２クッション材との間に位置し、前記第２クッション材を押さえ音響透過性を有する第２押さえ部と、前記第１押さえ部と前記第１エレクトレットとの間に間隙を確保する第１間隙形成部と、前記第２押さえ部と前記第２エレクトレットとの間に間隙を確保する第２間隙形成部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押さえ部および前記第２押さえ部は、布または網とする構成であってもよい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、エレクトレットの電位の低下を防ぎつつ、振動体とエレクトレットとの間のギャップを狭くすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
［実施形態］
図１は、本発明の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の断面と電気的構成を模式的に示した図、図３は静電型スピーカ１の分解斜視図である。
この静電型スピーカ１は図に示したように、振動体１０、電極２０Ｕ，２０Ｌ、スペーサ３０Ｕ，３０Ｌ、電極２０Ｕに固着されたエレクトレット４０Ｕ、電極２０Ｌに固着されたエレクトレット４０Ｌとを有している。また、静電型スピーカ１は、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌと、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌ、クッション材４５Ｕ，４５Ｌとを有している。なお、図中の振動体、電極、スペーサ、接触防止部材、エレクトレット、クッション材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。
【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を構成する各構成要素について説明する。
振動体１０は、ＰＥＴ（polyethylene terephthalate、ポリエチレンテレフタレート）のフィルムに導電性を有する金属を蒸着してフィルム表面に導電性を有する薄膜層を形成したものである。本実施形態においては、振動体１０の厚さは数μｍ〜数十μｍ程度の厚さとなっており、振動体１０のＸ方向およびＹ方向の長さは後述するスペーサ３０Ｕ，３０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さより短くなっている。
なお、本実施形態においては、振動体１０は、ＰＰ（polypropylene、ポリプロピレン）などＰＥＴ以外の高分子材料のフィルムに導電性を有する金属の薄膜層を形成したものであってもよい。また、振動体１０においては、合成樹脂のフィルム表面に導電性塗料を塗布して薄膜層を形成するようにしてもよい。
【００１２】
スペーサ３０Ｕ，３０Ｌおよびスペーサ３１Ｕ，３１Ｌの素材は絶縁体（例えば合成樹脂やセラミックス）であり、その形状は図３に示したように矩形の枠形となっている。なお、本実施形態においては、スペーサ３０Ｕ，３０Ｌおよびスペーサ３１Ｕ，３１ＬのＸ方向およびＹ方向の長さと、電極２０Ｕ，２０Ｌ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の厚みは同じであり、スペーサ３１Ｕとスペーサ３１Ｌの厚みは同じとなっている。
【００１３】
電極２０Ｕ，２０Ｌは、導電性を有する金属を矩形の板状に形成したものである。
エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌは、帯電されたエレクトレットであって、その形状は板状で矩形となっており、エレクトレット４０Ｕは電極２０Ｕの片方の面に固着され、エレクトレット４０Ｌは電極２０Ｌの片方の面に固着されている。また、エレクトレット４０Ｕ，４０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さは電極２０Ｕ，２０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さより短くなっており、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌの面積は電極２０Ｕ，２０Ｌの面積より狭くなっている。
なお、エレクトレット４０Ｕとエレクトレット４０Ｌの電位は同じ電位となっている。また、固着された電極２０Ｕとエレクトレット４０Ｕ、および固着された電極２０Ｌとエレクトレット４０Ｌにおいては、音響透過性を確保するためにエレクトレットおよび電極を貫通する貫通孔２１が所定間隔で複数設けられている。
