JP5015027B2 - リボン型マイクロホン用リボン、その製造方法およびリボン型マイクロホン - Google Patents

Description

本発明は、リボンの部分共振による周波数応答の劣化を抑制することができるリボン型マイクロホン用リボン、その製造方法およびリボン型マイクロホンに関するものである。

リボン型マイクロホンは、磁界を形成する磁石と、リボン形振動板を主たる構成部材としている。上記磁石は、リボン形振動板を挟んで両側に配置され、両側の磁石間に磁界が形成される。上記リボン形振動板は、適宜の張力が与えられて長さ方向両端部が押さえられるとともに上記磁界内に配置されている。リボン形振動板が音波を受けて磁界内で振動することにより、リボン形振動板に音波に応じた電流が流れ、音波が電気信号に変換される。上記リボン形振動板の素材として、従来、アルミニウム箔が広く用いられている。アルミニウムは、他の金属素材と比較して導電性が良好で比重が軽いため、リボン型マイクロホンのリボン形振動板として適している。

図５は、一般的なリボン型マイクロホンの例を示す。図６、図７は、このリボン型マイクロホンに内蔵されているリボン型マイクロホンユニットを示す。図５において、リボン型マイクロホン１は、筒型の基部６と、この基部６の上端部に連結されたマイクロホンケース２によってマイクロホンの筐体が構成されている。この筐体内において、上記基部６に固定された適宜の支持部材にリボン型マイクロホンユニット３が組みつけられ、マイクロホンユニット３はマイクロホンケース２によって覆われている。上記基部６の下端部はマイクロホンの出力信号を外部回路に導くためのマイクロホンケーブルを接続するコネクタ部１６となっている。

図６、図７にも示すように、リボン型マイクロホンユニット３は、縦方向に長い長方形の枠型に形成されたフレーム７を備えている。フレーム７の内側面には、長辺方向に沿って両側に一対の永久磁石４，４が、双方の永久磁石４，４間に所定の間隔をあけて固定されている。永久磁石４，４は幅方向（図５、図６において左右方向）に着磁されている。一対の永久磁石４，４の着磁の向きは同じ向きで、永久磁石４，４間に平行磁界が形成されている。

上記平行磁界内に、振動板と導電体を兼ねるリボン型振動板（以下、単に「リボン」という場合もある）５が配置されている。リボン５は、細長い帯状の部材で、長さ方向両端部が、フレーム７の長さ方向両端部に設けられた電極引き出し部１８，１８に固定されている。電極引き出し部１８，１８はフレーム７から絶縁されていて、リボン５の両端部を狭持部材８で挟み込むことによってリボン５に導通し、また、リボン５に適度の張力を与えた状態でリボン５を保持している。リボン５の両端部は、電極引き出し部１８，１８を除きそれ以外の部分５１は一定間隔で交互に折り曲げられることにより三角波状に形成されている。上記折り曲げによって形成される線の方向、すなわち三角波の山の頂部および谷底が描く線の方向は、リボン５の幅方向であり、この線が一定間隔で形成されている。以下、上記リボン５の波型の両端部５１を波型端部５１という。上記両端部の狭持部材８には端子板９が重ねられている。これらの端子板９は、狭持部材８を介してリボン５の各端部と電気的に導通していて、各端子板９からリボン型マイクロホンユニット３からの信号を出力するようになっている。リボン５の波型端部５１で挟まれたリボン５の中間部は、波型端部５１の三角波の頂部および谷底が描く線の方向に対して直交する方向すなわちリボン５の長さ方向の線に沿って三角波の頂部および谷底が形成された波型中間部５２となっている。

リボン５は音波を受けて音波に従って振動する。この振動方向は、永久磁石４，４間の磁束を横切る方向であり、導電体からなるリボン５が磁束を横切ることによって発電し、リボン５の長さ方向両端間、したがって電極引き出し部９，９間に電気信号が発生する。この電気信号はリボン５の振動数および振幅に対応した振動数および振幅の信号となるので、リボン５に当たる音波が、この音波に対応した電気信号に変換されることになる。リボン型マイクロホンは慣性制御方式であることから、リボン５の共振周波数は、集音する音波の低域周波数以下、換言すれば、集音可能な周波数帯域の最低周波数よりも低い周波数にする必要がある。このため、リボン５の張力はきわめて低く設定される。前述のように、リボン５は波形に折り曲げ加工されることによって低い張力を実現している。

以上説明したリボン型マイクロホンの例では、リボン５の長さ方向の中間部が、リボン５の長さ方向の線に沿って三角波の頂部および谷底が形成された波形中間部５２となっている。従来の多くのリボン型マイクロホンのリボンは、長さ方向全体にわたって、三角波の山の頂部および谷底が描く線の方向がリボンの幅方向になるように形成されている。換言すれば、三角波が長さ方向全体にわたって進行している形に形成されている。このような形のリボンを製造するために、従来は、外周に三角形の山と谷からなる歯が一定間隔で形成されている２個一対の平歯車を用いていた。一対の平歯車は、歯のピッチと半径はもとより、全く同じ仕様のものを用いる。作業員は、一対の平歯車を平滑な基板、例えばガラス基板の上に載せ、リボン５の素材であるアルミ箔を一対の平歯車で挟み込み、一対の平歯車を互いに押し付けあいながら、互いに逆向きに回転させ、上記素材を繰り出していく。こうすることにより、素材に一対の平歯車の歯の形が転写され、上記のような波形のリボンが形成される。

