JP4458259B2 - コンデンサマイクロホンユニットの製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、コンデンサマイクロホンユニットの製造方法に関するもので、特に、マイクロホンユニットに使用する振動板の張力調整方法に特徴を有するものである。

一般的なコンデンサマイクロホンユニットの例を図２に示す。図２において、符号１はダイヤフラム状の振動板を示している。振動板１は、例えば、円形の薄い樹脂フィルムからなり、この樹脂フィルムに金などの金属膜が蒸着されている。振動板１の外周縁部は、振動板１に所定の張力を与えた状態で、上記金属膜の蒸着面側がリング状の振動板保持体２に接着されることによって固着されている。振動板１の外周縁部にはまた、上記金属膜の蒸着面とは反対側にリング状のスペーサ４が当接し、スペーサ４には円板状の固定極３の外周縁部が当接している。したがって、振動板１と固定極３との間にスペーサ４が介在し、振動板１と固定極３との間にスペーサ４の厚さに対応する隙間ｇが形成されている。振動板１と固定極３によって一種のコンデンサを構成し、振動板１が音声を受けて振動すると、振動に応じて振動板１と固定極３との間の静電容量が変化するようになっている。固定極３は振動板１との関係においてバックプレートといわれることもある。

固定極３は電気絶縁性の支持体５によって支持されている。支持体５は扁平な皿状の部材で、開放端側の内周縁部に段部５１が形成されていて、この段部５１に固定極３の外周縁部が嵌められることにより固定極３が支持されている。固定極３と支持体５との間には空間５２が形成されている。これら振動板１、振動板保持体２、固定極３、支持体５を含む各部材は図示されないユニットケースに組み込まれ、一次音圧傾度型コンデンサマイクロホンのマイクロホンユニットを構成している。

一次音圧傾度型コンデンサマイクロホンにおける上記振動板１の張力は周波数応答の低域集音限界を左右する。図３は、コンデンサマイクロホンにおける振動板の張力による周波数応答の違いを示している。図３において横軸は周波数、縦軸はマイクロホンの出力である。曲線Ａは振動板の張力が比較的低めで適正である場合、曲線Ｂは張力が高すぎる場合、曲線ＣとＤは張力が低すぎて振動板が静電吸引力で固定極に極めて近接して振動領域が極めて制限され、あるいは固定極に吸着されている場合をそれぞれ示している。図３からわかるように、振動板の張力が比較的低めであるほうが周波数応答の低域集音限界が低くなり、ダイナミックレンジが広がって高性能のコンデンサマイクロホンを得ることができる。ところが、低域集音限界を十分に低くしようとして振動板の張力を低くしすぎると、成極電圧による静電吸引力で振動板が固定極に吸着され、マイクロホンとしての機能を発揮することができなくなる。つまり、高い性能を出そうとして振動板の張力を低くすることと、振動板の張力を高めに設定して振動板が固定極に吸着されることのないように安定度を確保することは、相反する関係になる。

このように、振動板の張力のばらつきは、周波数応答の低域限界に大きなばらつきをもたらすとともに、静電吸引力を要因とする安定度に大きなばらつきをもたらす。特に、スタジオ録音などに使用されるマイクロホンは高い性能が要求されるため、振動板の張力のばらつきは性能を大きくばらつかせることになり、深刻な問題になる。ちなみに、カーリングによって内容物が固定されている安価なマイクロホンユニットでは、性能のばらつきの許容範囲が広く、高い性能が要求されないことから、振動板の固定極による吸着に対処するために、振動板の張力を高く設定して安定度を十分に確保し、低域集音限界を比較的高い周波数に設定している。換言すれば、安価なマイクロホンユニットでは、ダイナミックレンジを犠牲にして安定度を重視している。

