ダイヤフラムの表面抵抗は |
10 ^ 8 - 10 ^ 11 Ohms / sqr と書いてあった。(10の8乗から10の11乗)
機種にもよるだろうし、定かではない。もちろんSA-S1のダイヤフラムの表面抵抗値は不明だ・・・
SA-Sが鳴らないのは、この表面抵抗値が製造時の基準からは外れてしまったかならないのだろうと思われます。ならば再度表面抵抗を元に戻すために実験するしかない。様々な耐久性のありそうな業務用の静電防止スプレーをしらべてみた。見にくいが下記の2種をピックアップした。
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ファインケミカルジャパン ファインESDコート 312ml FC-172
2回塗り 2×10^ 7
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テックスプレー
半永久静電防止スプレー リクロンクリスタル
表面抵抗107~109Ωーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーーー
ただし、SA-S1にどれだけの表面抵抗が必要なのかが解らない。((+_+))
調べているうちにソニーの特許にぶち当たった1993年に申請しているので、まさにソニーが静電スピーカーを開発している時期なので間違いなかろう!内容は下記の通り これはまさにSA-S1に使われている静電型スピーカーではないか!!!
https://astamuse.com/ja/published/JP/No/1995046697
以下、赤字は私のコメントとします。 先に画像をはりますが、本来画像は文章に連動して提示されるものです。
静電容量型スピーカー用振動板
高抵抗体素子が不要で、湿度の影響を受けることなく、また高分子フィルムの物性を維持することが可能な静電容量型スピーカー用振動板を提供する。
↑静電スピーカーのダイヤフラムは静電気を貯めつつ、貯めぎないようにしなくてはならない。完全に電気を通す金属であってもダメで、完全に電気を通さないのもダメらしい。(どうしてなのかよくわからないけども((+_+))) 読み進めると書いてありました。導電体すぎると(アルミ蒸着シートなど)電圧と電圧をかけるために飛鳥な抵抗のためらしいです。
丁度いいのは、静電気防止剤が吹かれたくらい。
日本で有名なのはライオンのエレガードなど。ただエレガードなどは、界面活性剤で空気中の湿気をひきつけ、表面がわずかに導電性を帯び静電気は伝導し流れ去る仕組みです。水は電気を良く通し静電気を貯めることなく、緩やかに放出するわけです。故に湿度に影響を受けやすいわけです。
エレガードなどの界面活性剤にかかわらず湿度がたかければ導電性が高くなるわけで表面抵抗が変化します。故にそういった湿度の変化に強いダイヤフラムを作ろうとしているわけですね・・・。あってる??(笑)
静電型スピーカーの表面コーティングとして、石鹸を溶かして塗る方法もあるらしいですうが、これはまさに石鹸が界面活性剤として空気中の水分を引き寄せるということでしょう。しかし石鹸は湿度に直接影響を受けてしまうのと表面がべたついているためほこりがくっつくのが問題のようです。
構成
コンデンサー型スピーカーは、2枚の固定電極の間に導電性のフィルム状振動板が配置、構成されている。そして、このコンデンサー型スピーカーの発音原理は、前記フィルム状振動板と固定電極間に直流高電圧をバイアスとして加えて強い電場を形成し、さらにこれと重畳する音声信号電圧による交流電場を加え、振動板に静電的起振力を発生させ、この起振力によって振動板を発音させるというものである。
したがって、前記構造、発音原理からも明らかなように、振動板の物性及び導電性が機能上重要で、例えば振動板に適正な導電性を付与するために、従来、高分子フィルムにアルミニウム等の金属を蒸着したり、あるいは静電防止に用いられる界面活性剤を塗布する等の方法が行われている。