【００１４】
クッション材４５Ｕ，４５Ｌは、綿に熱を加えて圧縮したものであって空気の通過が可能となっており、その形状は矩形となっている。また、クッション材４５Ｕ，４５Ｌは、音響透過性と弾性を有しており、外部から力を加えられると変形し、外部から加えられた力が取り除かれると元の形状に戻る部材である。なお、本発明に係る静電型スピーカにおいては、クッション材４５Ｕ，４５Ｌの素材は綿に限定されるものではなく、力を加えられると変形し、加えられた力が取り除かれると元の形状に戻り、且つ、絶縁性と音響透過性を有しているのであればエステルウールなど、他の素材であってもよい。
【００１５】
接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌは、絶縁性を有する合成樹脂（例えば、ＰＥＴ，ＰＰ，アクリル樹脂など）を矩形の板状に形成したものであり、音響透過性を確保するために一方の面から他方の面に貫通する貫通孔８１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、接触防止部材８０Ｕ，８０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さと、スペーサ３０Ｕ，３０ＬのＸ方向およびＹ方向の長さは同じとなっている。
【００１６】
（静電型スピーカ１の構成）
静電型スピーカ１においては、スペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌは、振動体１０の周縁部を挟んで互いに固着されている。なお、本実施形態においては、振動体１０は張力が掛からない状態でスペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌとの間に挟まれている。
また、スペーサ３０Ｕにおいて振動体１０と反対側に接触防止部材８０Ｕが固着され、スペーサ３０Ｌにおいて振動体１０と反対側に接触防止部材８０Ｌが固着されており、接触防止部材８０Ｕと振動体１０との間の空間（スペーサ３０Ｕの内側の空間）にはクッション材４５Ｕが配置され、接触防止部材８０Ｌと振動体１０との間の空間（スペーサ３０Ｌの内側の空間）にはクッション材４５Ｌが配置されている。
【００１７】
そして、接触防止部材８０Ｕにおいてスペーサ３０Ｕと反対側にスペーサ３１Ｕが固着され、接触防止部材８０Ｌにおいてスペーサ３０Ｌと反対側にスペーサ３１Ｌが固着されており、エレクトレット４０Ｕを振動体１０側に向けて電極２０Ｕがスペーサ３１Ｕに固着され、エレクトレット４０Ｌを振動体１０側に向けて電極２０Ｌがスペーサ３１Ｌに固着されている。
ここで、エレクトレット４０Ｕとクッション材４５Ｕとの間には接触防止部材８０Ｕが位置している。そして、接触防止部材８０Ｕと電極２０Ｕとの間にはスペーサ３１Ｕがあり、このスペーサ３１Ｕによりエレクトレット４０Ｕと接触防止部材８０Ｕとの間にギャップが確保されている。接触防止部材８０Ｕはクッション材４５Ｕがエレクトレット４０Ｕに接触しないように押さえるため、クッション材４５Ｕとエレクトレット４０Ｕおよび接触防止部材８０Ｕとが接触することがなく、エレクトレット４０Ｕの電荷が抜けて電位が低下することがない。
また、エレクトレット４０Ｌとクッション材４５Ｌとの間においても接触防止部材８０Ｌが位置している。そして、接触防止部材８０Ｌと電極２０Ｌとの間にはスペーサ３１Ｌがあってエレクトレット４０Ｌと接触防止部材８０Ｌとの間にギャップが確保されている。接触防止部材８０Ｌはクッション材４５Ｌがエレクトレット４０Ｌに接触しないように押さえるため、クッション材４５Ｌとエレクトレット４０Ｌとが接触することがなく、エレクトレット４０Ｌの電荷が抜けて電位が低下することがない。
【００１８】
なお、本実施形態においては、スペーサ３０Ｕとスペーサ３０Ｌの厚さは同じであり、スペーサ３１Ｕとスペーサ３１Ｌの厚さは同じであり、接触防止部材８０Ｕと接触防止部材８０Ｌの厚さは同じであるため、振動体１０からエレクトレット４０Ｕまでの距離と、振動体１０からエレクトレット４０Ｌまでの距離は同じとなっており、エレクトレット４０Ｕからエレクトレット４０Ｌまでの距離は、エレクトレットのいずれの位置においても同じとなっている。
【００１９】
（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、直流バイアスを供給するバイアス電源７０とを備えている。入力部６０は変圧器５０の一次側に接続されている。また、バイアス電源７０のマイナス側は振動体１０に接続され、バイアス電源７０のプラス側は変圧器５０の２次側の中点（センタータップ）と接続されており、電極２０Ｕ，２０Ｌはそれぞれ変圧器５０の２次側の一端および他端に接続されている。
