JPH0136316B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は一般には静電音響トランスデユーサの
製法に関するものである。

（背景技術とその問題点） 容量型静電音響トランスデユーサは先行技術に
おいて既知であるが、このようなトランスデユー
サにおいてはダイヤフラムは絶縁層と電導面とを
有し、絶縁層は本質的に非柔軟性の円板すなわち
背板の、溝がきざまれ、凸凹の電導性面に接触し
ている。ダイヤフラムの周辺はトランスデユーサ
のハウジングに関して固定された位置に保持さ
れ、バネの力によつて背板はダイヤフラムを引張
つている。絶縁層、第１の電極を構成するダイヤ
フラムの電導性面、および第２の電極を構成する
背板の電導性面はコンデンサを形成し、直流バイ
アス電圧が２つの電極間に供給されたときには、
背板の表面上の凸凹は絶縁層中に局地的な集中さ
れた電場を形成する。交流信号が前記直流バイア
スに重畳したときには、絶縁層には力が加わり、
振動が生じて音波面がダイヤフラムから伝播す
る。絶縁層に入つてくる受信された音波面は前記
コンデンサの電極間に電圧の変化を生じる。

上述したトランスデユーサの設計において考慮
すべききわめて重要な点はトランスデユーサのダ
イヤフラムの引張量である。共振周波数や出力振
幅などの要因に加えて、ダイヤフラムの引張量も
少くとも２つの方法でトランスデユーサの感度に
影響する。限界はあるがダイヤフラムの引張が小
さければ小さいほど、大きな受信感度を生じる。
また、不必要な程度にダイヤフラムを引張ること
はダイヤフラムにしわを生じるような力を加える
ことになり、このしわが生じるとダイヤフラムが
均一に背板の表面に接触することにならず悪影響
を生じる。このようなダイヤフラムの非均一な接
触はトランスデユーサの効率に影響を与え、した
がつてトランスデユーサの感度に間接的に影響を
与える。しわが生じたためダイヤフラムが非均一
に背板面と接触すれば、背板面から間隔をおかな
いダイヤフラムに比較して、背板面との間に重要
な間隔を有するダイヤフラムのしわの部分は、受
信した音波面によつて生じるダイヤフラムの単位
あたりの変位によつて生じる容量変化が小さくな
り、また音波面送信のときには波形面の振幅が小
さくなる。このことは、音波信号のレベルが比較
的高い傾向を有する信号の送信時よりも信号のレ
ベルが比較的低い傾向を有する音波信号の受信時
においてより関心のある点である。すなわち、受
信信号レベルが一般に低い受信時には、ダイヤフ
ラムの容量変化が小さくなるという前述の不都合
の影響がより大きく作用する。このことは、ま
た、大きなトランスデユーサ要素を有する大きな
静電音響トランスデユーサよりも小型であるが由
に感度が必然的に低い小さな静電音響トランスデ
ユーサにおいて関心のある点である。

先行技術による静電音響トランスデユーサによ
れば、ダイヤフラムはその周辺において締付けら
れ、ダイヤフラムと背面とを結合する前はダイヤ
フラムには引張力を全くかけないか、あるいは設
定された引張力をかけるかのいずれかであつた。
このようなトランスデユーサの製法では、ダイヤ
フラムは、背板と適正に嵌め合わされることによ
つてはじめて生じさせるか、あるいは増加させる
かである。特に背板が時々クラウンと称せられる
中央部のもり上つた部分を有する場合には、ダイ
ヤフラムにはすくなくとも感度を幾分か減少させ
るようなしわを不都合にも生じてしまう。従つ
て、ダイヤフラムと電導性背板面とを接合すると
きダイヤフラムのしわが減少したり消滅したりす
れば、トランスデユーサの効率と感度は改良され
るという要望があつた。

