JP5013902B2 - ヘッドホン - Google Patents

Description

本発明は、ヘッドホンおよびその製造方法に関するもので、特に、振動板の周縁部に応力がかからないような構造にしたことと、その構造を実現するための製造方法に特徴を有するものである。

ヘッドホンは、一般的に、バッフル板にヘッドホンユニットを取り付けた構造になっている。ヘッドホンユニットはスピーカユニットということもでき、振動板と、この振動板に固着されたボイスコイルと、このボイスコイルの周囲に磁界を形成する磁気回路を備えている。この磁気回路は、永久磁石、ヨークなどの磁気回路構成部材からなる。ヘッドホンユニットをバッフル板に取り付けるには、一般的にはねじが用いられ、あるいは固定爪を用いた例もある。

図４は、ヘッドホンユニットをバッフル板にねじで取り付けた従来のヘッドホンの例を示す。まず、ヘッドホンユニットの構成を説明する。図４において、符号４はユニットフレームを示している。ユニットフレーム４は正面から見た形がドーナツ形になっていて、中心孔の周縁部に円筒部４１が下側に突出させて一体に形成され、ユニットフレーム４の外周縁部には突堤４６が上側に突出させて一体に形成されている。また、ユニットフレーム４には、突堤４６よりも内方において、突堤４６よりも低い突堤４８が上側に突出させて一体に形成されている。ユニットフレーム４の上記円筒部４１には有底円筒形のヨーク５が嵌められ、ヨーク５の上端面とユニットフレーム４の上端面を同一面にしてヨーク５がユニットフレーム４に固着されている。ヨーク５の内底面には円盤状でヨーク５の内周面より小径の永久磁石６が固着され、永久磁石６の上には円板状の磁極板７が固着されている。磁極板７の上面はユニットフレーム４の上面と同一面になっており、また、磁極板７の外周面とヨーク５の内周面との間に円筒形状の隙間が形成されている。永久磁石６、磁極板７、ヨーク５によって磁気回路が構成され、上記円筒形状の隙間に磁界が形成されている。

上記ユニットフレーム４の突堤４８の上には振動板８の平坦なエッジが載せられ、この振動板８のエッジの上にはさらにプロテクタ９の平坦なエッジ９３が載せられ、これら振動板８とプロテクタ９が接着によってユニットフレーム４に固着されている。振動板８はドーム状の中心振動部とこの中心振動部を囲み中心振動部に連続して形成された断面ドーム形の周辺部を有し、中心振動部と周辺部との境界に沿ってボイスコイル１０の一端が片持ち的に固着されている。ボイスコイル１０は上記磁極板７の外周面とヨーク５の内周面との間の隙間に、磁極板７とヨーク５に接触しないように配置されている。
以上の構成によってヘッドホンユニットが成り立っていて、ボイスコイル１０に音声信号が入力されることにより、ボイスコイル１０に流れる電流と上記磁束との作用によってボイスコイル１０が駆動され、振動板８が音声信号に従い振動して音声が発せられる。

上記ヘッドホンユニットは、そのユニットフレーム４の外周部がバッフル板３と押さえ板２で挟み込まれることによりバッフル板３に取り付けられている。バッフル板３はリング状の部材で、内周面の一部が半径方向外側に向かって全周にわたり切除されて窪み３１が形成されることにより、窪み３１の上に顎部３２が全周にわたり形成されている。上記押さえ板２もリング状になっていて、バッフル板３の下面側に配置され、適宜数のねじ１３によって押さえ板２がバッフル板３に固定されている。押さえ板２がバッフル板３にねじ１３で固定されるに際して、ユニットフレーム４の外周部上面がバッフル板３の顎部３２に当たり、ユニットフレーム４の外周部下面が押さえ板２に当たり、ユニットフレーム４の外周部がバッフル板３と押さえ板２で挟み込まれている。このようにして、ヘッドホンユニットがバッフル板３に取り付けられている。

