JPS6239600B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は静電容量の変化を利用して電気信号
を音響信号に変換し、又は音響信号を電気信号に
変換する電気―音響変換器に用いられるエレクト
レツト、即ち分極された高分子フイルムをもつ電
極板に関する。

電極板の一面にエレクトレツトを付けた電極板
エレクトレツトと振動板とを対向させ、これら間
に電気信号を印加することにより、その電気信号
に応じて振動板を振動させ、電気信号を音響信号
に変換する静電形スピーカが実用化されている。
また電極板エレクトレツトと振動板とを対向さ
せ、音響信号により振動板が振動され、その時の
電極板エレクトレツト及び振動板間の静電容量の
変化を利用して音響信号を電気信号に変換する静
電形マイクロホンも実用化されている。

これら静電形電気―音響変換器に用いられる電
極板エレクトレツトを作るには、従来においては
例えば、分極された高分子フイルム、いわゆるエ
レクトレツトフイルムを接着剤により電極板に接
着していた。この方法によると接着剤がエレクト
レツトフイルムに悪影響を及ぼし、エレクトレツ
トの特性を劣化させると共に損失が多くなる欠点
があつた。またエレクトレツトフイルムを電極板
に均一に貼着させることが困難であり、機械的歪
が発生し易く、帯電を減少させ、寿命を低下させ
る。更にエレクトレツトフイルムを電極板に接着
する作業が煩雑であり、量産性が悪く、品質にば
らつきがある欠点もあつた。

一方、電極板に高分子フイルムをその融点近傍
で加熱溶着させ、その後、電極板上の高分子フイ
ルムをエレクトレツト化する方法も公知である。
この方法は高分子フイルムを電極板へ溶着する際
に加熱により高分子フイルムの厚味が不均一とな
り、この結果、物理的に不安定となり、寿命が短
かいものであつた。また高分子フイルムの融点近
傍まで加熱するため高温下で処理を行なう必要が
あり、作業性が悪かつた。

この発明の目的は製造し易く、多量生産に適
し、しかも物理的に安定で寿命が長い電極エレク
トレツトを提供することにある。

この発明によれば分極処理された分極用高分子
フイルムと電極板との間に介在用高分子フイルム
が介在されている。この介在用高分子フイルムは
分極用高分子フイルムの融点よりも融点が低く、
かつ厚味が分極用高分子フイルムのそれよりも小
さいものである。第１図及び第２図における孔３
４，５６と対応した孔８０が適当数貫通されてい
る。この電極板エレクトレツトを作るには、分極
用高分子フイルムを介在用高分子フイルムを介し
て導膜体、つまり電極板に熱溶着させる。その熱
溶着された分極用高分子フイルムに対対し分極を
行う。前記介在用高分子フイルムは分極用高分子
フイルムよりも融点が低く、前記熱溶着の温度は
介在用高分子フイルムの融点近傍で行われる。こ
のため比較的低温で熱溶着が行われ、作業性がよ
いものとなる。また分極用高分子フイルムの厚味
は前記熱溶着により変化せず、均一の厚味が保持
される。このため物理的に安定し、電気的にも優
れ長寿命のものが得られる。介在用高分子フイル
ムの厚さは分極用高分子フイルムの厚さよりも薄
いものを用いることが好ましい。また熱溶着は加
熱と加圧とを同時に行う。分極用高分子フイルム
に対し予め分極を行つた後に、その分極用高分子
フイルムを介在用高分子フイルムを介して電極板
に熱溶着してもよい。この場合もその熱溶着の温
度は分極用高分子フイルムの溶融温度より低くさ
れるため、分極用高分子フイルムの厚味が変化す
るおそれがなく、かつ分極の劣化も無視できる。
またこのように分極した高分子フイルムを介在用
高分子フイルムを介して電極板に熱溶着する場合
はその温度時間と、分極に対するエージングの温
度時間とがほゞ等しくなるため、分極に対するエ
ージングを前記熱溶着の際に行うことにより、全
体の処理時間を短縮できる。

この発明による電極板エレクトレツトの実施例
を説明する前に、電極板エレクトレツトを用いた
電気―音響変換器の例を説明する。第１図はヘツ
ドホンに用いられる電気―音響変換器の一例を示
し、円筒状ケース１１の両端内周面に鍔１２，１
３が一体に形成され、これら鍔１２，１３の内面
にそれぞれ接し、ケース１１の両端開口を塞ぐよ
うに電極板エレクトレツト１４，１５が配され
る。電極板エレクトレツト１４，１５間に、これ
らと対向して振動板１６が、それぞれリング状絶
縁材のスペーサ１７，１８を介して配される。振
動板１６は例えば３〜６μ厚のポリエステル樹脂
のような高分子フイルム１９の両面にアルミニウ
ムなどの金属の蒸着により導電層２１，２２が被
着されて構成される。導電層２１，２２とスペー
サ１７，１８との各間に金属リング２３，２４が
介在される。電極板エレクトレツト１４，１５は
それぞれ導電体、即ち電極板２５，２６と、これ
ら電極板２５，２６にそれぞれ取付けられたエレ
クトレツトフイルム２７，２８とよりそれぞれ成
り電極板２５，２６がそれぞれケース１１の鍔１
２，１３と対接される。

