JP2008306639A - ヘッドホンユニット、及びヘッドホン - Google Patents

Abstract

【課題】振動板に加わる音響インピーダンスのバランスを取って異音の発生を抑制するようにしたヘッドホンユニットと、これを用いたヘッドホンを提供する。
【解決手段】磁気ギャップを形成する磁気回路２と、磁気回路を中央に支持する環状のユニットフレーム３と、ユニットフレームの一面側に取り付けられた振動板４と、振動板に取り付けられ、一部が上記磁気ギャップに配置されたボイスコイル５とを有する。ユニットフレームは、径が連続的に変化しながら一面側と他面側とを連通して音響抵抗を制御する制動開口３１を複数備える。制動開口３１は、ユニットフレームの一面側から厚さ方向中心部付近へ向かうにしたがって径が小さくなる第１円錐開口部と、同他面側から厚さ方向中心部付近へ向かうにしたがって径が小さくなる第２円錐開口部と、第１円錐開口部の小径側と第２円錐開口部の小径側とを連通する細管部とから構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は、ヘッドホンユニット、及びヘッドホンに係るものであり、詳しくは、振動板に加わる音響インピーダンスのバランスを取って異音の発生を抑制する技術に関する。

ダイナミックヘッドホンユニット（以下、単に「ヘッドホンユニット」という）は、基本的に主として振動板と磁気回路とを備え、たとえば図４及び図５に示すように構成されている。図４は、従来のヘッドホンユニットの構成を示す図であり、（ａ）はユニットフレーム部分の正面図、（ｂ）はユニットフレーム部分の背面図である。図５は、図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
図４及び図５において、ヘッドホンユニット１０１は、磁気回路構成部材である有底円筒状のヨーク１０２と、このヨーク１０２を中央に支持する環状のユニットフレーム１０３と、このユニットフレーム１０３の一面側に取り付けられた振動板１０４と、この振動板１０４に取り付けられたボイスコイル１０５と、を有する。ヨーク１０２の内底面には永久磁石が、その上面には円盤状のポールピースが固着され、ヨーク１０２の内周面とポールピースの外周面との間に形成された円形の磁気ギャップに上記ボイスコイル１０５が配置されている。

このようなヘッドホンユニット１０１においては、振動板１０４の後部（放音側とは逆側）に、音響インピーダンスを制御して音響特性を整える音響抵抗体１０６が取り付けられている。この音響抵抗体１０６は、不織布等でできており、通常ユニットフレーム１０３に設けられた開口１３１を塞ぐように他面側より貼り付けられている。

ここで、音響抵抗体によりもたらされる効果の様子を、図６に示す。図６は、周波数特性を示す図であり、図中Ａは、音響抵抗体が無い場合の周波数特性を示し、Ｂは、音響抵抗体がある場合の周波数特性を示す。
図６からわかるように、音響抵抗体が無いＡでは、周波数をスイープ（掃引）しながら正弦波信号を加えると、特定の周波数で音圧が大きくなり、ノイズ音が発生してしまうが、音響抵抗体があるＢでは、全体的に音圧は下がるが、可聴周波数帯域の低音から高音までを一様な音圧で再生できる。

開口１３１は、ユニットフレーム１０３の一面側と他面側とを連通するものであり、ユニットフレーム１０３上に複数円弧状に並べて設けられている。また、ユニットフレーム１０３は、その他面側に、たとえばボイスコイル１０５と電線を介して電気的に接続される端子板１０７を有する。

ところで、音響抵抗体１０６は、隙間無くユニットフレーム１０３に接着しないと音響抵抗がばらつく。
ユニットフレーム１０３と音響抵抗体１０６との接着状況を目視で確認することは困難であるが、音響抵抗がばらつく様子を、図７及び図８に示す。図７は、音響抵抗体の外端部がユニットフレームに接着されていない場合の空気の流れを模式的に示す図であり、図８は、音響抵抗体が開口のエッジ部にきちんと接着されていない場合の空気の流れを模式的に示す図である。

図７に示すように、接着剤１０９によってユニットフレーム１０３に貼り付けた音響抵抗体１０６の外端部に、未接着部分α１及びα２があると、この部分より空気が抜けて（漏洩して）開口１３１を通過する空気の流れが乱れる。一方、図８に示すように、音響抵抗体１０６が貼り付けられた開口１３１のエッジ部までユニットフレーム１０３に接着剤１０９が塗布されておらず、未接着部分β１及びβ２があると、この部分より空気が抜けて（漏洩して）開口１３１を通過する空気の流れが乱れる。

