JP2016158001A - 振動板、振動板の製造方法および電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】 センタードームに貼着された補強部材の厚みが均一な振動板を提供する。【解決手段】 本発明は、センタードーム２１およびセンタードームの周囲を取り囲むサブドーム２２を有する振動板素地２と、センタードームの一方の面２１２側に接着されている接着剤シートからなる補強部材３と、を備えることを特徴とする振動板に関する。例えば、接着剤シートはホットメルト接着剤シートであってもよい。【選択図】図３

Description

本発明は、振動板、振動板の製造方法および電気音響変換器に関する。

動電型電気音響変換器において、質量制御で周波数応答を平坦にしているものでは、振動板のスチフネスを小さくして共振周波数を低くすることにより、収音又は再生する周波数帯域を低音側に広げる技術が既に知られている。質量制御で周波数応答を平坦にしている動電型電気音響変換器とは、例えば一次音圧傾度型ダイナミックマイクロホンや、開放型ダイナミックヘッドホンなどである。

振動板は、例えば高分子フィルムを加圧又は加熱することにより成形する。振動板のスチフネスを小さくするために薄い高分子フィルムで振動板を成形すると、振動板のセンタードームの機械強度が低下するため、加えられた音圧又はボイスコイルの駆動力によってセンタードームが容易に変形してしまう。センタードームが変形すると、音圧と駆動力の関係が線形ではなくなるため、周波数応答の劣化や歪みの増大などの問題が発生する。

そこで、高分子フィルムで成形した振動板素地のセンタードームと同形状の補強フィルムを、センタードームに貼着した振動板が知られている。振動板素地と補強フィルムの貼着には、紫外線硬化系接着剤やエポキシ系の接着剤が用いられる。また、振動板素地と同質系のホットメルトによる接着剤で補強フィルムを貼着した振動板が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

上述のような関連技術の接着剤は、いずれも筆やスプレーなどで塗布する。しかし、関連技術においては、塗りむらや毛埃の混入などによって接着層の厚みにむらが生じる。接着剤の厚みにむらが生じると、電気音響変換器の感度や周波数応答がばらつき、音質に製品間の個体差が生じるという課題があった。

そこで、振動板のセンタードームに貼着された、補強部材の厚みを均一にする技術が必要とされている。

これまでにも、サブドームにホットメルト接着剤からなる補強部材が設けられ、メインドームに補強部材とは素材の異なるホットメルト接着剤からなる第２補強部材が設けられた音響振動板が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

また、センタードームに貼着された補強フィルムの一面に、多角形の網目状に形成された溝部が設けられ、他面に、溝部に対応した凸リブが形成されている振動板が開示されている（例えば、特許文献３参照）。

特許３０４９５７０号公報 特許５２５３２１６号公報 特開２０１３−４２４４１号公報

本発明は、振動板のセンタードームに貼着されている強部材の厚みを均一にすることを目的とする。

本発明にかかる振動板は、センタードームおよびセンタードームの周囲を取り囲むサブドームを有する振動板素地と、センタードームの一方の面に接着される接着剤シートからなる補強部材と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる振動板の製造方法は、接着剤シートからなる補強部材を作製する第１工程と、センタードームおよびセンタードームの周囲を取り囲むサブドームを有する振動板素地のセンタードームの一方の面に補強部材を接着する第２工程と、を備えることを特徴とする。

また、本発明にかかる電気音響変換器は、磁気回路構成部材と、磁気回路構成部材によって形成されている磁気ギャップに配置されているボイスコイルと、ボイスコイルが固着された振動板と、を備える電気音響変換器であって、振動板は、センタードームおよびセンタードームの周囲を取り囲むサブドームを有する振動板素地と、センタードームの一方の面に接着されている接着剤シートからなる補強部材と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、振動板のセンタードームに貼着されている補強部材の厚みが均一になる。

本発明にかかる電気音響変換器の実施の形態を示す断面図である。 本発明にかかる振動板の実施の形態を示す平面図である。 上記振動板の中心線に沿う断面図である。 本発明にかかる振動板の製造方法の実施の形態を工程順に示す断面図である。 従来の振動板の製造方法を工程順に示す断面図である。

●電気音響変換器および振動板
以下、本発明にかかる電気音響変換器および振動板の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。

図１に示すように、電気音響変換器の一例であるダイナミックヘッドホンユニット１１は、振動板１、ユニットフレーム１２、磁気回路構成部材１３およびボイスコイル１４を備える。