なお、この発明の電極板エレクトレツト１４，
１５には介在用高分子フイルム３１，３２がそれ
ぞれエレクトレツトフイルム２７，２８と電極板
２５，２６との間に介在されている。電極板エレ
クトレツト１４，１５には放音孔３３，３４が貫
通形成されている。信号源３５の電気信号がトラ
ンス３６の一次側に与えられ、トランス３６の２
次側の両端は電極板２５，２６にそれぞれ電気的
に接続され、中点が金属リング２１，２２に電気
的に接続される。この結果信号源３５の電気信号
に応じて振動板１６はプツシユプルに駆動されて
振動し、音響信号が得られる。なお振動板１６の
導電層２１，２２の一方は省略してもよい。

第２図は静電形マイクロホンの例を示し、円筒
状ケース４１内にマイクロホンユニツト部４２と
インピーダンス変換部４３とが軸方向に配列して
設けられる。マイクロホンユニツト部４２におい
てケース４１と内接するように円筒状カプセル４
４がケース４１内に収容され、カプセル４４の前
方端板４５には導音孔４６があけられ、その導音
孔４６は防塵用クロス４７で塞さがれる。前方端
板４５の内面に振動板４８が近接対向して配され
る。振動板４８は高分子フイルム４９に金属の蒸
着により導電層５１が被着されて構成され、その
導電層５１側より金属リング５２に張り付けら
れ、金属リング５２が端板４５の内面に対接され
る。振動板４８に対し、リング状スペーサ５３を
介して電極板エレクトレツト５４が対向される。
電極板エレクトレツト５４は電極保持部５５に保
持される。電極保持部５５は合成樹脂の有底円筒
体よりなり、その開放面に電極板エレクトレツト
５４が保持され、内部は背室とされる。電極板エ
レクトレツト５４には通気孔５６が貫通形成され
ている。

電極板エレクトレツト５４は電極板５７とこれ
に取付けられたエレクトレツトフイルム５８とよ
りなり、更にこの発明では電極板５７とエレクト
レツトフイルム５８との間には介在用高分子フイ
ルム５９が介在されている。インピーダンス変換
部４３においては筒体６１がカプセル４４の背後
においてケース４１の内周面とほゞ接して配さ
れ、筒体６１の背面に配線基板６２が対接され
る。ケース４１の両端部はカプセル４４の前方端
板４５の前面側と、配線基板６２の背面側とにそ
れぞれ折曲げられてマイクロホンユニツト４２及
びインピーダンス変換部４３とが機械的に連結さ
れる。配線基板６２には筒体６１内においてイン
ピーダンス変換回路６３が形成され、インピーダ
ンス変換回路６３は電極保持部５５の底板を通じ
て電極板エレクトレツトの電極板５７に接続され
る。前方より導音孔４６を通じて到来した音響信
号により振動板４８が振動し、振動板４８及び電
極板エレクトレツト５４間の静電容量が変化し、
その電気信号がインピーダンス変換回路６３によ
り低インピーダンス信号として出力される。

この発明は第１図及び第２図に示したような電
気―音響変換器に用いられる電極板エレクトレツ
ト１４，１５，５４などであり、第３図に示すよ
うに導電体、即ち電極板７１上に介在高分子フイ
ルム７２を介して分極用高分子フイルム７３が取
付けられている。

分極用高分子フイルム７３としては、４フツ化
エチレン―６フツ化プロピレン共重合フイルム
（FEP）、ポリカーボネートフイルム（PC）、ポリ
エチレンフイルム（PE）、ポリフツ化ビニリデン
フイルム（PVF₂）、ポリプロピレンフイルム
（PP）などが使用される。これら高分子フイルム
の熱接着温度範囲はそれぞれ282〜371℃、204〜
221℃、121〜204℃、204〜218℃、140〜204℃で
ある。例えばヘツドホン用として用いる場合には
分極用高分子フイルム７３として直径50〜60mm、
厚み75〜125μ程度に形成し、必要に応じて接着
性を向上させるために、その片面を金属ナトリウ
ムのナフタレン溶液で処理して比較的粗い面とす
るか、或いはアルミニウム、ニツケルなどをその
片面に金属蒸着するなど一般に用いられている手
法を用いることができる。