【００２０】
この構成においては、振動体１０の表面にある導電性を有する薄膜層はバイアス電源７０のマイナス側に接続されているため、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌに対向する振動体１０の表面はマイナスとなる。
そして、入力部６０に音響信号が入力されていない状態においては、バイアス電源７０の電圧がＥ１、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌの電圧がＥ２とすると、バイアス電源７０の電圧Ｅ１とエレクトレットの電圧Ｅ２とを加算した電圧（Ｅ１＋Ｅ２）が、振動体１０と電極２０Ｕ（振動体１０と電極２０Ｌ）との間の電圧差となる。ここで、振動体１０と電極２０Ｕ，２０Ｌとの間の電圧差は、電圧Ｅ１と電圧Ｅ２を加算した電圧（Ｅ１＋Ｅ２）であるため、エレクトレット単体またはバイアス電源単体の時より高い電圧差を得られる。
また、Ｅ１＋Ｅ２の電圧差をバイアス電源のみで得ようとすると、バイアス電圧を供給する配線については高電圧に対応する必要があるが、本実施形態によれば、バイアス電源から供給の電圧はＥ１のみとなりＥ１＋Ｅ２より低い電圧である。Ｅ１＋Ｅ２の電圧差をバイアス電源のみで得る場合と比較すると、バイアス電圧を供給する配線についてはより高い電圧に対応させる必要がなく、コストを抑えることができる。
【００２１】
（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２０Ｕ，２０Ｌにそれぞれ印加される。
具体的には、正負の振幅を持つ音響信号が入力部６０に入力され、変圧器５０の２次側において電極２０Ｕに接続されている部分の電圧がセンタータップに対してプラスとなると、電極２０Ｕと振動体１０との間の電圧差は、バイアス電源７０の電圧Ｅ１と、エレクトレット４０Ｕの電圧Ｅ２、および音響信号が変圧器５０で昇圧されて得られる電圧Ｅ３を加算したＥ１＋Ｅ２＋Ｅ３となる。
一方、電極２０Ｌと振動体１０との間の電位差は、バイアス電源７０の電圧Ｅ１と、エレクトレット４０Ｌの電圧Ｅ２とを加算したＥ１＋Ｅ２であり、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間に電位差が生じ、振動体１０が変位する。
なお、本実施形態においては、音響信号の振幅がピークとなった時に変圧器５０から出力される電圧と、バイアス電源７０の電圧Ｅ１とを加算した電圧値が、所定の電圧値を超えないように、バイアス電源７０の電圧Ｅ１が調整されている。
【００２２】
また、正負の振幅を持つ音響信号が入力部６０に入力され、変圧器５０の２次側において電極２０Ｌに接続されている部分の電圧がセンタータップに対してプラスとなると、電極２０Ｌと振動体１０との間の電圧差は、バイアス電源７０の電圧Ｅ１と、エレクトレット４０Ｌの電圧Ｅ２、および音響信号が変圧器５０で昇圧されて得られる電圧Ｅ３を加算したＥ１＋Ｅ２＋Ｅ３となる。
一方、電極２０Ｕと振動体１０との間の電位差は、バイアス電源７０の電圧Ｅ１と、エレクトレット４０Ｕの電圧Ｅ２とを加算したＥ１＋Ｅ２であり、電極２０Ｕと電極２０Ｌとの間に電位差が生じ、振動体１０が変位する。
【００２３】
このように、入力部６０に音響信号が入力されると、振動体１０は電極２０Ｕまたは電極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。すなわち、振動体１０は音響信号に応じて同図のＺ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）に応じた音が振動体１０から発生する。発生した音は、クッション材４５Ｕ，４５Ｌ、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌ、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌ、電極２０Ｕ，２０Ｌを通り抜けて静電型スピーカ１の外部に放射される。
【００２４】
