JP2013175871A - コンデンサマイクロホンユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】振動板と固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニットにおいて、振動板と固定極との間の火花放電の発生を抑制し振動板の損傷を防止する。
【解決手段】固定極２に対し所定の間隙を空けて振動板１１が張架され、前記振動板と前記固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニット１であって、前記固定極は、その面に設けられた複数の音孔２ａを有し、前記複数の音孔のうち、少なくとも一部の音孔における前記振動板側の縁部３は曲面に形成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動板と固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニット及びその製造方法に関し、特に火花放電の発生を抑制し振動板の損傷を防止するコンデンサマイクロホンユニット及びその製造方法に関する。

コンデンサマイクロホンは、図３（ａ）に示すように振動板１１と固定極１２とをスペーサリング１３を介して対向配置してなるコンデンサマイクロホンユニット１０を備え、ＦＥＴ（電界効果トランジスタ）などのインピーダンス変換器（図示せず）を介して音声信号を出力している。

前記コンデンサマイクロホンユニット１０のうち、固定極１２表面にエレクトレット層を有するものにあっては、振動板１１としてＰＥＴなどの機械的性質の高い材料を用いることができるが、固定極１２には振動板１１との間の薄空気層抵抗を適切なものとするために図３（ａ）及び図４に示すように多数の音孔１２ａが穿設されている。
また、図５に拡大して示すように、振動板１１は、ＰＥＴなどのプラスチックフィルム１１ａに金属層１１ｂを蒸着して形成されている。

尚、このようなコンデンサマイクロホンユニットの構成については、特許文献１に記載されている。

特開２０１１−２２３１３８号公報

ところで、コンデンサマイクロホンの多くは、一次音圧傾度であり、振動板１１の張力は低域の指向周波数応答を伸ばすために低く作成される。このため強い音圧、或いは風などの影響により振動板１１が固定極１２側に大きく変位することがある。この変位は、当然ながら振動板１１の中央部ほど大きく、変位が大きいときには図３（ｂ）に示すように固定極１２の中央領域Ａに接触する。

しかしながら、図５に示すように振動板１１が金属層１１ｂを有し、且つ固定極１２に複数の音孔１２ａが形成されている場合にあっては、固定極１２に振動板１１が接触した際、図５に示す音孔１２ａの縁部１３の電界が高くなり、プラスチックフィルム１１ａの絶縁耐圧強度を超え、固定極１２の縁部１３と金属層１１ｂとの間で火花放電が生じることがあった。そして、火花放電が生じた場合に、振動板１１が損傷するというという課題があった。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、振動板と固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニットにおいて、振動板と固定極との間の火花放電の発生を抑制し振動板の損傷を防止することができるコンデンサマイクロホンユニット及びその製造方法を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットは、固定極に対し所定の間隙を空けて振動板が張架され、前記振動板と前記固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニットであって、前記固定極は、その面に設けられた複数の音孔を有し、前記複数の音孔のうち、少なくとも一部の音孔における前記振動板側の縁部は曲面に形成されていることに特徴を有する。
このように構成することにより、振動板が大きく変位して固定極に接触、或いは接近しても、曲面に形成された音孔縁部で生じる電界が小さくなり、火花放電の発生を抑制することができる。その結果、振動板の損傷を防止することができる。

また、前記固定極の中央側に設けられた前記音孔の縁部における曲面の曲率半径は、前記固定極の周縁部側に設けられた前記音孔の縁部における曲率半径よりも大きいことが望ましい。
このように、振動板が大きく変位して電界が高まりやすい固定極の中央領域では、音孔の縁部は大きい曲率半径で曲面形成されているため、生じる電界が小さくなり、火花放電の発生を抑制することができる。
一方、振動板の変位が小さく電界が変化しにくい固定極の周縁部では、音孔の縁部は小さい曲率半径の曲面であっても十分に火花放電の発生を抑制することができる。
また、このように固定極の周縁部側では、音孔縁部の曲率半径を小さくする（或いは、曲面形成しない）ことにより、振動板との対向面積を大きく確保することができる。その結果、有効静電容量が大きくなり、固有雑音を抑制することができる。

また、前記した課題を解決するために、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットの製造方法は、固定極に対し所定の間隙を空けて振動板が張架され、前記振動板と前記固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニットの製造方法であって、前記固定極に複数の音孔を形成するステップと、前記複数の音孔のうち、少なくとも一部の音孔における前記振動板側の縁部に曲面加工を施すステップとを含むことに特徴を有する。
このような方法により製造されたコンデンサマイクロホンユニットによれば、振動板が大きく変位して固定極に接触、或いは接近しても、曲面に形成された音孔縁部で生じる電界が小さくなり、火花放電の発生を抑制することができる。その結果、振動板の損傷を防止することができる。