このように、高性能のコンデンサマイクロホンを得るには、その振動板の張力を低くするとよい。そこで、コンデンサマイクロホンにおける振動板のスティフネス（張力）を低下させることにより、高感度で音響特性が安定したエレクトレットコンデンサマイクロホンの製造方法が提案されている。この製造方法は、ＰＥＴフィルムからなる振動膜を所定の張力を持たせて振動膜支持リングに接着して振動膜サブアッセンブリを製造し、この振動膜サブアッセンブリの振動膜を、二次転移点を越える温度（例えば２００℃）で加熱処理することにより、振動膜のスティフネスを低下させるものである（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１には、振動膜サブアッセンブリの振動膜を加熱処理することと、それによって振動膜のスティフネスが低下し、マイクロホンの性能が高まることが記載されているが、加熱の具体的手段、加熱の制御あるいはスティフネスの制御方法など、具体的な技術手段が開示されていない。

特開２００３−１９９１９６号公報

本発明は、以上述べた従来技術に鑑みてなされたもので、振動板の張力を目論見どおりに精度よく調整することができ、かつ、振動板の張力調整も容易に行うことができるコンデンサマイクロホンユニットの製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、振動板保持体に振動板を固着してなる振動板組立体の上記振動板を圧搾空気により加圧し、かつ、振動板の変位を測定しながら上記振動板を加熱することによって、振動板の張力を低下させ、振動板が所定の変位量となったとき加圧と加熱を停止することを最も主要な特徴とする。
振動板の変位量の測定は、振動板とこの振動板に対向して配置された固定極との間の静電容量を計測することによって行うことができる。
振動板の加熱は光源から光束を照射することによって行うことができる。

振動板を圧搾空気によって加圧するようにしたため、圧搾空気の圧力を調整することによって振動板の張力を調整することができ、調整が容易である。
圧力による振動板の変位量を測定しながら振動板の張力を調整するようにしたため、目標どおりの張力になるように精度よく調整することができ、さらに、振動板組立体ごとに振動板の張力が最適になるように調整することができる。
振動板を圧搾空気によって加圧しながら振動板を加熱するため、振動板の張力低下が促進され、振動板の張力調整を効率的に行うことができる。低下させた振動板の張力が元に戻りにくくなる利点もある。

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製造方法の実施例を、図１を参照しながら説明する。

図１において、符号２０は、図２に示すコンデンサマイクロホンユニットの例で説明した振動板１とこの振動板１の周縁部が接着などによって固着された振動板保持体２からなる振動板組立体（振動板アッセンブリ）を示している。この振動板組立体２０は、一端側（図１では上端側）が開放した圧力容器２６の上記開放端に装着され、振動板組立体２０によって圧力容器２６の開放端が塞がれている。圧力容器２６内には、上記振動板組立体２０の振動板１に所定の間隔をおいて対向する固定極３０が配置されている。固定極３０は図２について説明した固定極３に相当するもので、固定極３０と振動板１との間で一種のコンデンサを構成している。振動板１と固定極３０は静電容量計６に接続され、固定極３０と振動板１との間の静電容量を測定するようになっている。固定極３０と振動板１との間の静電容量は、固定極３０と振動板１との間の距離の２乗に反比例するので、静電容量計６で測定される静電容量によって固定極３０と振動板１との間の間隔を測定することができ、さらに、測定値の変動によって振動板１の変位量を測定することができる。

上記圧力容器２６には圧搾空気供給路２２から圧搾空気を供給するようになっている。振動板組立体２０で開放端が塞がれた圧力容器２６に圧搾空気を供給することにより、振動板組立体２０の振動板１が圧力容器２６の内部から加圧され、振動板１が外側に向かって押し出される。この加圧によって振動板１の張力が低下する。圧搾空気供給路２２には圧力調整器２４が配置されている。上記静電容量計６で振動板１の変位量を測定しながら圧力調整器２４で圧搾空気の圧力を調整する。振動板１の変位量が所定の変位量となったとき圧搾空気の供給を停止する。

圧力容器２６の開放端に対向して、したがってこの開放端に装着された振動板組立体２０の振動板１の外側面に対向して光源８が配置されている。光源８は振動板１に光線を照射することによって熱を加えるための熱源として機能するもので、振動板１を十分に加熱することができる熱量を発生することができるように、例えばハロゲンランプを用いる。ハロゲンランプなどからなる光源８の背後には縦断面形状が放物線状の反射鏡９が配置され、光源８からの光束を反射鏡９によって振動板１に集光させるようになっている。振動板１に集光させる範囲は任意で、振動板１全体であってもよいし、振動板１の一部分であってもよい。前述のように、圧搾空気供給路２２から圧搾空気を供給しながら光源８を点灯し、上記振動板１を加熱する。振動板１は加熱されると同時に圧搾空気が供給されることによって、張力の低下が促進される。