（発明の要約） 本発明によれば、振動性部材とそれと共働する
ように接合される背板とを有する型の静電音響ト
ランスデユーサの効率と感度を著しく改良する方
法が提供される。前記振動ダイヤフラムがトラン
スデユーサのハウジング内の開口部に置かれ、そ
のダイヤフラムが変形された後、ダイヤフラムの
縁領域はハウジングに関して固定された位置に置
かれる。ダイヤフラムの縁領域でまわりを囲まれ
た中央部の内部領域を上述のようにダイヤフラム
の縁領域の置かれた平面から変位・変形させるこ
とにより（すなわち、前工程としての所謂プレス
加工を施すことにより）、ダイヤフラムの内部領
域にはそのプレス加工後に一旦しわが形成される
が、その後トランスデユーサの組立工程において
ダイヤフラムが背板と接触係合されたときには、
そのしわはその内部領域からは除去され、トラン
スデユーサの効率と感度に影響を与えないところ
の縁領域に移る。そのようなしわの移動がなぜ起
るかの理由については後述する。

（発明の実施態様） 本発明の実施例を説明する前に、特に第１Ａ図
を参照すると、先行技術に従つて構成された静電
音響トランスデユーサ１０が示される。トランス
デユーサ１０は開口端１４と部分的に閉じた有孔
端１６とを有する円筒状ハウジング１２を有す
る。ハウジング１２はまた開口端１４に近いとこ
ろにフランジ１８を有する。平らな振動ダイヤフ
ラム２０が開口端１４にかぶさり、ダイヤフラム
支持リング２２とハウジング１２との間に置かれ
る。ダイヤフラム支持リング２２は、開口２３を
有する中心を通る面により切断面の形で示されて
いる。そしてハウジング１２のフランジ１８と嵌
め合いの状態になるフランジを有する。切断面で
示された背板２４はダイヤフラム２０に接触して
動作する王冠状の電導性面を含む、板ばね２６を
背板２４とダイヤフラム２０を接触させ動作させ
ることを維持する力を供給する。第１Ａ図に示さ
れたトランスデユーサの各要素は、組立られたと
きに第１Ｂ図に示される位置に置かれる。

第１Ｂ図は、第１図に示されたトランスデユー
サに要素が完全に組立てられたときの立面におけ
る切断面図である。第１Ｂ図のトランスデユーサ
は比較的平らな面にダイヤフラムを保持する目的
でダイヤフラム２０上に均一な半径方向の力を加
え、つぎにダイヤフラム２０をハウジング２０の
開口端１４上に置くことによつて組立られる。平
面方向にダイヤフラム２０を維持することによつ
て、ダイヤフラム２０の周辺はリング２２のフラ
ンジとハウジング１２のフランジ１８の間にはさ
まれ、ハウジング１２の開口端がリング２２上に
固定され、その結果リング２２はダイヤフラム２
０の周辺をハウジング１２に関して固定された位
置に固定する。王冠状の背板２４が支持リング２
２の開口２３内に置かれ、背板２４の王冠状面は
ダイヤフラム２０を固定し、ダイヤフラム２０を
背板２４の王冠状面と同一の形状にする。背板２
４をこのように置くために板ばね２６が支持リン
グ２２の開口部２８を通して挿入され、板ばね２
６の中央部が背板２４を押えつけ、板ばね２６の
端は支持リング２２の開口部２８中の壁に静止す
る。板ばね２６がこのように置かれるためにダイ
ヤフラム２０は背板２４の王冠状面の形状と同じ
形状を保つことになる。この従来方法でトランス
デユーサ１０を組立てることにより、背板２４が
上述の方法でダイヤフラムに完全に接合されたと
きにダイヤフラム２０に生じる非均一の応力パタ
ンの結果、参照番号３０で示されるしわがダイヤ
フラム２０の固定された周辺に生じる。ダイヤフ
ラム２０の固定されていない周辺部に生じるしわ
３０が、説明のために第１Ｂ図で誇張して示され
ている。これらのしわは第１Ｃ図により明瞭に示
される。

第１Ｃ図は、第１Ｂ図のトランスデユーサダイ
ヤフラム２０の上面図であつて、この図にはダイ
ヤフラム２０の非均一な応力パタンによつて生じ
るしわがより詳細に示されている。参照番号３２
は背板２４（第１Ｂ図）とダイヤフラム２０の接
触面の外限界を示す。すなわち番号３２で示され
る円は背板２４の直径と同じ直径をもつ。またこ
の円３２の内部がダイヤフラムの内部領域であ
る。参照番号３４は支持リング２２（第１Ｂ図）
とダイヤフラム２０の接続面の内限界を示す。す
なわち、円３４よりも外周の部分でダイヤフラム
２０はハウジング１２に固定される。第１Ｃ図に
明らかに見られるように、しわ３０は上記したダ
イヤフラムの内部領域にまで広がつている。この
ようなしわの影響でこれらの要素間の接触面積が
減少し、その結果トランスデユーサの効率と感度
が不都合にも減少する。