また、前記複数の音孔のうち、少なくとも一部の音孔における前記振動板側の縁部に曲面加工を施すステップにおいて、少なくとも、前記複数の音孔が形成された固定極の中央側に対し研磨材を噴射するサンドブラスト加工を施すことが望ましい。
このような方法によれば、前記音孔の縁部を曲面に形成することができる。

また、前記複数の音孔が形成された固定極の周縁部に対する研磨材の噴射圧よりも、前記固定極の中央側に対する研磨材の噴射圧が高くなるようにサンドブラスト加工を施すことが望ましい。
或いは、前記複数の音孔が形成された固定極の周縁部に対する研磨材の噴射時間よりも、前記固定極の中央側に対する研磨材の噴射時間が長くなるようにサンドブラスト加工を施してもよい。
このような方法によれば、前記固定極の中央側に設けられた前記音孔の縁部における曲面の曲率半径が、前記固定極の周縁部側に設けられた前記音孔の縁部における曲率半径よりも大きい形状とすることができる。

また、前記複数の音孔が形成された固定極の周縁部に対しては研磨材を噴射しないようにしてもよい。
即ち、振動板が大きく変位して電界が高まりやすい固定極の中央側においてのみ、音孔縁部を曲面に形成するようにしてもよい。
また、前記のように固定極の周縁部側では、音孔縁部の曲率半径を小さくする（或いは、曲面形成しない）ことにより、振動板との対向面積を大きく確保することができる。その結果、有効静電容量が大きくなり、固有雑音を抑制することができる。

本発明によれば、振動板と固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニットにおいて、振動板と固定極との間の火花放電の発生を抑制し振動板の損傷を防止することができるコンデンサマイクロホンユニット及びその製造方法を得ることができる。

図１は本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットを一部拡大した断面図である。 図２は、図１のコンデンサマイクロホンユニットの製造方法の流れを示すフローである。 図３は、従来のコンデンサマイクロホンユニットの構成を示す断面図である。 図４は、従来のコンデンサマイクロホンユニットが備える固定極の平面図である。 図５は、従来のコンデンサマイクロホンユニットを一部拡大した断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。図１は本発明に係るコンデンサマイクロホンユニットを一部拡大した断面図である。
尚、図１において、先に図３乃至図５に示した従来の構成と同一の部材、若しくは相当する部材については同じ符号で示している。

図１に示す本発明に係るコンデンサマイクロホンユニット１は、図３に示した固定極１２を固定極２に置き換えたものとなる。固定極２には、図１に示すように複数の音孔２ａが穿設されている。これら複数の音孔２ａは、図３、図４に示したように固定極２の略全体に設けられている。

また、図１に示すように音孔２ａの縁部３（音孔縁部３とも称呼する）は、所定の曲率半径の曲面（断面Ｒの形状）に形成されている。この曲面の曲率半径は、固定極２の中央側に設けられた音孔縁部３ほど大きく（即ち曲がり具合が緩やかに）、固定極２の周縁側に設けられた音孔縁部３ほど小さく（即ち曲がり具合が急に）なされている。

言い換えれば、振動板１１が大きく変位し接触（または接近）する中央領域（図３（ｂ）、図４の中央領域Ａに相当）に設けられた音孔縁部３は、その曲面の曲率半径が大きくなされ、振動板１１の変位が小さい（固定極２の）周縁部に設けられた音孔縁部３は、その曲面の曲率半径が小さくなされている。
このように音孔２ａの縁部３が曲面である場合、そこで生じる電界は低くなるため、振動板１１が固定極２に接触（または接近）したとしても、それらの間で火花放電の発生を抑制することができ、振動板１１の損傷を防止することができる。
また、前記のように固定極２の周縁部側では、音孔縁部３の曲率半径を小さくする（或いは、曲面形成しない）ことにより、振動板１１との対向面積を大きく確保することができる。その結果、有効静電容量が大きくなり、固有雑音を抑制することができる。

前記のように縁部３が曲面となされた音孔２ａを固定極２に形成するには、次のような工程を実施すればよい。
先ず、従来（図３，図４）と同様に、略円板状の固定極２を、銅合金（例えば真鍮）を材料として機械加工により形成する（図２のステップＳ１）。このとき、複数の音孔２ａも機械加工により穿設する。

次に平面研磨機を用い、定盤に対し砥粒を含んだ液体を介して固定極表面を押圧し研磨する（図２のステップＳ２）。これにより固定極２の表面が平坦になり、また、このとき音孔縁部３は従来（図５参照）のように断面直角となる。