バッフル板３の背面側（図４において下面側）には、扁平な有底円筒状の本体カバー１の開放端が固着され、本体カバー１でバッフル板３の下側が覆われている。本体カバー１にはヘッドバンドの一端側を連結し、ヘッドバンドの他端側を、他のヘッドホンユニットが取り付けられた本体カバーに連結することにより、ステレオヘッドホンを構成することができる。上記バッフル板３の前面側にはヘッドパッド１２が取り付けられている。ヘッドパッド１２の内周側には、プロテクタ９を覆ってスポンジカバー１１が取り付けられている。

以上説明したように、ヘッドホンユニットは、そのユニットフレーム４の外周部が、ねじ１３で締め付けられたバッフル板３と押さえ板２で挟み込まれてバッフル板３に取り付けられている。この取り付け位置は、振動板８のエッジを接着している部分に近い。したがって、ねじ１３の締め付けによる応力が振動板８に伝わりやすく、特に、ねじ１３の締め付けによって振動板８のエッジに不均一な応力がかかると、振動板８が微視的に変形し、振動板８が特定の周波数で異常共振し、ビリ音といわれる異音を発生する。ビリ音は、振動板８がピストンのような平行移動を行うことができず、ローリングし、あるいは部分的に振動することなどが要因となって発生するもので、１ｋＨｚ以下の正弦波で駆動すると聴音によって検出することができる。

先に述べたように、バッフル板にヘッドホンユニットを固定する構造として、固定爪を用いるものがある。本出願人の出願にかかる特許文献１記載の発明がそれで、バッフル板の一面側に、係止部を有する固定爪を突出させて一体に形成し、固定爪の係止部によりドライバユニット（ヘッドホンユニットともいう）の外周縁部を係止して、バッフル板にドライバユニットを固定する構造になっている。

実開平５−８００９０号公報

特許文献１記載の発明によれば、バッフル板へのヘッドホンユニットの固定が容易であるという利点がある。
しかし、特許文献１記載の発明も、固定爪の係止部でヘッドホンユニットを係止することにより、ヘッドホンユニットに応力がかかり、この応力が不均一になると、振動板がいわゆるビリ音を発生する可能性がある。

ヘッドホンユニットのバッフル板は円形の板状に設計されることから、その周縁部の機械的な強度は、磁気回路部が取り付けられた部分に比較するときわめて弱い。一方、ヘッドホンユニットをバッフル板に機械的に強固に固定しないと、ヘッドホンユニット自体がバッフル板に対して振動し音質を損ねる。また、ユニットフレームの強度が低い場合、磁気回路部分を固定してヘッドホンユニットに信号を入力して駆動すると、振動板の振動に伴ってフレームが分割振動し、振動板の周縁部が入力した信号とは別の異常振動をすることがある。この異常振動によって異音を発生する。そこで、ユニットフレームの材質を、ガラス繊維を混ぜて強化したものもあるが、それでも強度不足になりやすい。
従来のヘッドホンの構造では、ユニットフレームの強度を強化したとしても、バッフル板に機械的に強固に固定すると、振動板に応力がかかり、程度の差はあるもののいわゆるビリ音を発生する要因となる。
さらに、バッフル板にヘッドホンユニットを固定した状態で、バッフル板とヘッドホンユニットの間に隙間があると、この隙間を空気が通過し、空気の摩擦音を発生することがある。

本発明は、以上説明した従来のヘッドホンに見られる技術的な課題を解消し、ヘッドホンユニットを固定するに当たり、振動板に不均一な応力がかからないようにして、いわゆるビリ音が発生しないようにし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は、磁気回路構成部材、この磁気回路構成部材によって形成されているギャップに配置されているボイスコイル、このボイスコイルが固着された振動板、この振動板の周縁部が固着されたユニットフレームを具備しているヘッドホンユニットと、ヘッドホンユニットを固着したバッフル板と、を備えたヘッドホンであって、上記バッフル板はヘッドホンのベース部材を兼ねていて上記バッフル板にヘッドホンケースが固定されて上記バッフル板が本体カバーで覆われ、上記バッフル板の上記本体カバーとは反対側の面にヘッドパッドが取り付けられ、上記バッフル板は中心部に凹陥部を有していてこの凹陥部の底面に上記磁気回路構成部材が固定され、バッフル板の凹陥部の内周面とユニットフレームの外周面との間に生じている隙間がシール材で埋められていることを最も主要な特徴とする。