介在用高分子フイルム７２は同様にして直径50
〜60mm、厚み10〜30μ程度に形成し、これを電極
板７１と分極用高分子フイルム７３との間に挿設
する。この際、分極用高分子フイルム７３の前記
処理を施された面が介在用高分子フイルム７２に
接するようにして電極板７１、介在用高分子フイ
ルム７２、分極用高分子フイルム７３の積層体７
４を形成する。

次にこの積層体７４を介在用高分子フイルム７
２の熱接着温度範囲内の雰囲気温度で加熱し、介
在用高分子フイルム７２を介して電極板７１に分
極用高分子フイルム７３を接着させる。

この加熱溶着を行う装置としては例えば第４図
に示すように、恒温槽７５内の基盤７６上に、例
えばポリ４フツ化エチレンフイルム（PTFEフイ
ルム）よりなる剥離体７７を配し、この上に電極
板７１、介在用高分子フイルム７２、分極用高分
子フイルム７３の順に積載して積層体７４とす
る。この剥離体７７は300℃以上の耐熱性を有
し、熱接着せず、積層体７４とその上下のものと
を剥離することができるものである。

この例では複数の積層体７４を同時にそれぞれ
接着させるようにした場合で、剥離体７７を順次
介して所望の複数個の積層体７４が積み重ねられ
る。更に最上層の剥離体７７上に例えば２Kg程度
の重錘７８を積載する。

この状態で恒温槽７５内を、使用した介在用高
分子フイルム７２の熱接着温度範囲内の所定の温
度に設定する。介在用高分子フイルム７２として
例えばポリカーボネートフイルムを使用した場合
には210〜250℃、ポリエチレンフイルムを使用し
た場合には約150℃、ポリフツ化ビニリデンフイ
ルムを使用した場合には約220℃、ポリプロピレ
ンフイルムを使用した場合には約200℃とする。
この設定温度に恒温槽７５をほゞ１時間程度維持
し、その後は自然に冷却させる。

この溶着を行う他の手法は、例えば第５図に示
すようにして行なう。例えばアルミニウムなどの
厚みが0.6〜１mm程度の電極板７１が矢印７９の
方向に送られ、その電極板７２上に供給ボビン８
１に巻かれた介在用高分子フイルム７２が案内ロ
ーラ８２を介して送り出される。更にその上に供
給ボビン８３に巻かれた分極用高分子フイルム７
３が案内ローラ８４を介して送り出される。分極
用高分子フイルム７３は厚みが75〜125μで介在
用高分子フイルム７２と接する面には前述のよう
に金属ナトリウムのナフタレン溶液で処理して比
較的粗い面とするか、或はアルミニウム、ニツケ
ルなどで金属蒸着処理されたものを用いることが
できる。介在用高分子フイルム７２の厚みは20〜
30μ程度のものが用いられる。この電極板７１、
介在用高分子フイルム７２及び分極用高分子フイ
ルム７３の積層体７４は熱ローラ８５で挾まれて
加熱炉８６内に所定の速度で送り込まれる。加熱
炉８６内は前述のような介在用高分子フイルム７
２の熱接着温度範囲の所定温度に設定されてい
る。図示されていないが、加熱炉８６内にも所定
圧を与える熱ローラが配設されていて所定時間加
熱加圧された状態で積層体７４が加熱炉８６を通
過する。このようにして分極用高分子フイルム７
３は介在用高分子フイルム７２を介して電極板７
１に接着される。

このようにして熱溶着工程を経て相互に接着さ
れた分極用高分子フイルム７３と介在用高分子フ
イルム７２と電極板７１とからなる積層体７４は
次にその分極用高分子フイルム７３に分極処理を
行う分極工程に移される。その前に第１図及び第
２図における孔３４，５６と対応した孔８０（第
６図）が例えばプレスにより形成される。この孔
８０は第５図に示したように連続的に積層体を形
成する場合は、目的の電気―音響変換器に用いら
れる電極板エレクトレツトの形状に打抜くように
同時に行うこともできる。

第６図はこの分極工程の一例を示すもので、図
示されていない基盤上に熱溶着工程を経た積層体
７４が配設される。積層体７４の最下層である電
極板７１に電源８７の正極を接続し、積層体７４
の最上層である分極用高分子フイルム７３のほゞ
中心から約50mm上側に離れて針電極８８を、積層
体７４に対し垂直に配設し、この針電極８８を電
源８７の負極に接続する。この状態で電極板７１
及び電極８８間に約25KVの直流電圧を約20〜30
分間印加して分極用高分子フイルム７３面上にコ
ロナ放電を起させる。この分極処理後、その積層
体７４をほゞ150℃程度で１時間程度エージング
処理してすべての工程が完了する。

