JP2008147743A - コンデンサマイクロホンユニットおよびコンデンサマイクロホン - Google Patents

Abstract

【課題】 振動板を加熱成形することにより振動板に形成した突起によって固定極との間隔を保つと共に、振動板に加える張力を調整することができるコンデンサマイクロホンユニットおよび同ユニットを用いたマイクロホンに関する。
【解決手段】 振動板と、この振動板が固着された振動板保持体と、上記振動板に対向配置され上記振動板との間でコンデンサを構成する固定極を有してなるコンデンサマイクロホンユニットであって、上記振動板は、上記固定極との対向面に突起を有し、上記突起が上記固定極に接することで上記振動板と上記固定極の間に隙間を形成することを特徴とするコンデンサマイクロホンユニットによる。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動板を加熱成形することにより振動板に形成した突起によって固定極との間隔を保つと共に、振動板に加える張力を調整することができるコンデンサマイクロホンユニットおよび同ユニットを用いたマイクロホンに関するものである。

コンデンサマイクロホンユニットは、振動板の弾力性と振動板に与えられる張力によって感度特性が決定する。特に、小口径の単一指向性コンデンサマイクロホンユニットでは、振動板のスチフネスを低くしつつ、振動板と固定極との間隔は安定的に保つことが重要となる。

図４乃至図７に従来のコンデンサマイクロホンユニットを示す。図４乃至図６は、コンデンサマイクロホンユニット（以下「マイクユニット」）１ａの組み立て工程を説明するための図である。図７は完成したマイクユニット１ａの縦断面図である。図４において、マイクユニット１ａは、有底円筒形の底部に音声を内部に導き入れるための音孔１０ａが形成されたケース１０と、外周縁部が支持リング３０の一端面に接着などによって固定され張設されているダイヤフラム状の振動板２０と、振動板２０に対向して配置され複数の音孔５０ａが形成されている固定極５０と、振動板２０と固定極５０の間に隙間を形成する部材であってリング状の薄い樹脂からなるスペーサ４０と、固定極５０の径方向の寸法を規定する絶縁材料で形成された絶縁スリーブ６０と、絶縁スリーブ６０に内接し導電材料で形成された導電スリーブ７０と、導電スリーブ７０を介して固定極５０と電気的に接続する所定の回路パターンを有し、インピーダンス変換器を構成するＦＥＴ８１を有する基板８０によって構成される。

上記のマイクユニット１ａは先ず、図５に示すように固定極５０を絶縁スリーブ６０に嵌合し、次に導電スリーブ７０を絶縁スリーブ６０に挿入して内周面で嵌合して、固定極５０に接触するようにして固定する。次に図６に示すように、ケース１０の内底部に、振動板２０を固定した支持リング３０を配置して、この支持リング３０の上にスペーサ４０を配置して、その上に絶縁スリーブ６０に嵌合した固定極５０を配置して、最後に基板８０を配置する。その後に図７に示すように、ケース１０の開放端の周縁部を内部に折曲げて、基板８０に押圧力を加える。この押圧力によって内部に配置された各構成部品が固定される。このようにして、マイクユニット１ａは組立てられる。

上記の通り、振動板２０と固定極５０の間にはスペーサ４０の厚さ相当の隙間が形成され、この隙間によってコンデンサが構成される。このスペーサ４０の厚さが均等かつ安定して、隙間を均一に保つことでコンデンサ部分の静電容量が安定するので、仮に、スペーサ４０の厚さが不均一であった場合、もしくは、組み立てた後に外部要因で厚さが変化してしまうと、マイクユニット１ａ全体の特性が変化することになる。上記のとおりスペーサ４０は樹脂を素材とするものであって、支持リング３０及び固定極５０とは素材が異なるので、スペーサ４０と支持リング３０及び固定極５０の熱膨張率が異なり、特に熱によって、上記の隙間が変化する可能性がある。

また、マイクユニット１ａを小型化するために、各構成部材を小さくすると、各構成部材を精度良くケース１０に収めることが困難になり、マイクユニット１ａ全体を精度良く組み立てることは困難となる。

そこで、振動板と固定極の隙間を安定して保持し、かつ、振動板の弾力性と張力を所定の範囲に保つために、振動板の周縁部にその一方の面から他方の面に向けて突出するように複数の突起を所定の間隔で形成し、この突起によって振動板の弾力性を保ちつつ固定極との間隔を安定させる発明が知られている（特許文献１を参照）。