↑アルミニウムを蒸着させたり、界面活性剤の塗布が今までの製品だったと改めて確認。
しかしながら、前記従来の手法では、次のような不都合が生ずる。先ず、前記コンデンサー型スピーカーにおいて、音声信号電圧をe、振動板の電荷をQ、振動板と固定電極の空隙をd1 、d2 とすれば、振動板に発生する起振力FはF∝eQ/d1 +d2 で表される。ここで、実用上、必要とされる振動板の電荷Qは、高抵抗R0 を通してバイアス電圧Eを振動板と固定電極間に印加することによって供給される。
このとき、抵抗R0 の必要最低値は、スピーカーの最低周波数をf0 とし、固定電極と振動板との静電容量をC0 とすれば、R0 C0 >1/2f0 を満たす時定数であることが必要とされる。例としてf0 =25Hz、C0 =500pFとすればR0 >40MΩであることが望ましい。
したがって、振動板の導電体がアルミニウム等の金属を蒸着した良導電材料である場合にはR0 >40MΩの高抵抗体が必要とされる。実用するコンデンサースピーカーではバイアス電圧Eは約5000V程度を要し、このような高圧に対し安全な高抵抗体は大型のものが必要となり、また高圧に充電されていることから危険度が大きいという問題がある。
↑アルミ蒸着だと電気を通しやすいので、コンデンサスピーカーのダイヤフラムとして使うには5000ボルトほど必要になりちょっと危ないよ!と言ってる気がします・・・5000ボルトかけるには、ダイヤフラムの直前に大きな抵抗をいれる必要もあり問題だと言ってるのだろう。
一方、高分子フィルムに静電防止等に用いる界面活性剤等の高抵抗導電材料を塗布することによって振動板の導体層の高抵抗化を計り、上記良導体を用いたときに必要とされる高抵抗体を不用とする技術が提案されている。(特公昭41−18646号)しかし、界面活性剤の導電率は環境湿度の変化を受け易く、その表面抵抗率は102 〜104 倍程度大きく変化する問題を有する。
↑アルミは電気を通しやすいので、界面活性剤を使った高抵抗体のダイヤフラムを使えば良いけど(特許取られてる)湿度の変化を強く受け、抵抗が10の2乗から10の4乗くらい変化しますと。
このような状況から、高分子フィルム表面に導電性を有する高分子膜を形成することも検討されている。高分子フィルム表面への導電性高分子の形成方法としては、化学酸化剤あるいは導電性高分子モノマーを含む高分子樹脂(バインダー材料)の溶液を塗布した後、前者は導電性高分子モノマーを含む溶液中に浸漬、あるいは導電性高分子モノマー蒸気中に暴露処理、後者は化学酸化剤を含む溶液に浸漬することによって重合体層を得る等が提案されている。(特開昭63−20361号)
しかしながら、これらの方法は高分子フィルムに薄膜を塗布する高度な技術が要求される。また、バインダーとして用いた高分子樹脂が高分子フィルムの物性に大きな変化を与えるという問題がある。
↑その他いろいろな方法で高抵抗導電材料をコーテイングする方法があるが、ダイヤフラムの基材の特性を変化させてしまうと言ってる。
概要
高抵抗体素子が不要で、湿度の影響を受けることなく、また高分子フィルムの物性を維持することが可能な静電容量型スピーカー用振動板を提供する。
高分子フィルムを導電性高分子モノマー、化学酸化剤、及びドーパントを含む水性溶媒溶液中で処理し、これにより高分子フィルム上に形成される導電性高分子重合体層を導電体として用いる。導電性高分子モノマーとしては、ピロール、アニリン、チオフェンまたはその誘導体を用いる。導電性高分子重合体層の表面抵抗は、1×104 〜1×1010Ω/□とし、その厚さは高分子フィルムの厚さの0.04〜5%とする。
課題を解決するための手段
0012
本発明者等は、上述の目的を達成するために種々の研究を重ねてきた。その結果、導電性高分子モノマー、化学酸化剤、及びドーパントを含む水性溶媒溶液中で振動板となる高分子フィルムを処理することによって、極めて薄い導電性高分子重合体層を形成することができること、及びこの導電性高分子重合体層は環境湿度によって影響されることなくほぼ一定の表面抵抗を示すことを見出すに至った。