なお、振動体１０が変位するとクッション材４５Ｕ，４５Ｌは、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌ側へ押される力を振動体１０から受ける。しかしながら、エレクトレット４０Ｕと振動体１０との間には接触防止部材８０Ｕが位置し、エレクトレット４０Ｌと振動体１０との間には接触防止部材８０Ｌが位置しているため、クッション材が振動体１０から押されてもクッション材４５Ｕ，４５Ｌが移動してエレクトレット４０Ｕ，４０Ｌに接触することがない。本実施形態においては、このようにクッション材がエレクトレットに接触しないため、エレクトレット４０Ｕ，４０Ｌの電荷が抜けて電位が低下することがない。
【００２５】
［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。
【００２６】
上述した実施形態においては、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌは合成樹脂を矩形の板状にしたものとなっているが、クッション材４５Ｕ，４５Ｌがエレクトレットに接触しなければ、この構成に限定されるものではなく、例えば、寒冷紗や絶縁性を有する布などを接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌとしてもよく、また、絶縁性を有する糸を編んで作られた網、紙、合成樹脂のフィルム等を接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌとしてもよい。これらの部材であっても、クッション材がエレクトレットに接触しないようにクッション材を押さえることができる。
【００２７】
本発明においては、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌの形状を図４に示したスペーサ３１Ａのように格子状の形状とし、この格子の内側にエレクトレットが位置するように、電極２０Ｕと電極２０Ｌに固着するエレクトレットを図５に示したように分割してもよい。この構成によれば、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌを用いなくてもクッション材とエレクトレットとが接触するのを防ぐことができる。
具体的には、図６に示したようにスペーサ３０Ｕと電極２０Ｕとの間およびスペーサ３０Ｌと電極２０Ｌの間において、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌおよび接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌに替えてスペーサ３１Ａを配置すると、格子の部分でクッション材４５Ｕ，４５Ｌを押さえつつ、枠および格子部分により各エレクトレットとクッション材との間のギャップを確保できる。クッション材とエレクトレットとが接触するのを格子の部分が押さえて防ぐため、接触防止部材を用いることなくクッション材とエレクトレットとが接触するのを防ぐことができる。
【００２８】
また、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌを格子状とする場合には、図７に示したスペーサ３１Ｂように格子部分の厚さがスペーサの枠部分の厚さより薄くなるようにし、図中の矢印Ａ側をエレクトレット側に向けてスペーサ３０Ｕと電極２０Ｕとの間、およびスペーサ３０Ｌと電極２０Ｌとの間に配置してもよい。
この構成においても、図８に示したように、スペーサ３０Ｕと電極２０Ｕとの間およびスペーサ３０Ｌと電極２０Ｌの間において、スペーサ３１Ｕ，３１Ｌおよび接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌに替えてスペーサ３１Ｂを配置すると、格子の部分でクッション材４５Ｕ，４５Ｌを押さえつつ、枠部分でエレクトレットとクッション材との間のギャップを確保できる。クッション材とエレクトレットとが接触するのを格子の部分が防ぐため、接触防止部材８０Ｕ，８０Ｌを用いることなくクッション材とエレクトレットとが接触するのを防ぐことができる。
また、図８に示したようにスペーサの内側で格子が設けられていない部分にエレクトレットが位置するので、図５，６のようにエレクトレットを分割して電極に固着させる必要がなく、エレクトレットを電極に固着するのが容易となる。
【００２９】
上述した実施形態においては、接触防止部材と各スペーサとが別体となっているが、スペーサ３１Ｕと接触防止部材８０Ｕとを一体で形成し、スペーサ３１Ｌと接触防止部材８０Ｌとを一体で形成してもよい。
【００３０】
上述した実施形態においては、振動体１０にバイアス電源７０が接続されるが、図９（ａ）に示したように、バイアス電源７０を設けず、変圧器５０の二次側の２つの端子の間を直列に接続された２つの抵抗で接続し、一方の抵抗と他方の抵抗の間の中点を振動体１０に接続するようにしてもよい。