実施例 分極用高分子フイルム７３として融点が260〜
280℃の４フツ化エチレン―６フツ化プロピレン
共重合フイルムの125μの厚さのものを用い、そ
の片面をナフタリン溶液により微粗面にした。介
在用高分子フイルム７２として融点が220〜230℃
の厚みが20μのポリカーボネートフイルムを用
い、厚さが１mmのアルミニウムの電極板７１に、
分極用高分子フイルム７３を240℃で融着した。
この融着された分極用高分子フイルム７３を第６
図について述べた針電極コロナ放電法により−
25KVで分極した後、150℃、１時間のエージング
を行つた。その結果は表面電位の初期値は役−
850Vであつた。この試料を90℃の温度加速試験
を行い、−1dB、即ち初期値0.891に減衰するまで
の時間を測定したら1920時間であつた。

一方、同一の分極用高分子フイルムを用い、こ
れを介在用高分子フイルムを用いることなく同一
の電極板に280℃で融着させ、その分極用高分子
フイルムに対し、先と同一条件で分極し、更にエ
ージングを行つた。この試料の表面電位は介在用
高分子フイルムを用いる場合と同様に約−850V
であつたが、温度加速試験により−1dB減衰する
までの時間は150時間であり、介在用高分子フイ
ルムを用いる場合と比較して著しく短かかつた。

以上述べたようにこの発明による電極板エレク
トレツトによれば、介在用高分子フイルムを用い
てその熱接着温度で融着させるため、融着温度が
比較的低く、それだけ処理が容易である。しかも
この融着温度に対し分極用高分子フイルムの溶融
温度が高いため、電極板に溶着した分極用高分子
フイルムの厚みは均一なものが得られ、物理的に
安定で長寿命のものが得られる。また接着剤によ
り接着する場合と比較し作業性がよく、かつ各部
が確実に融着される。更に大量生産にも適する。

上述においては分極用高分子フイルムを電極板
に融着後に、エレクトレツト化したが、分極用高
分子フイルムを予め分極し、その分極されたもの
を電極板に介在用高分子フイルムを介して融着し
てもよい。この場合、分極用高分子フイルムの溶
融温より低い温度で融着が行われるため、分極用
高分子フイルムに予め与えられた分極の劣化が殆
んどない。また融着時の温度、時間の条件とエレ
クトレツト化のエージング条件とがほゞ等しいた
めこの分極に対するエージングを融着の際の加熱
と同時に行なうことができ、それだけ全体として
の製造時間を短縮することができる。

また、上述において分極用高分子フイルムに対
する分極はコロナ放電による方法のみならず、熱
分極法、電子ビーム分極法などを用いることもで
きる。しかしコロナ放電分極法は常温の室内雰囲
気中で分極することができ、装置が簡単である。
またコロナ放電分極法によれば第６図に示した孔
８０を有する積層体７４をベルトコンベアでコロ
ナ放電分極室へ送り、これを通過させることによ
り連続的に多数の積層体に対して分極処理を行う
こともできる。この場合ベルトコンベアは導電性
のものを用い、これを電気的に接地し、このベル
トコンベアに電極板７１を接触させればよい。

電極板の介在用高分子フイルムが熱溶着される
面は、例えば80〜600番のサンドプラスト、つま
り砂の吹付けにより粗面とするとよい。その場合
はその粗面の凹凸により介在用高分子フイルムに
対して鋲効果となつて介在用高分子フイルムが剥
離し難いものとなる。また電極板に付けた後に分
極用高分子フイルムを分極する場合は、前記電極
板の粗面の凹凸により分極の際の有効面積が大と
なり、電位線の散乱が起り、単位面積当りの分極
用高分子フイルムの電位線の数が多くなつて単位
面積当りの電位線の数のばらつきが少なく、かつ
多くの電位線が得られ、つまり単位面積当りの印
加電圧が等価的に大きくなり、分極も十分強く行
われ、かつ均一な分極が得られ、その分極も安定
したものとなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は静電形ヘツドホンの電気―音響変換器
の例を示す断面図、第２図は静電形マイクロホン
の例を示す断面図、第３図はこの発明による電極
板エレクトレツトの一例を示す断面図、第４図は
積層体を複数重ねて同時に熱溶着するため融着装
置の例を示す断面図、第５図は積層体を連続形成
して連続的に融着する装置の例を示す図、第６図
は分極方法を説明するための図である。 ７１：電極板、７２：介在用高分子フイルム、
７３：分極用高分子フイルム。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電極板と、分極された分極用高分子フイルム
   と、その分極用高分子フイルムよりも融点が低
   く、この分極用高分子フイルム及び電極板を融着
   している介在用高分子フイルムとを具備する電極
   板エレクトレツト。