0013
本発明は、このような知見に基づいて完成されたものであって、高分子フィルムを導電性高分子モノマー、化学酸化剤、及びドーパントを含む水性溶媒溶液中で処理し、これにより高分子フィルム上に形成される導電性高分子重合体層を導電体として用いたことを特徴とするものである。
0014
ここで用いられる導電性高分子モノマーとしては、ピロールとその誘導体(例えばN−アルキルピロール、N−アリールピロール、3−アルキルピロール、3−ハロゲン化ピロール、3,4−ジアルキルピロール、3,4−ジハロゲン化ピロール等。アルキル基の炭素原子数は1〜4、ハロゲン原子は塩素原子のものが好ましい。)、アニリンとその誘導体(例えばo−メチルアニリン、m−メチルアニリン、N−メチルアニリン、N−エチルアニリン、N−ジメチルアニリン、N−ジエチルアニリン、クロルアニリン、ジクロルアニリン、クロル−N−ジメチルアニリン、ジクロル−N−アセチルアニリン、N−ブチルアニリン、N−フェニルアニリン、o−トルイジン、m−トルイジン、o−アニシジン、m−アニシジン、o−クロルアニリン、m−クロルアニリン等)、チオフェンまたはその誘導体(例えば、3−メチルチオフェン、3−メトキシチオフェン等)が挙げられる。
0015
また、化学酸化剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、過酸化水素、次亜塩素酸ナトリウム、次亜塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩化第二鉄、過塩素酸第二鉄、硫酸第二鉄等が挙げられる。
0016
さらに、ドーパントとしては、塩素、臭素、ヨウ素等のハロゲン類、五弗化リン等のルイス酸、塩酸、硫酸、p−トルエンスルホン酸、サルチル酸、1,5−ナフタレンスルホン酸、酢酸、安息香酸等のプロトン酸及びこれらの可溶性塩等である。なお、場合によっては前記化学酸化剤をドーパントとして機能させることもできる。
↑ま、上記に書いてあることは、わかりません。まったく・・・
0017
一方、振動板の基材となる高分子フィルムは、ポリエステル(例えばポリエチレンテレフタレート)、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエーテルイミド、ポリ塩化ビニリデン、ポリフッ化ビニル、その他の絶縁性を有する高分子材料から成るものであれば良く、材質、厚さ等は設計するコンデンサー型スピーカーの特性、音質から選択される。
↑音質で振動板(ダイヤフラム)の素材を選べばよいということがわかりました。また、厚さによって音質が変わるということか・・・。こうした基礎の基礎の知識が欠落しているので、非常に参考になる。
0018
導電性高分子重合体層は、前述の導電性高分子モノマー、化学酸化剤、ドーパントを含む水性溶媒溶液(例えば水溶液)中で高分子フィルムを処理することにより、高分子フィルム上に容易に形成することができる。このとき、例えばドーパントの濃度を調整することにより、導電性高分子重合体層のJIS法により測定される表面抵抗率を、1×104 〜1×1010Ω/□に調整することが好ましい。
↑界面活性剤が湿度によって10の2乗から10の4乗変化するとあるので、変化がダメなのであって、安定していれば、表面抵抗が10の4乗から10の10乗の間にあれば、ダイヤフラムとしてふさわしいということですね。
0019
導電性高分子重合体層の表面抵抗率を1×104 Ω/□以上にすることによって導体の高抵抗化を図ることができ、抵抗R0 を不用とする、あるいは小さくすることができる。ただし、表面抵抗率が1×1010Ω/□を越えると、形成される導電性高分子重合体層において部分的に導通不良が発生し、安定した特性が得られない。