また、図９（ｂ）に示したようにバイアス電源７０を設けず、変圧器５０の中点を直接振動体１０に接続するようにしてもよい。
また、図９（ｃ）に示したようにバイアス電源７０を設けず、エレクトレット４０Ｕを負に帯電したエレクトレットとする一方、エレクトレット４０Ｌを正に帯電したエレクトレットとし、変圧器５０の二次側の一方の端子を振動体１０に接続し、変圧器５０の二次側のもう一方の端子を電極２０Ｕと電極２０Ｌに接続して静電型スピーカ１を駆動するようにしてもよい。
【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を模式的に示した図である。
【図３】静電型スピーカ１の分解斜視図である。
【図４】本発明の変形例に係るスペーサ３１Ａの外観図である。
【図５】本発明の変形例に係るエレクトレット４０Ｌの外観図である。
【図６】本発明の変形例に係る静電型スピーカの断面図である。
【図７】本発明の変形例に係るスペーサ３１Ｂの外観図である。
【図８】本発明の変形例に係る静電型スピーカの断面図である。
【図９】本発明の変形例に係る電気的構成の模式図である。
【符号の説明】
【００３２】
１・・・静電型スピーカ、１０・・・振動体、２０Ｕ，２０Ｌ・・・電極、３０Ｕ，３０Ｌ，３１Ｕ，３１Ｌ，３１Ａ，３１Ｂ・・・スペーサ、４０Ｕ，４０Ｌ・・・エレクトレット、４５Ｕ，４５Ｌ・・・クッション材、５０・・・変圧器、６０・・・入力部、７０・・・バイアス電源、８０Ｕ，８０Ｌ・・・接触防止部材
【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、
前記振動体の前記第１電極側の表面上に位置し、絶縁性、弾性および音響透過性を有する第１クッション材と、
前記振動体の前記第２電極側の表面上に位置し、絶縁性、弾性および音響透過性を有する第２クッション材と、
前記第１電極の振動体側の表面に配置された第１エレクトレットと、
前記第２電極の振動体側の表面に配置された第２エレクトレットと、
前記第１エレクトレットと前記第１クッション材との間に位置し、前記第１クッション材を押さえ音響透過性を有する第１押さえ部と、
前記第２エレクトレットと前記第２クッション材との間に位置し、前記第２クッション材を押さえ音響透過性を有する第２押さえ部と、
前記第１押さえ部と前記第１エレクトレットとの間に間隙を確保する第１間隙形成部と、
前記第２押さえ部と前記第２エレクトレットとの間に間隙を確保する第２間隙形成部と
を有する静電型スピーカ。
【請求項２】
前記第１押さえ部および前記第２押さえ部は、布または網であ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、
前記振動体の前記第１電極側の表面上に位置し、絶縁性、弾性および音響透過性を有する第１クッション材と、
前記振動体の前記第２電極側の表面上に位置し、絶縁性、弾性および音響透過性を有する第２クッション材と、
前記第１電極の振動体側の表面に配置された第１エレクトレットと、
前記第２電極の振動体側の表面に配置された第２エレクトレットと、
前記第１エレクトレットと前記第１クッション材との間に位置し、前記第１クッション材を押さえ音響透過性を有する第１押さえ部と、
前記第２エレクトレットと前記第２クッション材との間に位置し、前記第２クッション材を押さえ音響透過性を有する第２押さえ部と、
前記第１押さえ部と前記第１エレクトレットとの間に間隙を確保する第１間隙形成部と、
前記第２押さえ部と前記第２エレクトレットとの間に間隙を確保する第２間隙形成部と
を有する静電型スピーカ。
【請求項２】
前記第１押さえ部および前記第２押さえ部は、布または網であることを特徴とする請求項１に記載の静電型スピーカ。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−３４７７９（Ｐ２０１０−３４７７９Ａ）
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１９３７３２（Ｐ２００８−１９３７３２）
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年２月１２日（２０１０．２．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年７月２８日（２００８．７．２８）
【出願人】（０００００４０７５）ヤマハ株式会社 (5,930)
【Ｆターム（参考）】
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