また、振動板の材質によっては、支持リングに張設する際の張力の限界値が低くなり、それ故、高周波数の再生限度が低くなることがある。それを解消すべく振動板と固定極の間にエレクトレットで構成される複数のスペーサを配置し、これによって振動板の張力に制限されない周波数特性を得ることが出来るコンデンサマイクロホンが知られている（特許文献２を参照）。

実開昭６２−１６９６００号公報 特開昭６１−１６４３９９号公報

特許文献１に記載の発明は、振動板に複数の突起を形成する点では、本発明に共通する部分があるが、これらの突起は振動板のコンプライアンスを高めて低域再生限界をより広げるために形成するものであり、後で説明する本発明とは目的が異なる。また、特許文献１記載の発明は、固定極から離れる向きに上記突起を形成するものであり、後で説明する本発明とは構成が異なる。特許文献１に記載の発明は、振動板に形成する突起は、加熱成形によるものである。従って、この突起の形状や大きさによって振動板のスチフネスが決定するので、最適な加熱条件で突起を成形しなければ所定の条件を有する振動板を得ることができない。そうすると、最適な成形形状、成形条件が得られるまで実験を繰返し行なう必要がある。

また、特許文献２記載の発明によれば、振動板と固定極の間に所定の隙間を形成するために用いるスペーサは、振動板上に印刷または接着によって配置することができる。従って無指向性コンデンサマイクロホンユニットには最適である。ところが、小面積の振動板が並列して動作することに等しい構造となることから、単一指向性コンデンサマイクロホンに必要な低いスチフネスを得ることができず不適である。

コンデンサマイクロホンユニットは、すでに説明したとおり円筒形状のケース内に、このケースの内壁をガイドにして各部品を固定する。従ってケースと内蔵する部品の隙間が狭い（小さい）と組み立てづらくなり、隙間が広い（大きい）と、部品間の偏心が大きくなり、周波数特性の劣化の原因や雑音の発生原因となる。また、コンデンサマイクロホンユニットでは、振動板と固定極で形成するコンデンサ部の有効容量が小さいと、感度が低くなり固有雑音の多いコンデンサマイクロホンユニットになってしまう。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたもので、振動板に加熱成形により形成した突起によって固定極との間隔を保つと共に、振動板に加える張力を組立て時に調整することができるコンデンサマイクロホンユニットおよび同ユニットを用いたマイクロホンを提供することを目的とする。

本発明は、振動板と、この振動板が固着された振動板保持体と、上記振動板に対向配置され上記振動板との間でコンデンサを構成する固定極を有してなるコンデンサマイクロホンユニットであって、上記振動板は、上記固定極との対向面に突起を有し、上記突起が上記固定極に接することで上記振動板と上記固定極の間に隙間を形成することを主な特徴とする。

また本発明は、上記突起が振動板の同心円に沿って複数形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、振動板に形成した突起によって固定極との間に隙間を形成し、スペーサを不要としたので、外部要因による振動板の張力変化を防止することができ、また、組み立て工程において、振動板の張力を容易に調整することができる。

以下、本発明にかかるコンデンサマイクロホンユニットの実施形態について、図を用いて説明する。図１は、コンデンサマイクロホンユニットの内部構造を示す縦断面図である。図１において、エレクトレットコンデンサマイクロホンユニット１（以下「マイクユニット１」という）は、有底の円筒形状であって底部に音孔１０ａが設けられているケース１０を有し、このケース１０内に、その底部に最も近い位置にリング状の支持リング３０が配置され、外周縁部が上記支持リング３０の一端面に接着などによって固着されたダイヤフラム状の振動板２０が配置されている。振動板２０に対向して固定極５０が配置されている。振動板２０の固定極５０側の面には突起２１が周縁部に複数設けられており、この突起２１によって振動板２０と固定極５０の間には隙間が形成されている。振動板２０は少なくとも片面に金属蒸着膜を有する厚さ５μｍ程度の合成樹脂フィルムであり、支持リング３０によって所定のテンションを付与された状態で張設されている。

固定極５０にはエレクトレット層が貼着されており、その背面側に配置された導電スリーブ６０は円板状のプリント基板８０上に形成されている回路パターンに接触している。すなわち、導電スリーブ６０によって、プリント基板８０の所定の回路パターンと固定極５０は電気的に接続されている。また、ユニットケース１０内には、固定極５０の径方向の寸法を規定する絶縁材料で構成された絶縁スリーブ７０が配置され、その内周面に上記導電スリーブ６０が当接している。