そして、音孔縁部３を曲面加工するため、サンドブラスト加工を施す（図２のステップＳ３）。具体的には、所定径（例えばΦ４ｍｍ）のセラミックノズル（図示せず）を、固定極２の面中央を通る直交軸上に配置する。ノズル先端は、固定極面に対し所定距離（例えば３０ｍｍ）の位置とし、研磨材として所定粒度（例えば＃１００）のガラスビーズを、所定圧力（例えば０．２ＭＰａ）で所定時間（例えば３０秒間）の間、固定極２の中央に向けて噴射する。

これにより、高圧力（噴射圧が高い）でサンドブラスト加工される固定極２の中央領域（図３（ｂ）、図４の中央領域Ａに相当）においては、音孔２ａの縁部３は、大きな曲率半径で曲面加工がなされ、より低圧力（噴射圧が低い）でサンドブラスト加工される固定極２の周縁部においては、音孔２ａの縁部３は小さな曲率半径で曲面加工がなされる。

以上のように、本発明に係る実施の形態によれば、振動板１１が大きく変位して電界が高まりやすい固定極２の中央領域（図３（ｂ）、図４の中央領域Ａに相当）では、音孔２ａの縁部３は大きい曲率半径で曲面形成されているため、生じる電界が小さくなり、火花放電の発生を抑制することができる。
一方、振動板１１の変位が小さく電界が変化しにくい固定極２の周縁部では、音孔２ａの縁部３は小さい曲率半径の曲面であっても十分に火花放電の発生を抑制することができる。
即ち、本発明に係るコンデンサマイクロホンユニット１によれば、振動板１１と固定極２との間の火花放電の発生を抑制し振動板の損傷を防止することができる。
更には、固定極２の周縁部側において音孔縁部３の曲率半径を小さくする（或いは、曲面形成しない）ことにより、振動板１１との対向面積が大きく確保され、それによって、有効静電容量が大きくなり、固有雑音を抑制することができる。

尚、前記実施の形態においては、固定極２の周縁部よりも中央領域に対し高圧力でサンドブラスト加工を施すものとし、それにより固定極２の周縁部よりも中央側の音孔２ａの縁部３をより大きい曲率半径で曲面加工するものとした。
しかしながら、本発明にあっては、その形態に限定されるものではない。
例えば、固定極２の周縁部に対する研磨材の噴射時間よりも中央側に対する研磨材の噴射時間が長くなるようにサンドブラスト加工を施し、それにより固定極２の周縁部よりも中央側の音孔２ａの縁部３をより大きい曲率半径で曲面加工してもよい。

また、振動板１１が大きく変位して電界が高まりやすい固定極２の中央側（一部）においてのみ、音孔縁部３を曲面に形成してもよい（固定極２の周縁部の音孔縁部３は曲面加工しない）。
その場合、例えば、固定極２の周縁部にはサンドブラスト加工を施さないようにすればよい。

１ コンデンサマイクロホンユニット
２ 固定極
２ａ 音孔
３ 縁部
１１ 振動板
１１ａ プラスチックフィルム
１１ｂ 金属層

Claims (7)

1. 固定極に対し所定の間隙を空けて振動板が張架され、前記振動板と前記固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニットであって、
   前記固定極は、その面に設けられた複数の音孔を有し、
   前記複数の音孔のうち、少なくとも一部の音孔における前記振動板側の縁部は曲面に形成されてい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. 前記固定極の中央側に設けられた前記音孔の縁部における曲面の曲率半径は、前記固定極の周縁部側に設けられた前記音孔の縁部における曲率半径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載されたコンデンサマイクロホンユニット。
3. 固定極に対し所定の間隙を空けて振動板が張架され、前記振動板と前記固定極との間の静電容量の変化を電圧変化として取り出すコンデンサマイクロホンユニットの製造方法であって、
   前記固定極に複数の音孔を形成するステップと、
   前記複数の音孔のうち、少なくとも一部の音孔における前記振動板側の縁部に曲面加工を施すステップとを含むことを特徴とするコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
4. 前記複数の音孔のうち、少なくとも一部の音孔における前記振動板側の縁部に曲面加工を施すステップにおいて、
   少なくとも、前記複数の音孔が形成された固定極の中央側に対し研磨材を噴射するサンドブラスト加工を施すことを特徴とする請求項３に記載されたコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
5. 前記複数の音孔が形成された固定極の周縁部に対する研磨材の噴射圧よりも、前記固定極の中央側に対する研磨材の噴射圧が高くなるようにサンドブラスト加工を施すことを特徴とする請求項４に記載されたコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
6. 前記複数の音孔が形成された固定極の周縁部に対する研磨材の噴射時間よりも、前記固定極の中央側に対する研磨材の噴射時間が長くなるようにサンドブラスト加工を施すことを特徴とする請求項４に記載されたコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
7. 前記複数の音孔が形成された固定極の周縁部に対しては研磨材を噴射しないことを特徴とする請求項４に記載されたコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。

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