本発明に係るヘッドホンによれば、もともと機械的強度が高い磁気回路構成部材をバッフル板に固定するため、磁気回路構成部材をバッフル板に強固に固定したとしても、振動板に応力がかかりにくく、振動板に応力がかかることによる前述のいわゆるビリ音の発生などの問題を解消することができる。
バッフル板の凹陥部の内周面とユニットフレームの外周面との間に生じる隙間をシール材で埋められていることにより、上記隙間を空気が通ることもなく、空気の摩擦音が発生することもない。

以下、本発明にかかるヘッドホンおよびその製造方法の実施例について図１乃至図３を参照しながら説明する。なお、図４に示す従来例の構成と同じ構成部分には同じ符号を付してある。

図１において、符号４はユニットフレームを示している。ユニットフレーム４は正面（図１において上面）から見た形がドーナツ形になっていて、中心孔の周縁部に円筒部４１が下側に突出させて一体に形成され、外周縁部には突堤４６が上側に突出させて一体に形成されている。また、ユニットフレーム４には、突堤４６よりも内方において、突堤４６よりも低い突堤４８が上側に突出させて一体に形成されている。ユニットフレーム４の上記円筒部４１には有底円筒形のヨーク５が嵌められ、ヨーク５の開放した上端面とユニットフレーム４の上端面を同一面にしてヨーク５がユニットフレーム４に固着されている。ヨーク５の内底面には円板状でヨーク５の内周面より小径の永久磁石６が固着され、永久磁石６の上には円盤状の磁極板７が固着されている。磁極板７の上面はユニットフレーム４の上面と同一面になっている。また、磁極板７の外径はヨーク５の内径よりも小さく、永久磁石６の外径よりも大きく、磁極板７の外周面とヨーク５の内周面との間に円筒形状の隙間が形成されている。永久磁石６、磁極板７、ヨーク５は磁気回路構成部材となっていて、これらの部材で磁気回路が形成され、上記円筒形状の隙間に磁界が形成されている。

上記ユニットフレーム４の突堤４８の上には振動板８の平坦なエッジ（外周縁部）が載せられ、この振動板８のエッジの上にはさらにプロテクタ９の平坦なエッジ９３が載せられ、これら振動板８とプロテクタ９が接着によってユニットフレーム４に固着されている。振動板８はドーム状の中心振動部とこの中心振動部を囲み中心振動部に連続して形成された断面ドーム形の周辺部を有している。プロテクタ９は、振動板８を保護するためのもので、外部から振動板８に触れることができないように、振動板８との間に適宜の間隔を保って配置されている。プロテクタ９は振動板８の形状に倣ってドーム形の中心振動部とその周辺の断面ドーム形の周辺部を有し、振動板８から発せられる音声を通すことができるように複数の孔９１が形成されている。振動板８の上記中心振動部と周辺部との境界に沿ってボイスコイル１０の一端が片持ち的に、図１において振動板８の下側に固着されている。ボイスコイル１０は上記磁極板７の外周面とヨーク５の内周面との間の隙間に、磁極７とヨーク５に接触しないように配置されている。
以上の構成によってヘッドホンユニットが成り立っていて、ボイスコイル１０に音声信号が入力されることにより、ボイスコイル１０に流れる電流と上記磁束との作用によってボイスコイル１０が駆動され、振動板８が音声信号に従い振動して音声が発せられる。

上記ヘッドホンユニットは、その磁気回路構成部材がバッフル板１００に取り付けられている。バッフル板１００は、図４に示す従来例におけるバッフル板３のようなリング状の部材ではなく、正面から見た形が円板状になっていて、中心部に凹陥部１０１が形成された形になっている。この凹陥部１０１の形状をより具体的に説明すると、凹陥部１０１は平坦な面でなる内底面１０２を有し、この内底面１０２から直角に続く内周面１０３、この内周面１０３から半径方向外側に直角に続く段部１０４、この段部１０４から直角に続く拡大内周面１０５を有してなる。磁気回路構成部材の一つであるヨーク５の底面は平坦な面になっていて、凹陥部１０１の平坦な内底面１０２と対向している。このヨーク５の底面と凹陥部１０１の内底面１０２との間に接着剤１６が介在し、接着剤１６によってヨーク５を含む磁気回路構成部材がバッフル板１００に固定されている。ヨーク５の軸線方向（図１において上下方向）長さよりもユニットフレーム４の円筒部４１の軸線方向長さが僅かに短く、ヨーク５の底面を凹陥部１０１の内底面１０２に圧着させることによってヨーク５の外周側に押し出された接着剤１６が、上記凹陥部１０１の底面と上記円筒部４１の下端面との間に生じている隙間を埋めて硬化し、磁気回路構成部材とバッフル板１０との接着を補強している。このようにして、ヘッドホンユニットがバッフル板１００に取り付けられている。