一方、第２Ａ図を参照すると、本発明による静
電音響トランスデユーサ３６の部分組立分解図が
立面図の形で示されている。トランスデユーサ３
６は開口端４０と部分的に閉じた端４２を有する
円筒状ハウジング３８を含む。円筒状ハウジング
３８は、また、その開口端４０に近いところにフ
ランジ４４を含む。円状の振動ダイヤフラム４６
は、このダイヤフラム４６に均一な半径方向に外
側を向いた比較的小さな力を与えそれを維持する
ために周辺部に紙の引張リング４８がハウジング
３８の開口端４０中に置かれ、ハウジング３８の
フランジ４４上に静止している。中央部に開口５
１を有する、円管状のダイヤフラム支持リング５
０は紙のリング４８に接着されるフランジ端を有
し、リング４８はダイヤフラム４６の周辺部に付
着しているものである。組立具（第３Ａ図）によ
りダイヤフラム４６を背板５４の面５２の形に前
もつて形成されたダイヤフラム４６が置かれ、ダ
イヤフラム４６がこの前もつて形成された形にあ
る間に、ハウジング３８の開口端４０には、支持
リング５０のフランジ端がさしこまれる。支持リ
ング５０はダイヤフラム４６の周辺部をハウジン
グ３８に関して固定された位置に置き、その結
果、ダイヤフラム４６の内部領域はダイヤフラム
４６の固定された部分を含む平面から段差をもつ
ように変形されることになる。すなわち、内部領
域は背板の形状と一致するように変形される。円
状の切断面を有する背板５４は、ダイヤフラム４
６と接触するために曲面の、すなわち王冠状の電
導性面５２を含む。板ばね５６は背板５４とダイ
ヤフラム４６が接触して動作する状態を維持する
力を提供する。完全に組立てられたときには、第
２Ａ図に示されたトランスデユーサの各要素は第
２Ｂ図に示された位置にある。

第２Ｂ図は、第２Ａ図に示したトランスデユー
サ要素が完全に組立てられたときの立面における
切断面図である。王冠状の背板５４は支持リング
５０の開口５１内におかれており、背板５４の王
冠状面５２がダイヤフラム４６に接触して共に動
作するようになつている。背板５４をこのように
維持するために板ばね５６が支持リング５０の開
口部５８から挿入される。このため板ばね５６の
中央部は背板５４を押え、板ばね５６の端は支持
リング５０の開口部５８内の壁に静止している。
このような方法でトランスデユーサ３６を組立て
ることにより、ダイヤフラム４６と背板５４の接
触面すなわち内部領域（円６０の内側）に生じる
はずのしわは、その接触面から移動してダイヤフ
ラム４６の周辺部にすなわち第２Ｃ図中の円６０
の外側領域に移る。このようなしわの移動がどの
ようにして生じるかを以下に説明する。第３Ａ図
及び第３Ｂ図を参照して後に述べるようにダイヤ
フラム４６は引張リング４８による半径方向にお
ける外向きの力によつて予め平面に維持されてい
るがロツド６６等の押圧力付与手段によつて、前
記外向きの力に抗して変形され（プレスされるた
めふくらまされ）る。これによつて、押圧力付与
手段が取り外されたときには前記変形（ふくら
み）によつてダイヤフラムの内部領域にはその全
体にわたつてしわが一旦形成される。その後、静
電音響トランスデユーサとして組立てられるため
背板と接触されたときには前記内部領域にも存在
したしわは内部領域の外周部、すなわちトランス
デユーサの効率と感度に影響を与えない縁領域に
移動する。すなわち、ダイヤフラムは前工程とし
てのプレス加工によつて一旦引張り延ばされてい
るため、次に背板が装着されて再び変形される
（引張られる）ときにはダイヤフラムの内部領域
から不都合なしわが消える。

