JP2015130636A - コンデンサヘッドホン - Google Patents

Abstract

【課題】固定極に金属素材を用いることで音質改善を図ると共に、使用者の感電防止対策、エレクトレット型コンデンサヘッドホンにおけるエレクトレットの劣化防止対策としても効果的に機能させることができるコンデンサヘッドホンを提供する。【解決手段】振動板１１と、この振動板１１の両側にそれぞれ複数の貫通孔が施された固定極１３とを備えたコンデンサヘッドホンユニット１が用いられる。各固定極１３は金属素材により形成されると共に、使用者の耳側に位置する固定極１３を覆うようにして保護膜１６が配置される。保護膜１６における使用者の耳側に対峙する面には導電膜１６ａが成膜されて、当該導電膜１６ａが電気的に接地される。固定極１３を覆う保護膜１６は、その周縁部が支持部材１７によって支持されると共に、保護膜１６には全面にわたって不規則な皺が付与されている。【選択図】図３

Description

この発明はコンデンサヘッドホンに関し、ヘッドホンハウジング内に収容された状態のヘッドホンユニットにおいて、使用者の耳に対向する少なくとも一方の面に、保護膜を備えたコンデンサヘッドホンに関する。

コンデンサヘッドホンユニットは、再生歪みを少なくするために、一般的に振動板の両側に固定極を配置したプッシュプル駆動型が採用される。そして、この種のコンデンサヘッドホンユニットにおいては、振動板に数百Ｖの成極電圧を印加した状態で、各固定極に音声再生用の信号電圧が加えられる。これによる振動板の振動により音声波が生成される。そして、振動板の振動に伴って生成される音声波は、固定極に穿設された複数の開口（貫通孔）を通って、コンデンサヘッドホンを装着した利用者の耳に到達する。

したがって、前記したプッシュプル駆動型のコンデンサヘッドホンにおいて、一方の固定極が必ず利用者の耳側に位置することになる。
例えば１００ｄＢの音圧を出力させる場合、約１００Ｖ（ｒｍｓ）程度の音声信号電圧が前記固定極に加えられる。そのため、絶縁破壊が発生し、前記固定極に加えられた電圧が利用者に電撃（感電）を与えるという問題が発生し得る。

また、この種のコンデンサヘッドホンにおいては、人体からの発汗等の影響を受けてヘッドホンの構成部材の表面抵抗が低下し易い。そのため、沿面放電が起こりやすく、放電による感電の危険性と電撃による振動板の破損の可能性が増大する。

このような放電による感電を防止するためには、ヘッドホンユニットと人体の耳との距離が大きく離れるように設計することが考えられる。しかし、そのような設計によると、ヘッドホンとしての出力音圧の低下は免れない。
また、従来技術では、人体の発汗などによるユニットの絶縁性劣化を防止するために、固定極と耳との間にプラスチックフィルムで作成された防湿膜を入れることが提案されている。しかし、その防湿膜は１〜２μｍ程度の厚みしかないため、放電による感電を防止できない。

前記したコンデンサヘッドホンの問題点に対処するために、本件出願人は振動板の両側に配置される固定極として、両面プリント基板を用いたコンデンサヘッドホンについて先に提案をしており、これは特許文献１に開示されている。
先に提案をしたコンデンサヘッドホンによると、固定極を構成する両面プリント基板において、中央に位置する振動板に対峙するそれぞれ内側の導電箔には、音声再生用の信号電圧が印加される。そして、使用者の耳側に配置される固定極を構成する前記両面プリント基板の外側の導電箔は、基準電位点に接続（接地）するように構成するものである。

前記した特許文献１に開示のコンデンサヘッドホンによると、使用者の耳側に対峙する外側の導電箔が接地されているので、使用者の感電を効果的に防止することができる。加えて、両面プリント基板の構成上の特質を生かした低コストのコンデンサヘッドホンを提供することが可能となる。

特開２００６−２７０６６３号公報

ところで、特許文献１に開示されたコンデンサヘッドホンは、固定極にプリント基板を用いるものである。この固定極は、質量が小さく、また機械的な強度（剛性）も劣るという問題を抱えている。
このために振動板の反力によって固定極としてのプリント基板が振動し易い。この固定極の振動は、音声波の高音質な再生を阻害する。また、プリント基板はその表面の平坦度が本質的に低い。そのため、振動板との接触を避けるために両者の間隔をより大きく設計する必要が生ずる。したがって、コンデンサヘッドホンとしての音圧感度を高めることにも限界が生ずる。

そこで、前記した固定極に金属素材を用いることで、前記した高音質な再生が不可能な問題、ならびに音圧感度に限界が生ずる点について、その要因を排除することができる。
しかしながら、固定極に金属素材を用いた場合、金属素材が電気的な導体であるために、特許文献１に開示された使用者の感電防止対策に関する構成をそのまま採用することは不可能となる。