図示の実施例では、磁気回路構成部材とバッフル板１００が接着剤１６によって固定されているが、磁気回路構成部材、特にそのヨーク５は、もともと機械的強度の大きい部材からなるため、ねじ止めによってバッフル板１００に固定しても、その応力が振動板８にまで及ぶことがない。よって、本願に係るヘッドホンでは、磁気回路構成部材とバッフル板１００との固定はねじ止めを採用しても差し支えない。

前述のように、バッフル板１００は、従来例におけるバッフル板と異なり大きな面積を有し、このバッフル板１００を土台にしてヘッドホンが組み立てられている。したがって、バッフル板１００はヘッドホンのベース部材を兼ねている。バッフル板１００の背面側（図１において下面側）には、扁平な有底円筒状の本体カバー１の開放端が固着され、本体カバー１でバッフル板１００の下側が覆われている。本体カバー１にはヘッドバンドの一端側を連結し、ヘッドバンドの他端側を他のヘッドホンユニットが取り付けられた本体カバーに連結することにより、ステレオヘッドホンを構成することができる。上記バッフル板１００の前面側にはヘッドパッド１２が取り付けられている。ヘッドパッド１２の内周側には、プロテクタ９を覆ってスポンジカバー１１が取り付けられている。

ユニットフレーム４の外周部は、バッフル板１００の段部１０４の上方において拡大内周面１０５に向かって進出し、ユニットフレーム４の外周面とバッフル板１００の拡大内周面１０５との間に隙間１１０が生じ、ユニットフレーム４の外周部下面側とバッフル板１００の段部１０４との間にも、上記隙間１１０に連続する隙間が生じている。これらの隙間にはシール材１７が充填され、上記隙間がシール材１７で埋められている。シール材１７として、例えば、信越化学工業株式会社製の一液型ＲＴＶゴム ＫＥ３４７を使用することができる。ＲＴＶゴムは硬化するときに体積が変わらないという特性があり、硬化することによってヘッドホンユニットの周縁部に応力がかかることを回避することができる利点がある。
上記のように、バッフル板１００の凹陥部１０１の内周面１０５とユニットフレーム４の外周面との間に生じている隙間１１０がシール材１７で埋められていることにより、隙間１１０に空気が流れることがなく、空気の流れによる摩擦音の発生を防止することができる。

以上説明した本発明の実施例にかかるヘッドホンによれば、もともと機械的強度が高い磁気回路構成部材をバッフル板１００に固定するため、磁気回路構成部材をバッフル板１００にねじ止めなどによって強固に固定したとしても、振動板８に応力がかかりにくく、振動板８に応力がかかることによるいわゆるビリ音の発生などの問題を解消することができる。
磁気回路構成部材とバッフル板１００とを面対向させ、この対向面を接着剤１６で固定することにより、磁気回路構成部材とバッフル板１００との固定による応力の発生がなく、上記ビリ音の発生をより効果的に防止することができる。
また、バッフル板１００の凹陥部１０１の内周面１０５とユニットフレーム４の外周面との間に生じる隙間をシール材１７で埋めることにより、上記隙間を空気が通ることもなく、空気の摩擦音が発生することもなくなる。

次に、本発明に係るヘッドホンの製造方法の実施例について説明する。製造されるヘッドホンの構成は、図１に示すヘッドホンの構成と同じであり、ヘッドホンユニットをバッフル板１００に固定する工程に特徴があるので、組み立て済みのヘッドホンユニットをバッフル板１００に固定する工程を重点的に説明する。