↑ 10の10乗以上、抵抗が大きくなってしまうと、導通不良が発生してダイヤフラムに帯電させられなくなるということか。(電気が通りすぎると巨大な抵抗をつけて高電圧かける必要があるので、頃合いが難しいわけですね。)
0020
なお、金属等の蒸着による導電体にあっては、表面抵抗率を1×104 〜1×1010Ω/□に調整することが困難で、部分的に導通不良が生ずるが、本発明においては、製造条件等を適宜設定することで導電性高分子重合体層の表面抵抗率を任意に制御しうる。
↑金属蒸着で表面抵抗をコントロールするのは難しいらしい。キャンプ用のアルム蒸着シートなどがあるが、表面抵抗計測器を持って歩いて、あらゆるものを測定して使えるものを探すのも良いのかもしれない。
0021
また、コンデンサー型スピーカーの振動板は軽いこと、すなわち薄いフィルムが要求される。一般的に25μm以下、6μm程度のフィルムが多用される。このフィルムの厚さに対して、導電性高分子重合体層の厚さが占める割合が大きくなりすぎると、高分子フィルムの物性に影響を及ぼす虞れがある。
↑SA-S1のダイヤフラムはは6μの厚さらしいです。
0022
したがって、本発明においては、導電性高分子重合体層の厚さを高分子フィルムの厚さの0.04%〜5%とすることが好ましい。上述の水性溶媒溶液中での処理により形成される導電性高分子重合体層の厚さは極めて薄く、通常は0.01〜0.05μm程度に形成することができる。
↑すごい!薄いです。 帯電防止剤の塗膜の厚さは1~2μくらいはあるはず!
0023
この場合、導電性高分子重合体層の厚さの占める割合は、25μmフィルムで約0.04〜0.2%、6μmフィルムで約0.16〜0.8%であり、高分子フィルムの物性にほとんど影響しない。これに対して、従来の塗布導電タイプの導電層の厚さは塗布技術によって左右され、安定した塗布状態及び導通を保つためには2μm以上が必要であるが、導電層の厚さの占める割合は25μmで約8%、6μmで約30%にもなり、高分子フィルムの物性に大きく影響を与えることになる。
↑その通りだ!
0024
高分子フィルムを導電性高分子モノマー、化学酸化剤、及びドーパントを含む水性溶媒溶液中で処理することにより形成される導電性高分子重合体層は、環境湿度によって影響されることなくほぼ一定の表面抵抗を示す。また、この導電性高分子重合体層の厚さは極めて薄く、高分子フィルムの物性に影響を及ぼすことはない。
0025
以下、本発明を適用した具体的な実施例について説明する。
0026
<コンデンサー型スピーカーの構造>作製したコンデンサー型スピーカーは、図1に示すように、振動板固定枠2に張設した振動板1を、多数の音響放射孔7,8を有し絶縁体フレーム5,6にそれぞれ固定された固定電極3,4によって所定の間隔d1 ,d2 をもって挟持してなるものである。
0027
前記振動板1には、図2に示すように、直流高圧電源9が抵抗R0 を介して接続され、直流高電圧を印加することにより振動板1表面の高抵抗皮膜(導電性高分子重合体層)を通じてほぼ全面に電荷が蓄積される。なお、本実施例においては、導電性高分子重合体層が高抵抗を有するので、抵抗R0 を別個に付加する必要はない。
0029
<実施例1>厚さ6μmのポリエステル(PET)フィルムを0.2mol/kgピロールモノマー、0.2mol/kg塩化第二鉄(化学酸化剤及びドーパントとして機能する。)を含む水溶液に、1時間浸漬し、水洗乾燥して、表面抵抗1×107〜3×107 Ω/□のフィルムを得た。
↑ SA-S1は、この実施例の厚さ6μmのポリエステル(PET)フィルムが使われていると予測します。
0.2mol/kgピロールモノマー0.2mol/kg塩化第二鉄(化学酸化剤及びドーパントとして機能する。)を含む水溶液に、1時間浸漬し水洗乾燥
これ、作り方のレシピだよね? ポリピロールモノマーとか酸化剤と混ぜるってのは、電解コンデンサの作り方のようだ!素材が手に入れば、作れるのか? 自作できるのか? 塩化第二鉄は手に入るだろが、ポリピロールモノマーってなんだ??