ユニットフレーム１２は非磁性体より成る円盤状の部品で、中央部に中空の円筒部１２１を有する。

磁気回路構成部材１３は、円形の皿状に形成されたヨーク１５、ヨーク１５の内方の底面に固着された円盤状のマグネット１６、およびマグネット１６のヨーク１５の底面と反対側の端面に固着された円盤状のポールピース１７を備える。ヨーク１５の端部内周面とポールピース１７との間には、全周にわたって円筒状の間隙１８が形成されている。間隙１８は、マグネット１６を源とする磁束が通る磁気ギャップとなっている。ヨーク１５はその外周がユニットフレーム１２の円筒部１２１に嵌合され、ユニットフレーム１２と一体化されている。

ボイスコイル１４は、細い導線が円筒状に巻き回されてなる部品である。ボイスコイル１４の一端は、振動板１のセンタードーム２１とサブドーム２２の境界に沿って、振動板１の下側の面であるＡ面２１１に固着されている。Ａ面２１１は、振動板１のポールピース１７と直接対向する面である。振動板１の外周縁部は、ユニットフレーム１２に固着され、ボイスコイル１４は磁気ギャップに配置されている。振動板１とともに、ヨーク１５およびポールピース１７に触れることなく磁気回路構成部材１３の中央軸線方向に移動可能となっている。

図１および図２に示すように、振動板１は、振動板素地２および補強部材３を備える。振動板素地２は平面形状が円板状で、中心部分にはセンタードーム２１が形成されている。センタードーム２１の周囲には、センタードーム２１を円環状に取り囲むサブドーム２２が形成されている。サブドーム２２の外周縁部は、図１に示すユニットフレーム１２の外周縁部に固着される。振動板素地２は、従来の振動板と同様の素材でできており、例えば高分子フィルムを加圧又は加熱して成形されている。

振動板１は、ユニットフレーム１２に固着されている外周縁部を支えにして、ボイスコイル１４に生じる電磁力により、振動板１自体が有する弾力に抗して振動する。

センタードーム２１の、Ａ面２１１と反対側の面（以下、「Ｂ面２１２」という。）には、補強部材３が設けられている。補強部材３は、センタードーム２１のＢ面２１２と同形状である。同形状とは、補強部材３のセンタードーム２１との接触面が、Ｂ面２１２に倣ってドーム状になっていることを示す。

図３に示すように、補強部材３は、接着剤シートからなる。接着剤シートがセンタードーム２１に貼着されていることにより、センタードーム２１の機械強度が向上する。

接着剤シートは、均一な厚みでシート状に加工されたホットメルト接着剤シートである。ホットメルト接着剤の融点は、例えば１５０℃程度である。接着剤シートは、振動板素地２と同質系の材料であって、同等の厚みの薄膜状である。接着剤シートは、例えば日東シンコー株式会社製ＦＢ−ＭＬ８０や、ＤＩＣ株式会社製ＬＴ６００３Ｗ等が適している。

また、接着剤シートは、ＵＶ光などによる光硬化型の接着剤シートであってもよい。光硬化型の接着剤シートを用いることにより、耐熱性に優れた振動板を実現することができる。

補強部材３は、サブドーム２２にも貼着されていてもよい。また、サブドーム２２には、センタードーム２１とは異なる補強部材３、すなわち異なる厚みの接着剤シートを貼着してもよい。サブドーム２２にも適宜の厚みの補強部材３を貼着することで、振動板１を適宜の周波数特性に設計することができる。

サブドーム２２に補強部材を貼着する場合には、サブドーム２２の一部に補強部材が貼着されていてもよい。例えば、サブドーム２２の補強部材は、センタードーム２１の外周縁の接線方向に沿って放射状に、かつ、全体として渦巻き状に貼着されていてもよい。このような構成により、サブドーム２２の補強部材がサブドーム２２の補強用リブとして機能し、サブドーム２２のスチフネスを向上させることでサブドーム２２の分割振動を防止することができる。接着剤シートが貼着されるため、液体状の接着剤を塗布する場合に比べて、接着剤のはみ出しを防ぐことができる。また、補強部材３の厚みを均一に設けることができる。