プリント基板８０の後面周縁部には、ユニットケース１０の開放端部の全周にわたって形成された折り返し部が当たっているので、この折り返し部の押圧力によって、プリント基板８０、導電スリーブ６０が前方（図１において下方向）に押され、さらに固定極５０が押されて、この固定極５０に接している支持リング３０と突起２１が押されることで、振動板２０は所定のスチフネスを持ってユニットケース１内に固定される。このようにして、ユニットケース１内の部品は、それぞれが位置決めされて固定されている。上記プリント回路基板７０には、インピーダンス変換器を構成する電界効果型トランジスタ（以下「ＦＥＴ」という）８１が配置されている。ＦＥＴ８１の端子の一部はプリント回路基板８０の所定の回路パターンに半田付け等によって接続されている。

図２は、本発明に係るコンデンサマイクロホンに適用可能な振動板２０と固定極５０部分を拡大した縦断面図である。図２において、振動板２０は支持リング３０によって所定のテンションで張設された状態で、ケース１０（図１を参照）に収めされ、その後に固定極５０側によって押圧力が加えられる。この圧力は突起２１に加わる。この突起２１に加わる圧力（図２における下方向の圧力）によって、振動板２０が押される。振動板２０の周縁部は支持リング３０に接着などで固定されているので、上記突起２１に加わる圧力によって振動板２０の有効振動部（円周方向に並んで形成された複数の突起２１同士よりも半径方向内側の領域）に円周方向から張力が加わり、振動板２０は所定のテンションによって固定されることになる。

次に、本発明に係るマイクユニット１に用いる振動板２０の製造工程を説明する。図３（ａ）に示すように、先ず支持リング３０にフィルム状の振動板２０を張設し接着する。次に、図３（ｂ）に示すように、支持リング３０側とは反対面側に突起２１が突出するように、かつ、支持リング３０の内周近傍の周縁部に沿って突起２１を加熱成形する。図３（ｂ）は、振動板２０の１面に突起２１を成形した後の縦断面図であり、図３（ｃ）は、当該振動板２０を図３（ｂ）のＡ方向から見た平面図である。図３（ｃ）に示すように突起２１は、支持リング３０よりも内周側に、かつ、振動板２０の周縁部に、同心円に沿って等間隔に成形されている。次に図３（ｄ）に並行斜線を付して示すように、振動板２０の突起２１を形成した面とは反対側の面に金属２２を真空蒸着させて振動板とする。

上記のようにして、突起２１を加熱成形し支持リング３０に張設した振動板２０を、ケース１０内に設置し、固定極５０側からの押圧力をうけることで、突起２１は、ケース１０の音孔１０ａ側に押され、振動板２０と固定極５０の間に隙間を形成する。また、振動板２０は、上記押圧力によって、所定の張力をもって固定することができるので、マイクユニット１の組立て時に、押圧力を調整することで、振動板２０の張力を可変することができる。

支持リング３０の材質として振動板２０と同じプラスチックを用いることもできるので、熱膨張により振動板２０の張力の変化を防止することができ、ストレー容量も小さくすることができる。

以上説明した実施例に係るコンデンサマイクロホンユニットは、これをマイクロホンケースに組み込むことにより、コンデンサマイクロホンを構成することができる。

本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの実施例を示す縦断面図である。 本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットに適用可能な振動板と固定極の例を拡大して示す縦断面図である。 本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットに適用可能な振動板の製造工程の例を説明する図である。 従来のコンデンサマイクロホンユニットの例を示す分解縦断面図である。 上記従来のコンデンサマイクロホンユニットの組み立て工程の一工程を示す分解縦断面図である。 上記従来のコンデンサマイクロホンユニットの組み立て工程に続く別の工程を示す縦断面図である。 上記従来のコンデンサマイクロホンユニットの例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ マイクユニット
２０ 振動板
２１ 突起
３０ 支持リング
５０ 固定極

Claims (4)

1. 振動板と、この振動板が固着された振動板保持体と、上記振動板に対向配置され上記振動板との間でコンデンサを構成する固定極を有してなるコンデンサマイクロホンユニットであって、
   上記振動板は、上記固定極との対向面に突起を有し、
   上記突起が上記固定極に接することで上記振動板と上記固定極の間に隙間を形成することを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
2. 上記突起は、上記振動板の周縁部に同心円に沿って形成されていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニット。
3. 上記突起は、上記振動版の周縁部に等間隔に同心円に沿って複数形成されていることを特徴とする請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニット。
4. コンデンサマイクロホンユニットがマイクロホンケース内に組み込まれてなるコンデンサマイクロホンであって、コンデンサマイクロホンユニットは請求項１乃至３のいずれかに記載のコンデンサマイクロホンユニットであるコンデンサマイクロホン。