0030
得られたフィルムの縦波伝播速度を測定したところ、表1に示すように、無処理フィルムとほとんど変わっておらず、導電性高分子重合体層形成による物性への影響が無いことが明らかである。
問題はダイヤフラムの物性を変えないということだ。以下いろいろなモノマーや酸化剤をつかって表面抵抗と耐久性を実験している。
0031
0032
<実施例2>厚さ8μmのポリエーテルイミドフィルムをドーパントとしてpートルエンスルホン酸1重量%、ピロールモノマー0.01mol/kg、過硫酸アンモニウム0.0125mol/kgを含む水溶液に3時間浸漬し、水洗乾燥して、表面抵抗3×105 〜5×105 Ω/□のフィルムを得た。
0033
これら実施例1及び実施例2で得られたフィルムについて、湿度による表面抵抗の変化を調べた。結果を図3に示す。この図3には、非イオン系界面活性剤(商品名ケミスタット2500,三洋化成社製)を導体層とした比較例についての測定結果も併せて示す。
0034
図3を見ると明らかなように、界面活性剤による導体層の表面抵抗は、湿度の影響を大きく受けるのに対して、各実施例における導体層(導電性高分子重合体層)の表面抵抗は一定しており、環境湿度に影響されないことがわかる。
0035
また、実施例2のフィルムについて、さらに表面抵抗の耐熱性(100℃で加熱したときの加熱時間による表面抵抗の変化)、耐湿熱性(70℃、相対湿度95%の環境下に保存したときの促進日数による表面抵抗の変化)を調べたところ、図4及び図5に示すように極めて安定した挙動を示した。さらに、実施例1及び実施例2のフィルムを用いて図1及び図2に示したコンデンサー型スピーカーを試作したところ、非常に安定した動作が得られた。
0036
<実施例3>厚さ6μmのポリエステル(PET)フィルムをアニリンモノマー0.1mol/kg、過硫酸アンモニウム0.05mol/kg、塩酸0.1mol/kgを含む水溶液に2時間浸漬、水洗乾燥して、表面抵抗1×105 〜5×105 Ω/□のフィルムを得た。実施例1と同様にスピーカーの試作を行ったところ、安定した動作が得られた。
0037
<実施例4>厚さ6μmのポリエステル(PET)フィルムをチオフェンモノマー0.3mol/kg、0.5mol/kg塩化第二鉄を含む水溶液に2時間浸漬、水洗乾燥して、表面抵抗1×107 〜5×107 Ω/□のフィルムを得た。実施例1と同様にスピーカーの試作を行ったところ、安定した動作が得られた。
発明の効果
0038
以上の説明からも明らかなように、本発明によれば、適度な表面抵抗を有し、高抵抗体を別個に付加する必要がなく、しかも湿度による影響をほとんど受けることのない静電容量型スピーカー用振動板を提供ことが可能である。また、本発明においては、高分子フィルムの物性を維持することができるので、音響特性の点からも優れた静電容量型スピーカー用振動板を提供することが可能である。
図面の簡単な説明
0039
図1コンデンサー型スピーカーの構成例を示す分解斜視図である。
図2コンデンサー型スピーカーの駆動回路の構成を示す回路図である。
図3導電性高分子重合体層を導体とする振動板の表面抵抗の湿度による変化を界面活性剤を導体とする振動板と比較して示す特性図である。
図4導電性高分子重合体層を導体とする振動板の表面抵抗の熱による変化を示す特性図である。
図5導電性高分子重合体層を導体とする振動板を高温高湿下に保存したときの表面抵抗の変化を示す特性図である。
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0040
1・・・振動板
3,4・・・固定電極
7,8・・・音響放射孔
9・・・直流高圧電源
11・・・交流電源