第２Ｃ図では、第２Ｂ図のトランスデユーサの
ダイヤフラム４６の平面図が示され、ダイヤフラ
ム４６と背板５４の接触面（円６０の内側部分）
から除去されたしわの位置を示している。参照番
号６０は背板５４（第２Ｂ図）とダイヤフラム４
６の接触面の外限界を示し、参照番号６２は支持
リング５０の最も内側を示す。第２Ｃ図から明ら
かなように、ダイヤフラム４６をハウジング３８
へ組立てるときダイヤフラム４６に一旦生じたし
わは、ダイヤフラムの内部領域から消えてダイヤ
フラム４６と背板５４の接触面の外限界６０の外
側すなわち内部領域の外側に移ることがわかる。
上述の方法でトランスデユーサ３６を組立てるこ
とにより、ダイヤフラム４６と背板５４（第２Ａ
図）の曲面５２の間の均一な接触、およびダイヤ
フラム４６に対する適正な引張が得られ、その結
果、たとえば先行技術によるトランスデユーサ１
０に比べてトランスデユーサ３６の効率と感度を
本質的に改良することになる。

第２Ａ図に示したトランスデユーサ３６の組立
てにおいて、トランスデユーサ３６のダイヤフラ
ムを背板の曲面の形状にあわせるための組立具に
ついての説明を行つた。トランスデユーサ３６の
組立具６１は第３Ａ図に示されている。第３Ａ図
を参照すると、トランスデユーサ３６（第２Ｂ
図）のハウジング３８がハウジング支持台６４に
置かれ、ハウジング３８のフランジ４４が支持台
６４上に静止している。ダイヤフラム４６は、接
着剤でその周辺に固着された紙製の引張リング４
８を有し、トランスデユーサのハウジング３８の
開口端４０内に置かれる。その結果、ダイヤフラ
ムはフランジ４４上に静止している。引張リング
４８は後述の如く破壊しやすいリング状に作ら
れ、これを使用する目的はダイヤフラム４６の円
周辺が一時的に平面を維持し得るようにすること
にある。支持台６４に加えて、組立具６１はまた
円筒状ロツド６６、円筒状スリーブ６８および形
をつけるためのリング７０を含む。ロツド６６は
背板５４（第２Ａ図）の曲面５２と同じ曲面を有
する曲面端７２を含む。スリーブ６８はロツド６
６の垂直方向の中心線に関して同心であり、ロツ
ド６６の円筒状外面に沿つて中心線の方向にすべ
ることができる。スリーブ６８は、肩状の端を含
み、その上にダイヤフラム支持リング５８が、リ
ング５０をハウジング３８に組立てる前に装着さ
れる。形をつけるためのリング７０は、ロツド６
６の中心線に関して同心となるように装着され、
スリーブ６８の円筒状外面に沿つてすべることが
できる。支持リング５０の引張リング４８に接触
するまでハウジング３８の開口端４０に挿入され
たあとハウジング３８の開口端を支持リング５０
の形に合わせて形をつけるために、リング７０の
端は勾配がつけられた端を持つ。第３Ａ図のよう
に置かれた支持リング５０、ダイヤフラム４６、
引張リング４８、およびハウジング３８により、
ダイヤフラム４６の内側の領域は曲面状にプレス
される。ダイヤフラムの周辺部はハウジング３８
に関して固定された位置に置かれる状態になる。
第３Ｂ図は、ダイヤフラム４６が背板５４（第２
Ａ図）の曲面５２の形にあわせて変形され、ダイ
ヤフラム４６の縁領域の一部がハウジング３８と
支持リング５０に関して固定された位置に置かれ
た時の組立具６１の位置を示す。