以上説明した構成によって、振動板１の張力が所定の張力となるように調整する。調整方法は以下のとおりである。
振動板組立体２０を制作するに当たって、振動板１の張力が目標とする張力よりも高くなるように設定して制作する。この振動板組立体２０を圧力容器２６の開放端に装着してこの開放端を塞ぐ。振動板１と固定極３０との間の静電容量を静電容量計６で読み取りながら、光源８を点灯して振動板１を加熱し、同時に圧搾空気供給路２２から圧搾空気を供給する。圧搾空気は、圧力調整器２４で圧力を調整しながら、低圧から徐々に高圧へと調整していく。この間、静電容量計６の測定値を読取り、所定の読取り値に達したとき、光源８の点灯を停止する。

上記のように、振動板１の張力は、あらかじめ目標とする張力よりも高く設定されているから、調整開始当初は振動板１が固定極３０の近くにあって、静電容量計６で測定される静電容量の値は高い値になっている。圧搾空気によって加えられる圧力が高くなるにつれて振動板１が外方に膨らみ、固定極３０との距離が大きくなって静電容量計６で測定される静電容量の値が低くなる。静電容量の値が所定の値になったとき、すなわち振動板１に加えられる圧搾空気の圧力が適正な圧力になったとき、さらにいえば、振動板１が適切な変位量になったとき、光源８を消灯して加熱を停止し振動板１を冷却する。加熱の停止と同時に圧搾空気の供給を停止してもよいが、振動板１が冷却するまで上記の適切な圧力を維持してもよい。

なお、加圧と加熱の開始のタイミングは同時である必要はない、加圧を開始したあとで加熱を開始してもよいし、逆に、あらかじめ振動板１を加熱しておき、次いで加圧を開始してもよい。
固定極３０は圧力容器２６に組みつけられているものであって、金属製の板あるいは網状の部材であってもよい。
静電容量計６によって振動板１と固定極３０との間の静電容量を測定する目的は、振動板１の固定極３０に対する変位量を測定することであるから、振動板１の変位量を直接または間接的に測定できるものであれば、静電容量計６以外の測定装置を用いてもよい。ただ、静電容量計６を用いれば、比較的簡単に振動板１の変位量を測定することができる。

本発明にかかるコンデンサマイクロホンユニットの製造方法の実施例を示す概念図である。 コンデンサマイクロホンユニットの一般的な例を示す縦断面図である。 コンデンサマイクロホンユニットの振動板の張力の違いによる周波数応答の違いを示すグラフである。

符号の説明

１ 振動板
２ 振動板保持体
６ 静電容量計
８ 熱源としての光源
９ 反射鏡
２０ 振動板組立体
２４ 圧力調整器
３０ 固定極

Claims (8)

1. 振動板保持体に振動板を固着してなる振動板組立体の上記振動板を圧搾空気により加圧し、かつ、振動板の変位を測定しながら上記振動板を加熱することによって、振動板の張力を低下させ、振動板が所定の変位量となったとき加圧と加熱を停止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の製造方法。
2. 振動板の変位量の測定は、振動板とこの振動板に対向して配置された固定極との間の静電容量を計測することによって行う請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
3. 振動板の加熱は光源から光束を照射することによって行う請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
4. 光源はハロゲンランプである請求項３記載のコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
5. 光源からの光束を反射鏡によって反射し振動板に集光させる請求項３記載のコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
6. 開放端を有する圧力容器の上記開放端に振動板組立体を装着することによって開放端を塞ぎ、圧力容器内には振動板組立体の振動板に対向させて固定極を配置し、上記圧力容器に圧搾空気を供給して上記振動板を加圧する請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
7. 圧搾空気の供給路には圧力調整器が配置されている請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。
8. 振動板組立体は、その振動板の張力が目標とする張力よりも高くなるように設定して制作し、振動板の加圧および過熱によって振動板の張力を目標とする張力まで低下させる請求項１記載のコンデンサマイクロホンユニットの製造方法。

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