このため、従来のヘッドホンユニット１０１では、ユニットフレーム１０３と音響抵抗体１０６との接着状況が適切でないと、振動板１０４に加わる音響インピーダンスのバランスが崩れて部分的に不均一となり、振動板１０４に加わる力が軸対象で無くなって、振動板１０４に傾きが生じてしまう。その結果、振動板１０４は特定の周波数で異常共振して、いわゆるビリ音と称される異音を発生する。

振動板１０４は、センタードーム１４１と、その周りに一体に連設されたサブドーム１４２とを有する構造からなる。このサブドーム１４２は、ボイスコイル１０５をピストン状に振動し易くする必要があることから柔らかく、その機械強度は弱い。
そのため、このサブドーム１４２に対して軸対象で無い非対称な力が加わると、振動板１０４は全体的にピストン状に振動せず、ローリングして色々な方向に振動したり、部分だけ振動したりすることによりビリ音を発生する。

一方、ユニットフレーム１０３における音響抵抗体１０６の接着面に均一に音響抵抗を付加させるためには、ユニットフレーム１０３に開ける開口１３１の径を大きくしたり、あるいは開口１３１の数を増やしたりすること等により、接着部分の面積に対する開口の面積比を相対的に増やす必要がある。
しなしながら、開口の面積を増やすと、ユニットフレームの機械強度が低下し、音質の劣化や、ユニットフレームの変形を引き起こしてしまう。

また、周波数特性を改善する手段もいくつか提案されている（たとえば、特許文献１乃至３参照）。
しかしながら、上記特許文献１乃至３に記載の技術は何れも、振動板に加わる音響インピーダンスのバランスを考慮して異音の発生を抑制するものではない。
特開平４−２２７３９６号公報 特開平１−２７６９９６号公報 特開昭６３−１１７１９６号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、振動板に加わる音響インピーダンスのバランスを取って異音の発生を抑制するようにしたヘッドホンユニットと、これを用いたヘッドホンを提供することを目的とする。

本発明に係るヘッドホンユニットは、磁気ギャップを形成する磁気回路と、この磁気回路を中央に支持する環状のユニットフレームと、このユニットフレームの一面側に取り付けられた振動板と、この振動板に取り付けられ、一部が上記磁気ギャップに配置されたボイスコイルと、を有するヘッドホンユニットであって、上記ユニットフレームは、径が連続的に変化しながら一面側と他面側とを連通して音響抵抗を制御する制動開口を複数備えていることを特徴とする。

本発明に係るヘッドホンユニットによれば、径が連続的に変化する制動開口により音響抵抗を制御しつつ、制動開口面に沿って通過する空気の流れを整え、周波数特性を平坦化する。これにより、制動開口を通過する空気の流れに乱れが生じること無く、振動板に加わる力が対称なものとなり、振動板がローリングしたり、部分だけ振動したりすることが抑制される。
したがって、振動板に加わる音響インピーダンスのバランスを取って異音の発生を抑制するようにしたヘッドホンユニットと、これを用いたヘッドホンを提供することができる。

以下、本発明にかかるヘッドホンユニットの実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１及び図２は、本発明に係るヘッドホンユニットの一例を示す図である。図１（ａ）はユニットフレーム部分の正面図であり、図１（ｂ）はユニットフレーム部分の背面図である。図２は、図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。
図１及び図２に示すように、本実施の形態のヘッドホンユニット１は、磁気回路２と、ユニットフレーム３と、振動板４と、ボイスコイル５と、を有する。

磁気回路２は、有底円筒状のヨーク２１と、このヨーク２１内底面に配置された円盤状の磁石２２と、この磁石２２に重ねて配置された円盤状のセンターポールピース２３と、から構成され、ヨーク２１の開放端側内周面とポールピース２３の外周面との間に円筒形状の磁気ギャップが形成されている。