第３Ｂ図は、ダイヤフラム４６が曲面の状態に
なつてハウジング３８に固定される状態を示す第
３Ａ図のトランスデユーサのハウジング３８とダ
イヤフラム４６の立面における切断面図である。
ダイヤフラム４６は、ロツド６６の曲面端７２を
ダイヤフラム４６に接触するまで動かすことによ
つて曲面が作られた。ロツド６６の曲面端がダイ
ヤフラム４６に接触したとき、ダイヤフラム４６
の内部領域は曲面端７２によつてその縁領域を含
む平面より段差をもつように変形される。内部領
域がこのように変形されたために、ロツド６６に
よつてダイヤフラム４６に加えられる押圧力は紙
製の引張リング４８が生じる引張力より大きく、
ダイヤフラム４６の周辺部は均一に内側に向つて
引張られることになる。ダイヤフラム４６の内部
領域が完全に変形されたならば、スリーブ６８が
支持リング５０を運んで引張リング４８を締めつ
ける状態にし、その結果、ダイヤフラム４６の縁
領域の周辺はハウジング３８と支持リング５０に
関して固定された位置に維持される。ダイヤフラ
ム４６の周辺部がハウジング３８と支持リング５
０に関して固定された位置に維持されるために、
成形加工するためのリング７０の勾配を持つた端
はハウジング３８の開口端と接触するまで動き、
それによつてハウジング３８の開口端を、ダイヤ
フラム４６の周辺部をハウジング３８と支持リン
グ５０に関して固定された位置に維持する支持リ
ング５０にあわせて図示の如くハウジング３８の
開口端縁を折り曲げ成形する。その後、ロツド６
６、スリーブ６８および成形のためのリング７０
はハウジング支持台６４から開放され、曲面にプ
レスされたダイヤフラムを含む組立部品がハウジ
ング支持台６４からはずされる。このようにして
ハウジング支持台から外された組立部品としての
ダイヤフラムはその内部領域においてしわを一旦
生じたものとなつているが、第２Ａ図で示すよう
に背板５４とともに第２Ｂ図に示すように組み立
てられたときには、前記しわは第２Ｃ図に示すよ
うに縁領域に向つて半径方向に移動する。このよ
うにして、従来技術において、ダイヤフラムと背
板との接触領域すなわち内部領域においても存在
した不都合なしわは内部領域の外側に移動され
る。

ここに説明した好適実施例において、比較的非
弾性的な材料が振動ダイヤフラムとして使用され
た。弾性材料から作られた段差を持たないダイヤ
フラムは、しわを生じさせることなく、接合され
た背板によつて均一に引張られるが、このような
材料は静電音響トランスデユーサのダイヤフラム
には適していない。なぜならば、引張られたとき
にダイヤフラムの厚さが非均一になり、このよう
なダイヤフラムにおける引張は長時間経過すると
消滅する傾向にあるからである。この２つのこと
はトランスデユーサの性能に好ましくない影響を
与える。

本発明の好適実施例においては、ハウジング３
８が支持リング５０にあわせて形をつけられる間
ハウジング３８に関してダイヤフラム４６の周辺
を固定の位置に維持するために組立具６１のスリ
ーブ６８によつて力が支持リング５０に加えられ
る前に、振動ダイヤフラム４６の内部領域は組立
具６１のロツド６６によつて変形される。この特
別の手順は、ダイヤフラムの内部領域に変形が与
えられている間にダイヤフラムに均一な半径方向
の外向きの力を与えるために、紙製の従つて破壊
しやすい引張リング４８をダイヤフラム４６の周
辺に接着させることによつて可能となる。スリー
ブ６８によつて支持リング５０に加えられる力の
量は、ダイヤフラム４６の内部領域に変形を与え
るのに必要な力の量よりも小さく、その結果、ダ
イヤフラム４６の周辺は、ダイヤフラムの内部領
域に変形が生じたときに内側に向つて均一に移動
する。ダイヤフラムの内部領域に変形が生じたの
ち、ハウジング３８は支持リング５０上で形をつ
けられ、それによつてダイヤフラム４６の縁領域
の一部（すなわち周辺）はハウジング３８に関し
て固定した位置に置かれる。

ダイヤフラムの内部領域の変形量は、トランス
デユーサの最適な効率と感度を保証する最終的な
ダイヤフラムの引張力のレベルにおいてダイヤフ
ラムの内部領域とそれと接合するトランスデユー
サの背板の電導性面との間の均一な接触を保証す
るために必要な量を超えてもよいが、それ以下で
あつてはならない。このような均一な接触を保証
する量を超えたトランスデユーサの変形量はトラ
ンスデユーサの効率や感度に何の改良ももたらさ
ないが、たとえばトランスデユーサの横幅を減少
させるには有益であろう。