そこで、この発明は固定極に金属素材を用いることで音質改善等を図ると共に、使用者の前記した感電防止対策、もしくはエレクトレット型コンデンサヘッドホンにおけるエレクトレットの劣化防止対策としても効果的に機能させることができるコンデンサヘッドホンを提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係るコンデンサヘッドホンは、振動板と、前記振動板の両側にそれぞれ複数の貫通孔が施された固定極とを備えたコンデンサヘッドホンユニットが用いられ、前記各固定極は金属素材により形成されると共に、使用者の耳側に位置する固定極を覆うようにして保護膜が配置され、前記保護膜における使用者の耳側に対峙する面には導電膜が成膜されて、当該導電膜が電気的に接地されていることを特徴とする。

この場合、好ましい一つの形態においては、前記振動板には金属膜が成膜されて、当該金属膜に対して成極電圧が加えられる。あわせて、前記各固定極に互いに逆相の信号電圧が加えられる構成が採用される。
また、好ましい他の一つの形態においては、前記各固定極における前記振動板に対峙する面には、それぞれ高分子フィルムからなるエレクトレット材が配置される。あわせて、前記各固定極に互いに逆相の信号電圧が加えられる構成が採用される。

前記した成極電圧を用いるもの、もしくはエレクトレット材を用いるいずれの形態においても、使用者の耳側に位置する固定極を覆う保護膜は、好ましくはその周縁部が支持部材によって支持される。加えて、前記保護膜は、全面にわたって不規則な皺が付与され、前記支持部材を利用して使用者の耳側に配置される固定極に取り付けた構成が採用される。

さらに、使用者の耳側とは反対側に位置する固定極を覆うようにして、第２の保護膜が配置されていることが望ましい。この第２の保護膜は、その周縁部が支持部材によって支持される。加えて、前記第２の保護膜は、全面にわたって不規則な皺が付与され、前記支持部材を利用して使用者の耳側とは反対側に位置する固定極に取り付けた構成が採用される。

この発明に係るコンデンサヘッドホンによると、振動板の両側にそれぞれ複数の貫通孔が施された金属素材により形成された固定極が備えられる。そして、使用者の耳側に位置する固定極を覆うようにして保護膜が配置される。この保護膜の使用者の耳側に対峙する面には導電膜が成膜される。そして、この導電膜が電気的に接地された構成が採用される。

したがって、金属素材による固定極が用いられるので、固定極としての機械的な強度（剛性）を高めることができる。これにより、固定極が不要な振動をしないため、音質改善に寄与することができる。
また、前記保護膜の耳側に対峙する面に成膜された導電膜は、電気的に接地される。この結果、前記した使用者が感電する問題を効果的に排除することができる。

さらに、エレクトレット材を用いたコンデンサヘッドホンにおいては、前記保護膜に形成された導電膜が、静電遮蔽の作用を果たすことができる。この結果、人体に帯電した電荷を受けて、ヘッドホンユニットのエレクトレット材が劣化するのを効果的に防止することができる。

コンデンサヘッドホンユニットを一方の面から視た固定極の正面図である。 保護膜を備えたコンデンサヘッドホンユニットを分解した状態の中央断面図である。 コンデンサヘッドホンユニットを駆動する回路構成の一例を示した結線図である。 コンデンサヘッドホンユニットをヘッドホンハウジングに収容したコンデンサヘッドホンの全体構成を示す断面図である。

以下、この発明に係るコンデンサヘッドホンについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。なお、以下に説明する各図においては、同一部分もしくは同一の機能を果たす部分を同一符号で示しているが、紙面の都合により一部の図面においては代表的な部分に符号を付け、詳細な構成はその他の図面に付けた符号を引用して説明する場合もある。

図１および図２は、振動板を挟んで振動板の両側にそれぞれ固定極が備えられたプッシュプル駆動型のコンデンサヘッドホンユニット１を示しており、図１はヘッドホンユニット１を一方の面から視た固定極の正面図であり、図２はさらに保護膜を加えて、ヘッドホンユニットを分解した状態の中央断面図で示している。

前記振動板１１には、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの合成樹脂膜が用いられる。この合成樹脂膜の例えば一方の面には、図示していないが金（Ａｕ）などの金属膜が成膜されている。
そして、前記振動板１１は所定の張力が付与された状態で、金属素材によりリング状に成形された一対の支持リング１２，１２間に保持されている。