補強部材３は、センタードーム２１のＡ面２１１に貼着されていてもよい。また、Ａ面２１１に貼着された補強部材３により、振動板１とボイスコイル１４を接着してもよい。

●従来の振動板の製造方法および構成
ここで、図５に示した従来の振動板１０１の構成と、その製造方法について説明する。なお、図１〜３および後述する図４に示した振動板と同じ構成部分については、同じ符号を付した。図５の最下段の図に示すように、従来の振動板１０１は、振動板素地２と、振動板素地２のセンタードーム２１に接着剤１３２を用いて貼着した補強フィルム３１を備える。補強フィルム３１は、例えばポリエステルフィルム等で構成されている。接着剤１３２と補強フィルム３１は、補強部材１０３を構成する。

工程Ｗ〜Ｚについて説明する。まず、補強フィルム３１と同材質、同じ厚みのフィルム素材３１１を用意し、フィルム素材３１１を、金型１５０を用いて振動板素地２と同じ形状に成形する（工程Ｗ）。振動板素地２および補強部材３の成形に用いられる金型１５０は、上部および下部の２つの金型に分かれている。上部金型１５１には上下の金型が合わせられたときに金型内部を密閉した状態にするシーリング材１５２、および金型１５０内に熱風を送り込む送風口１５３が設けられている。下部金型１５５には、振動板素地２を成形するための立体形状が形成された成形部１５６および吸気口が設けられている。

次に、フィルム素材３１１のＢ面２１２に接着剤１３２を塗布する（工程Ｘ）。

そして、フィルム素材３１１をセンタードーム２１と同形状に切り出して、補強フィルム３１を備える補強部材１０３を得る（工程Ｙ）。最後に、平板状の振動板素地２を用意し、金型１５０により振動板素地２にセンタードーム２１とサブドーム２２を形成する。このとき、下部金型１５５に補強部材１０３を載置し、補強部材１０３を接着剤１３２により振動板素地２のセンタードーム２１のＢ面２１２に貼着する（工程Ｚ）。

補強部材１０３は、例えば有機溶剤に可溶な接着剤１３２を有機溶剤で希釈し、筆やスプレー等で振動板素地２に塗布して作製する。このような接着剤１３２を用いた従来の振動板１０１では、塗りむらや毛埃の混入等によって接着剤１３２の厚みにむらが生じると、マイクロホンの感度や周波数応答がばらつき、音質に製品間の個体差が生じてしまう。また、接着剤１３２を筆で塗布する場合には、生産者が１つずつ手作業で行う必要があり、熟練度が必要である。接着剤１３２をスプレーで塗布する場合には、専用の設備を導入する必要がある。

従来の振動板において、接着剤による接着層の厚さは５μｍ程度である。このような振動板においては、接着層が薄くセンタードーム２１のスチフネスが小さいため、５ｋＨｚ以上の高周波数領域の出力レベルが他の帯域に比べて小さい。

●従来の振動板１０１と本発明にかかる振動板１の比較
本発明にかかる振動板１は、均一な厚みに加工された接着剤シートを用いる。したがって、接着層の厚みの製造のばらつきを軽減し、製品間のばらつきを小さくすることができる。すなわち、音質の安定した電気音響変換器を生産することができる。また、接着層が均一な厚みになるため、振動板の分割共振（分割振動）を抑えることができる。

この実施の形態において、接着剤シートによる接着層の厚さは、約５０μｍである。接着剤シートを用いることにより、従来よりも厚い接着層を均一な厚さで設けることができる。接着層を厚くすることにより、センタードーム２１の剛性を上げることができる。すなわち、高周波数領域の出力レベルを大きくすることができる。

高周波数領域の応答は、ハイレゾリューションオーディオと呼ばれる高解像度の音源を収音又は出力する場合にも必要であるため、本発明にかかる振動板１は、ハイレゾリューションオーディオに対応した電気音響変換器においても有用である。

接着層の厚さは、２０μｍから１２０μｍの間が望ましい。２０μｍ未満の厚さでは、高周波数領域の出力レベルにおいて、従来と比べて際立った効果を発揮しない。１２０μｍを超える厚さでは、センタードーム２１の剛性が大きくなり過ぎるため、振動板１の感度が低下する。

接着剤シートは、既存の加熱設備を利用して振動板素地２に接着することができる。すなわち、スプレー設備など特別な設備を導入する必要がない。また、加熱設備により振動板１の自動生産が可能であり、生産者の熟練度も不要である。