（発明の効果） 以上述べたとおり、本発明によれば振動ダイヤ
フラムの内部領域にしわの存在しないトランスデ
ユーサが提供されるので、トランスデユーサの音
響変換効率および感度が著しく改善される。

本発明についての上述の説明から当業者には、
種々の改良や修正が本発明の範囲から逸脱するこ
となく可能であることは明らかであろう。ここに
述べた実施例は唯例示のためだけであり、本発明
を包含する唯一の実施例と見なされるべきではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１Ａ図は先行技術によつて作られた静電音響
トランスデユーサの分解図、第１Ｂ図は完全に組
立てられた第１図のトランスデユーサの立面にお
ける切断面図、第１Ｃ図はダイヤフラムの応力パ
タンを示す第１Ｂ図のトランスデユーサのダイヤ
フラムの上面図、第２Ａ図は本発明によつて作ら
れた静電音響トランスデユーサの立面における、
一部組立てられた分解図、第２Ｂ図は完全に組立
てられた第２Ａ図のトランスデユーサの立面にお
ける切断面図、第２Ｃ図はダイヤフラムの応力パ
タンを示す第２Ｂ図のトランスデユーサのダイヤ
フラムの上面図、第３Ａ図はトランスデユーサハ
ウジング、ダイヤフラム、およびダイヤフラムと
ハウジングの組立のために置かれた組立具の立面
図、第３Ｂ図はダイヤフラムに変形が与えられハ
ウジングに固定された状態を示す、第３Ａ図のト
ランスデユーサ、ハウジング、ダイヤフラムおよ
び組立具の立面図である。 ３６，１１６……静電音響トランスデユーサ、
３８……ハウジング部、４６，８８，１１０……
ダイヤフラム、５４，９２，１１２……背板、５
０……ダイヤフラム支持部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 少なくとも１方の側に開口を持つハウジング
   部材と、柔軟であるが非弾性的でありかつ皿状の
   振動ダイヤフラム部材とを有する形式の静電音響
   トランスデユーサの製造方法であつて、 前記ダイヤフラム部材が前記ハウジング部材の
   前記開口を覆うように前記ハウジング部材に重ね
   て前記ダイヤフラム部材を置く段階と、 前記ダイヤフラム部材の少なくとも内部領域に
   しわのない平面を一時的に維持するために、前記
   ダイヤフラム部材の縁領域にリング状の部材を接
   着する段階と、 前記ダイヤフラム部材の前記内部領域が前記平
   面から段差を生じるように押圧力を前記ダイヤフ
   ラム部材の前記内部領域の一部に付加する段階
   と、 前記ダイヤフラム部材の内部領域が前記平面か
   ら段差を生じるように変形された後、前記ダイヤ
   フラム部材の縁領域の一部分を、前記ハウジング
   部材に対して固定する固定段階と、及び、 前記ダイヤフラム部材の内部領域が前記平面か
   ら段差を生じるように変形されかつその縁領域の
   一部分が固定された後に前記押圧力を前記ダイヤ
   フラム部材から除去する段階と、 を具備することを特徴とする静電音響トランスデ
   ユーサの製造方法。 ２ 特許請求の範囲第１項の方法において、前記
   ダイヤフラム部材の内部領域に加えられる前記押
   圧力は、前記内部領域を押圧するための球面を有
   する部材によつて与えられることを特徴とする静
   電音響トランスデユーサの製造方法。 ３ 特許請求の範囲第１項の方法において、前記
   固定段階は、前記ダイアフラム部材の縁領域の一
   部分の上にダイアフラム支持部材を取り付け、前
   記ハウジング部材と前記ダイアフラム支持部材と
   の間に前記ダイアフラム部材の縁領域の一部分を
   固定することを特徴とする静電音響トランスデユ
   ーサの製造方法。 ４ 特許請求の範囲第３項の方法において、前記
   ダイアフラム部材の縁領域の１部分は、前記ハウ
   ジング部材を前記ダイアフラム支持部材に対して
   締め付けることにより固定されることを特徴とす
   る静電音響トランスデユーサの製造方法。