ヨーク２１は、底部のテールヨーク部２１ａと、テールヨーク部２１ａの周端部に起立して配置されたサイドヨーク部２１ｂとから構成される。このサイドヨーク部２１ｂの内周面と、センターポールピース２３の外周面との間で円形の磁気ギャップを形成する。磁気ギャップには磁界が形成され、この磁界内に後述するボイスコイル５が配置される。

ユニットフレーム３は、環状体からなり、磁気回路２の構成部材であるヨーク２１を中央に支持する。ユニットフレーム３の一面側には、振動板４の外縁部が取り付けられている。ユニットフレーム３の他面側には、後述するボイスコイル５の引出リード線（図示せず）が接続される端子部７を有する。

ユニットフレーム３には、音響質量としての断面円錐形の制動開口３１が複数穿設されている。この制動開口３１を介してユニットフレーム３の一面側と他面側とが連通している。
制動開口３１は、振動板４の駆動時の背圧によって発生する空気流を排出または導入する通気孔として機能し、空気の流れによって音響抵抗を制御する。この空気流の動きを円滑に行うことにより、スピーカの音質が向上する。

この制動開口３１の構成を図３に示す。図３に示すように、制動開口３１は、第１円錐開口部３２と、第２円錐開口部３３と、細管部３４とから構成される。制動開口３１は、細管部３４に対して第１円錐開口部３２と第２円錐開口部３３が対称的な形状となっている。

第１円錐開口部３２は、ユニットフレーム３の一面側から厚さ方向中心部付近へ向かうにしたがって径が小さくなるテーパ状の凹部である。この第１円錐開口部３２は、振動板４の背面側から空気流を排出する場合、通過する空気が流れる範囲を狭めることによって音響抵抗を制御し、徐々に音響インピーダンスを高める。

第２円錐開口部３３は、ユニットフレーム３の他面側から厚さ方向中心部付近へ向かうにしたがって径が小さくなるテーパ状の凹部である。すなわち、ユニットフレーム３の厚さ方向中心部付近からその他面側へ向かうにしたがって径が大きくなる逆テーパ状の凹部である。この第２円錐開口部３３は、振動板４の背面側から空気流を排出する場合、通過する空気が流れる範囲を広げることによって音響抵抗を制御し、高められた音響インピーダンスを徐々に低くする。錐開口部３２、３３のように、音響インピーダンスが位置によって変化するように構成されたものを音響トランスという。

細管部３４は、第１円錐開口部３２の小径側と第２円錐開口部３３の小径側とを連通する中空部である。この細管部３４は、高められた音響インピーダンスを維持して音響抵抗を制御すると共に、空気の流れが乱れることを防止し、通過する空気の流れを整える。

したがって、ユニットフレーム３では、空気が制動開口３１を通過することにより適度な音響抵抗制動を与え、中低音域を調整して周波数特性を平坦化することができる。

また、制動開口３１は、磁気回路２を基準として対称に形成されている。ここで対称とは、磁気回路２の中心軸に対する制動開口３１の配置が対称であることをいう。図1において、制動開口３１は、円弧状となるように複数並んで形成され、全体として磁気回路２を基準として２つの円弧状の制動開口３１群が対称に配置された構造となっている。

ユニットフレーム３では、第１円錐開口部３２及び第２円錐開口部３３により開口は実質的に大きいものとなり、ユニットフレーム３の強度低下を招いて磁気回路２の保持に問題が生じてくる虞も懸念される。ところが、本発明による制動開口３１は、細管部３４において開口を狭めているため、その部分において断面積が減少することは無く、ユニットフレーム３の強度を低下させない。

しかも、本発明では、制動開口３１の数を増やすことにより、ユニットフレーム３を軽量化することもできる。

振動板４は、センタードーム４１と、その周りに一体に連設されたサブドーム４２とを有する。振動板４は、ボイスコイル５が磁気ギャップ内で振動するように、センタードーム４１の周縁部にボイスコイル５の一端が取り付けられると共に、サブドーム４２の周縁部がユニットフレーム３に取り付けられている。

ボイスコイル５は、振動板４に取り付けられ、その一部は、サイドヨーク部２１ｂの内周とセンターポールピース２３の外周との間に形成された隙間の磁気ギャップに配置されている。
ボイスコイル５は、音声信号に対応した電流が流れると、この電流の極性と電流値に応じて、前後方向（図２において上下方向）に変位する。このボイスコイル５の変位に伴い振動板４が振動し、電気的な音声信号に対応した音声が振動板４より発生する。