図２に示すように、まず、ヘッドホンユニットの磁気回路構成部材とバッフル板１００とが互いに対向する面の少なくとも一方に接着剤１６を塗布する工程がある。図示の例では、磁気回路構成部材を構成するヨーク５の底面が対向するバッフル板１００の凹陥部１０１の内底面１０２に接着剤１６が塗布されている。

次に、磁気回路構成部材を上記凹陥部１０１の内底面１０２に押し付けてヨーク５の底面と上記凹陥部１０１の内底面１０２を密着させ、この密着状態を維持するために、バッフル板１００を挟んで磁気回路構成部材に永久磁石６１を対向させる。永久磁石６１はヨーク５１内に固定され、永久磁石６１の上面には磁極板７１が固定され、ヘッドホンの磁気回路構成部材と同じ構造になっている。磁極板７１を上記磁気回路構成部材に対向させて配置し、上記磁気回路構成部材と永久磁石６１との磁気吸引力で上記磁気回路構成部材をバッフル板１００に密着させる。この状態で、ユニットフレーム４の外周面とバッフル板１００の拡大内周面１０５との間に前記隙間１１０が均一に形成されるようにヘッドホンユニットを位置決めした後、その状態で時間をおき、接着剤１６を硬化させる。

上記接着工程において、前述のとおり、接着剤１６がヨーク５の底面に沿って半径方向外側に押し出され、ユニットフレーム４の円筒部４１の下面と上記凹陥部１０１の内底面１０２の間に生じている隙間を接着剤１６が埋める。接着剤１６は、硬化工程で硬化してユニットフレーム４とバッフル板１００を接着する。
接着剤１６の硬化工程中において、あるいは図３に示すように、硬化工程が終了して永久磁石６１を除去した後、前記隙間１１０にシール材１７を充填し、隙間１１０をシール材１７で埋め、硬化させる。

以上のようにして組み立てられたユニットには、前述のように本体カバー１、ヘッドパッド１２などが取り付けられて最終製品とされる。
本発明に係るヘッドホンの製造方法によれば、磁気回路構成部材をバッフル板に接着する構造にして、振動板に応力が加わらないようにしたヘッドホンを、磁気回路構成部材と永久磁石との磁気吸引力を利用して効率的に製造することができる。

本発明に係るヘッドホンの実施例を示す縦断面図である。 本発明に係るヘッドホンの製造方法の実施例の一工程を示す縦断面図である。 上記工程の後の工程を示す縦断面図である。 従来のヘッドホンの例を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 本体カバー
４ ユニットフレーム
５ ヨーク
６ 永久磁石
７ 磁極板
８ 振動板
１２ ヘッドパッド
１６ 接着剤
１７ シール材
１００ バッフル板
１０１ 凹陥部
１０２ 内底面
１０５ 内周面
１１０ 隙間

Claims (4)

1. 磁気回路構成部材、この磁気回路構成部材によって形成されているギャップに配置されているボイスコイル、このボイスコイルが固着された振動板、この振動板の周縁部が固着されたユニットフレームを具備しているヘッドホンユニットと、
   ヘッドホンユニットを固着したバッフル板と、を備えたヘッドホンであって、
   上記バッフル板はヘッドホンのベース部材を兼ねていて上記バッフル板にヘッドホンケースが固定されて上記バッフル板が本体カバーで覆われ、
   上記バッフル板の上記本体カバーとは反対側の面にヘッドパッドが取り付けられ、
   上記バッフル板は中心部に凹陥部を有していてこの凹陥部の底面に上記磁気回路構成部材が固定され、
   バッフル板の凹陥部の内周面とユニットフレームの外周面との間に生じている隙間がシール材で埋められていることを特徴とするヘッドホン。
2. バッフル板の凹陥部の底面と磁気回路構成部材の対向面が接着剤によって固定されている請求項１記載のヘッドホン。
3. 接着剤は、バッフル板の凹陥部の底面と磁気回路構成部材およびユニットフレームの底部を接着している請求項２記載のヘッドホン。
4. 接着剤はエポキシ系接着剤である請求項３記載のヘッドホン。
   

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