前記振動板１１を間にして、前後に一対の固定極１３，１３が配置される。すなわち、各固定極１３，１３は、例えばアルミニウムなどの金属素材によりそれぞれ円板状に形成されている。また図１に示すように、各固定極１３，１３は、その全面にわたって、それぞれ複数の貫通孔１３ａが形成されている。また図２に示されているように、前記各固定極１３，１３は、その周縁がリング状に形成された一対の絶縁座１４，１４によって支持される。
なおこの場合、固定極１３はその周縁において、必要に応じて接着剤を用いて絶縁座１４に対して固定される。

また前記各絶縁座１４，１４の対向する位置には、それぞれリング状の凹み部１４ａが形成されている。この各凹み部１４ａ，１４ａに前記振動板１１を保持する一対の支持リング１２，１２が挟まれる形態で取り付けられている。
そして、前記した各固定極１３，１３の外側には、リング状の支持部材１７に取り付けられた保護膜１６が取り付けられる。これにより、コンデンサヘッドホンユニット１は、図３に示す断面構造となるように形成されている。

なお、前記コンデンサヘッドホンユニット１において、使用者の耳側である前面側に配置される保護膜１６には、図３に一部を拡大して示したように導電膜１６ａが成膜されている。この導電膜１６ａは後述するように電気的に接地されている。
また、使用者の耳側とは反対側に位置する固定極１３を覆う第２の保護膜１６には、前記した導電膜１６ａは必ずしも必要としない。この第２の保護膜１６は、後述するようにコンデンサヘッドホンユニット１に対して防湿膜もしくは防塵膜として機能することになる。

前記コンデンサヘッドホンユニット１の両外側に配置される前記保護膜１６は、その素材として好ましくはＰＰＳが用いられる。このＰＰＳによる保護膜１６には、図３に拡大して例示したように全面にわたって不規則な皺が付与されている。
すなわち、保護膜１６に不規則な皺を施すことで、保護膜１６に特定の固有共振が生ずるのを防ぐことができる。これにより保護膜１６の固有共振を原因とする音質低下を排除することができる。

保護膜１６は、ヘッドホンユニット１内部の湿度上昇を防止する防湿膜としての機能も有する。人体からの発汗、雨滴などによる湿気がヘッドホンユニット１に入り込むとその内部で結露する。この結露は、ヘッドホンユニットの絶縁座の表面抵抗率を低下させる。保護膜１６は、ヘッドホンユニット１の外部からの湿気がヘッドホンユニット１内部に流入することを防ぐ効果も有する。

また、使用者の耳側の保護膜１６に成膜される前記した導電膜１６ａは、金（Ａｕ）を用いて蒸着手段により成膜することが望ましい。前記金素材は延性が良好であり、保護膜１６に前記したように不規則な皺を与えても、導電膜１６ａにマイクロクラックが発生し難いという特質を備えている。

図３には、前記したコンデンサヘッドホンユニット１に接続される駆動回路の一例が示されている。この駆動回路には入力トランス２１と、成極電圧発生用の直流電源２２が備えられる。
前記入力トランス２１の１次側巻線２１ａは、音声信号源２３に接続されている。また入力トランス２１の２次側巻線２１ｂには、中間タップ２１ｃが引き出されている。この中間タップ２１ｃは、回路の基準電位に接続（接地）される。そして、前記直流電源２２の負極端子が接続される。さらに中間タップ２１ｃは、使用者の耳側の保護膜１６に成膜された前記導電膜１６ａにも接続され、導電膜１６ａを接地している。

また、前記直流電源２２の正極端子は、前記した振動板１１に成膜された金属膜に接続されている。加えて前記入力トランス２１の２次側巻線２１ｂにおける一端部は、前記一方の固定極１３に接続されている。２次側巻線２１ｂにおける他端部は、前記他方の固定極１３に接続されている。

前記直流電源２２は、前記振動板１１に成膜された金属膜に対して、例えば５００Ｖ程度の成極電圧を印加する。また前記した音声信号源２３から入力トランス２１の１次側巻線２１ａに加えられる信号電圧は、２次側巻線２１ｂによって一方が正相で他方が逆相の関係にされて、前記各固定極１３にそれぞれ加えられる。

この回路構成により、振動板１１は両側の固定極１３によるプッシュプル作用により駆動されて、前記音声信号源２３からの音声信号に基づいて振動し、音声波を生成する。
そして、振動板１１により生成される音声波は、固定極１３に施された複数の貫通孔１３ａを介して使用者の耳に向かって放出される。