また、ユニットフレーム３には振動板４を覆ってプロテクタ８が備えられている。このプロテクタ８は、ヘッドホン使用者の耳が振動板４に当接することによる振動板４の動きの阻害や、外部からの衝撃等による振動板４の破損を防止し、振動板４を保護している。

本実施の形態では、ユニットフレーム３は、複数の制動開口３１を備える射出成形樹脂体で製作してもよい。ユニットフレーム３は、樹脂によって射出成形されることにより、複数の制動開口３１によってもたらされる個差（バラツキ）の発生が抑制される。
したがって、制動開口３１の音響制動が、一つのユニットフレーム３内もしくは複数のユニットフレーム３ごとの寸法のばらつきがなく、周波数特性が不均一となることもない。

以上のように構成したヘッドホンユニット１は、制動開口３１によって振動板４に加わる音響インピーダンスのバランスを取っている。
これにより、振動板４に加わる力が対称になって振動板４は傾くことがなく、振動板４は全体的にピストン状に振動し、ビリ音の発生を抑制することができる。

また、本発明にかかるヘッドホンユニット１は、音響抵抗体を用いる必要がないので、音響抵抗体をユニットフレームに貼り付ける工程を必要とせず、効率良く製造することができると共に、ユニットフレームに対する音響抵抗体の不適切な接着によって音響インピーダンスのバランスが崩れることがなく、音響抵抗がばらつく虞も無い。

そして、このヘッドホンユニット１は、ヘッドバンド（図示せず）等の両端にそれぞれ取り付けられ、ヘッドバンドを介して左右一対のヘッドホンユニット１，１が連結されることによってヘッドホンを構成する。なお、ヘッドホンユニット１には、音源装置から音声信号を送信する電気コードがそれぞれ接続される。

本発明にかかるヘッドホンユニットの実施例を示す図であり、（ａ）はユニットフレーム部分の正面図、（ｂ）はユニットフレーム部分の背面図である。 図１（ａ）に示すＡ−Ａ線に沿う断面図である。 本発明にかかるヘッドホンユニットに備えられた制動開口の構成例を説明する拡大断面図である。 従来のヘッドホンユニットを示す図であり、（ａ）はユニットフレーム部分の正面図、（ｂ）はユニットフレーム部分の背面図である。 図４（ａ）に示すＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 周波数特性を示す図である。 音響抵抗体の外端部がユニットフレームに接着されていない場合の空気の流れを模式的に示す図である。 音響抵抗体が開口のエッジ部にきちんと接着されていない場合の空気の流れを模式的に示す図である。

符号の説明

１ ヘッドホンユニット
２ 磁気回路
３ ユニットフレーム
４ 振動板
５ ボイスコイル
７ 端子部
８ プロテクタ
２１ ヨーク
２１ａ テールヨーク部
２１ｂ サイドヨーク部
２２ 磁石
２３ センターポールピース
３１ 制動開口
３２ 第１円錐開口部
３３ 第２円錐開口部
３４ 細管部
４１ センタードーム
４２ サブドーム

Claims (4)

1. 磁気ギャップを形成する磁気回路と、
   この磁気回路を中央に支持する環状のユニットフレームと、
   このユニットフレームの一面側に取り付けられた振動板と、
   この振動板に取り付けられ、一部が上記磁気ギャップに配置されたボイスコイルと、を有するヘッドホンユニットであって、
   上記ユニットフレームは、径が連続的に変化しながら一面側と他面側とを連通して音響抵抗を制御する制動開口を複数備えていることを特徴とするヘッドホンユニット。
2. 制動開口は、ユニットフレームの一面側から厚さ方向中心部付近へ向かうにしたがって径が小さくなる第１円錐開口部と、ユニットフレームの他面側から厚さ方向中心部付近へ向かうにしたがって径が小さくなる第２円錐開口部と、上記第１円錐開口部の小径側と上記第２円錐開口部の小径側とを連通する細管部から構成されている請求項１記載のヘッドホンユニット。
3. ユニットフレームは、複数の制動開口を備える射出成形樹脂体である請求項１または２に記載のヘッドホンユニット。
4. 前記請求項１乃至３のいずれか一項に記載のヘッドホンユニットを備えたヘッドホン。

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