従来の振動板１０１と比較して、フィルム素材３１１および補強フィルム３１を用意する必要がないので、構成を簡略にすることができる。

なお、本実施の形態においては、ダイナミックヘッドホンユニットについて説明したが、本発明はダイナミックマイクロホンなどにも適用可能である。

●振動板の製造方法（１）
図４に示す、本発明にかかる振動板１の製造方法の実施の形態について説明する。

まず、接着剤シートと同材質、同じ厚みで平板状であるシート素材３２１を用意する（工程Ａ）。シート素材３２１から、センタードーム２１のＢ面２１２と同じ形状を切り出す（工程Ｂ）。工程Ａ〜Ｂにより、補強部材３が用意される。

平板状の振動板素地２と補強部材３を接着し、接着された振動板素地２および補強部材３にセンタードーム２１とサブドーム２２の形状を成形する（工程Ｃ）。補強部材３の一面には台紙３２が付いており、振動板素地２との接着時に補強部材３が後述する下部金型１５５に付くのを防ぐ。振動板素地２および補強部材３の成形に用いられる金型１５０の構成は、前述した従来の振動板の製造方法で用いた金型と同じ構成のものでよい。

なお、本実施の形態においては上述した形状の金型を用いたが、本発明においてはこれに限られず、本発明における振動板素地２を成形できる形状のものであれば、好適に用いることができる。

補強部材３の台紙３２が下部金型１５５側になるよう、下部金型１５５へ補強部材３を載置する。次に、補強部材３の上から平板状の振動板素地２を載置する。その後、下部金型１５５に上部金型１５１が密着されて金型１５０が密閉され、金型１５０が加熱される。金型１５０の熱により補強部材３が軟化するとともに、下部金型１５５に設けられた吸気口からの吸気、および、上部金型１５１の送風口１５３から金型１５０内に送り込まれる熱風により、補強部材３が下部金型１５５に密着する。そして、成形部１５６と同じ形状、すなわちセンタードーム２１およびサブドーム２２の形状が振動板素地２および補強部材３に形成される（工程Ｃ）。

工程Ｃの後、台紙３２を補強部材３からはがすことで、振動板１が製造される。

以上説明した実施の形態によれば、均一な厚みの接着剤シートを振動板素地２に接着することにより、厚い接着層を均一な厚みで設けることができる。均一な厚みの接着剤シートを用いることにより、製造のばらつきを軽減し、製品間のばらつきを小さくすることができる。すなわち、音質の安定した電気音響変換器を生産することができる。また、接着層が均一な厚みになるため、振動板の分割共振（分割振動）を抑えることができる。

接着層を厚くすることにより、センタードーム２１の剛性を上げることができる。すなわち、高周波数領域の出力レベルを大きくすることができる。

１ 振動板
２ 振動板素地
３ 補強部材
２１ センタードーム
２２ サブドーム

Claims (9)

1. センタードームおよび前記センタードームの周囲を取り囲むサブドームを有する振動板素地と、
   前記センタードームの一方の面に接着されている接着剤シートからなる補強部材と、
   を備えることを特徴とする振動板。
2. 前記接着剤シートは、ホットメルト接着剤シートである、請求項１記載の振動板。
3. 前記接着剤シートは、前記一方の面に沿うように同形状に成形されている、請求項１又は２記載の振動板。
4. 前記接着剤シートの厚さは、２０μｍ以上１２０μｍ以下である、請求項１乃至３のいずれかに記載の振動板。
5. 前記接着剤シートは、均一な厚さを有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の振動板。
6. 接着剤シートからなる補強部材を作製する第１工程と、
   センタードームおよび前記センタードームの周囲を取り囲むサブドームを有する振動板素地の上記センタードームの一方の面に前記補強部材を接着する第２工程と、
   を備えることを特徴とする、振動板の製造方法。
7. 前記第１工程は、前記接着剤シートと同材質の補強素材を作製する工程と、
   前記補強素材を前記一方の面の形状と同形状に切り出す工程と、
   を備える請求項６記載の振動板の製造方法。
8. 磁気回路構成部材と、
   前記磁気回路構成部材によって形成されている磁気ギャップに配置されているボイスコイルと、
   前記ボイスコイルが固着された振動板と、
   を備える電気音響変換器であって、
   前記振動板は、
   センタードームおよび前記センタードームの周囲を取り囲むサブドームを有する振動板素地と、
   前記センタードームの一方の面に接着されている接着剤シートからなる補強部材と、
   を備えることを特徴とする電気音響変換器。
9. 前記ボイスコイルは、前記補強部材によって前記振動板に接着されている請求項８記載の電気音響変換器。

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