図４は、前記したコンデンサヘッドホンユニット１をヘッドホンハウジング内に収容してなるコンデンサヘッドホン３１の全体構成を、使用者の側頭部に装着した状態で示した断面図である。
このコンデンサヘッドホン３１は、支持基板としてのバッフル板３２を備えている。このバッフル板３２の一方の面における周縁には、使用者３７の外耳３７ａを覆う、環状のイヤパッド３３が取り付けられている。また前記バッフル板３２の中央部に形成され円形の開口には、前記したコンデンサヘッドホンユニット１が装着されている。またコンデンサヘッドホンユニット１の背面を覆うように、前記バッフル板３２には椀状のハウジング３４が取り付けられている。

以上のように構成されたコンデンサヘッドホンによると、ドライバとして機能するコンデンサヘッドホンユニット１の固定極１３として、質量および剛性の高い金属素材を利用することができる。よって、この実施の形態に記載のヘッドホンは、音声波の高音質な再生を実現することができる。
また、使用者３７の耳側に対峙する保護膜１６に成膜された導電膜１６ａは、前記したとおり接地されているので、使用者３７に対する感電防止対策として有効に機能する。
加えて、使用者の耳側とは反対側に位置する固定極を覆うようにして第２の保護膜も配置することにより、コンデンサヘッドホンユニット１は保護膜１６により、その両面が覆われて密閉される。これにより防湿対策および静電気の作用による塵埃の吸引を防止する防塵対策にも効果的に機能することになる。

以上説明した実施の形態は、成極電源（直流電源２２）を用いたコンデンサヘッドホンに関するものであるが、前述の実施の形態に限定するものではない。この発明は前記した成極電源に代えて高分子フィルムからなるエレクトレット材を用いたコンデンサヘッドホンにも利用することができる。
エレクトレット材を用いたコンデンサヘッドホンについては図示していないが、図２および図３に示す一対の固定極１３，１３における振動板１１と対向する内側の面に、エレクトレット誘電体膜がそれぞれ貼着される。このエレクトレット誘電体膜は、例えばＦＥＰ（フロロエチレンポリマー）などの高分子フィルムからなる。そして一対の固定極１３，１３には、互いに逆相の信号電圧が加えられる。

一般的に、前記したエレクトレット材を用いたコンデンサヘッドホンにおいては、人体等を介して外部電荷がエレクトレット材に作用すると、エレクトレット材が劣化するという問題が招来される。
この場合においても、図２および図３に示した例と同様に、使用者３７の耳側に位置する保護膜１６に成膜された導電膜１６ａを電気的に接地することで、人体とエレクトレット材とを静電的に遮蔽することができる。したがって、前記したエレクトレット材の劣化を効果的に防止することが可能となる。

１ コンデンサヘッドホンユニット
１１ 振動板
１２ 支持リング
１３ 固定極
１３ａ 貫通孔
１４ 絶縁座
１４ａ 凹み部
１６ 保護膜
１６ａ 導電膜
１７ 支持部材
２１ 入力トランス
２１ａ １次側巻線
２１ｂ ２次側巻線
２１ｃ 中間タップ
２２ 直流電源
２３ 音声信号源
３１ コンデンサヘッドホン
３２ バッフル板
３３ イヤパッド
３４ ハウジング
３７ 使用者
３７ａ 使用者の外耳

Claims (6)

1. 振動板と、前記振動板の両側にそれぞれ複数の貫通孔が施された固定極とを備えたコンデンサヘッドホンユニットが用いられ、前記各固定極は金属素材により形成されると共に、使用者の耳側に位置する固定極を覆うようにして保護膜が配置され、前記保護膜における使用者の耳側に対峙する面には導電膜が成膜されて、当該導電膜が電気的に接地されていることを特徴とするコンデンサヘッドホン。
2. 前記振動板には金属膜が成膜されて、当該金属膜に対して成極電圧が加えられると共に、前記各固定極に互いに逆相の信号電圧が加えられることを特徴とする請求項１に記載されたコンデンサヘッドホン。
3. 前記各固定極における前記振動板に対峙する面には、それぞれ高分子フィルムからなるエレクトレット材が配置されると共に、前記各固定極に互いに逆相の信号電圧が加えられることを特徴とする請求項１に記載されたコンデンサヘッドホン。
4. 使用者の耳側に位置する固定極を覆う保護膜は、その周縁部が支持部材によって支持されると共に、全面にわたって不規則な皺が付与され、前記支持部材を利用して使用者の耳側に配置される固定極に取り付けられていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載されたコンデンサヘッドホン。
5. 使用者の耳側とは反対側に位置する固定極を覆うようにして第２の保護膜が配置されていることを特徴とする請求項４に記載されたコンデンサヘッドホン。
6. 前記第２の保護膜は、その周縁部が支持部材によって支持されると共に、全面にわたって不規則な皺が付与され、前記支持部材を利用して使用者の耳側とは反対側に位置する固定極に取り付けられていることを特徴とする請求項５に記載されたコンデンサヘッドホン。

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