上記のようにして製造されるリボンによれば、素材がアルミニウムなどからなる金属箔であることから、機械的共振の共振鋭度が高い。すなわち、共振によるピークが鋭く現れる。このため、共振が周波数応答に現れ、音波を忠実に電気信号に変換ができないという不具合がある。図８は、長さ方向全体にわたって、三角波の山の頂部および谷底が描く線の方向が幅方向になるように形成されているリボンにおける部分共振の発生の様子を示している。図８に二つの点線による長円で囲んで示すように、三角波の１周期および半周期に相当する部分において部分共振が発生する。半周期に相当する部分に着目すると、この部分は平坦面になっているため剛性が低く、共振しやすくなっていることによる。図９は、このようなリボンを用いたマイクロホンの周波数応答特性を示す。横軸は周波数、縦軸は出力信号レベル（単位：ｄＢＶ）である。このグラフの上側の２本の線は正面と背面で測定したもの、下側の２本の線は左右の側面で測定したものである。リボン型マイクロホンでは正面と背面での特性が重要であるから、正面と背面の特性に着目すると、周期的に鋭いピークが現れている。これが上記の部分共振によるものである。

上に述べたような部分共振は、長さ方向全体にわたって、三角波の山の頂部および谷底が描く線の方向が幅方向になるように形成されているリボンに顕著に現れる。しかし、図５乃至図７に示すような、リボンの長さ方向の線に沿って三角波の頂部および谷底が形成された波形中間部５２が形成されているリボンにおいても部分共振が認められる。上記三角波の半周期に相当する部分はやはり平坦面であって剛性が低いからである。

このような従来技術の問題点の改善策として、本発明者が先に提案した特許文献１記載の発明を採用することが考えられる。特許文献１記載の発明は、表面の形状が、成形しようとするリボンと同一形状に形成されている転写型の上記表面にリボンの素材を載せて仮固定し、外周面に弾性部材を有するローラを、上記弾性部材をリボンの素材に押し付けながら転がすことにより、転写型の表面形状をリボンの素材に転写するようにしたリボン型マイクロホン用リボンの製造方法に関するものである。特許文献１では、転写型の長さ方向中間部の表面をシボないしは梨地処理することにより、リボンの長さ方向中間部にシボないしは梨地が転写されるため、上記長さ方向中間部の剛性がある程度は高くなる。
なお、特許文献１では、上記ローラの弾性部材は、静電植毛によって形成するとよい旨の記載もある。

特許文献１記載の発明によれば、リボンの長さ方向中間部の剛性をある程度高めることができる。しかし、シボないしは梨地の類を形成した程度では、リボンの剛性を十分に高めることはできず、部分共振の問題を解決することはできない。

特開２００７−４９３２４号公報

本発明は、以上述べたような従来技術の問題点に鑑みてなされたもので、部分共振を抑制することができるリボン型マイクロホン用リボンおよびその製造方法を提供すること、そして、このリボンを用いることにより周波数応答特性に部分共振に基づく不具合が表れないようにしたリボン型マイクロホンを提供することを目的とする。

本発明にかかるリボン型マイクロホン用リボンは、磁気ギャップを形成する磁石と、上記磁気ギャップ内に配置され音波によって振動するリボン形振動板と、上記リボン形振動板が上記磁気ギャップ内で振動することによって発生する電気信号を出力するための電極と、上記磁石および上記電極を保持するフレームと、を備えたリボン型マイクロホンに用いる上記リボン形振動板であって、リボン形振動板の長手方向に進行する形で稜線を上記リボン形振動板の長手方向に対し直交する方向に向けて形成された波形の大きなパターンと、上記波形のパターンよりも小さく上記リボン形振動板の長手方向に沿って形成されたパターンと、を有していることを最も主要な特徴とする。

本発明にかかるリボンマイクロホン用リボンの製造方法は、上記の特徴を有するリボン型マイクロホン用リボンの製造方法であって、リボン形振動板を成形するための転写型の製造工程と、上記転写型に形成されている波形表面にリボン形振動板の素材を押し付けて転写型の波形を転写する転写工程と、を有し、上記転写型の製造工程は、転写型の長手方向に進行する波形のパターンであって波の稜線が上記転写型の長手方向に対し直交する方向に向いたパターンを形成する切削加工工程と、上記転写型の波形のパターンよりも小さいパターンであって上記転写型の長手方向に沿って配列されたパターンを形成するエッチング工程と、を有することを主要な特徴とする。

リボン形振動板の長手方向に進行する形で稜線を上記リボン形振動板の長手方向に対し直交する方向に向けて形成された波形の大きなパターンのみであるとすれば、前述のように部分共振が生じる。しかし、上記大きなパターンとともに、上記波形のパターンよりも小さいパターンをリボン形振動板の長手方向に沿って形成することによって、波形の半周期に相当する部分にも上記小さなパターンによる凹凸が形成されるため、剛性が高まり、部分共振の発生が抑制される。よって、上記リボン形振動板をリボン型マイクロホンユニットに組み込み、さらにこれをマイクロホンケースに組み込んでリボン型マイクロホンを構成すれば、周波数応答特性に鋭い共振が現れることを抑制して良好な周波数応答特性を得ることができる。

本発明にかかるリボン型マイクロホン用リボンの製造方法によれば、リボン形振動板の形状が、長手方向に進行する波形の大きなパターンと、上記波形のパターンよりも小さく上記リボン形振動板の長手方向のパターンからなる複雑な形であるにもかかわらず、リボン形振動板素材に転写型の表面形状を転写するだけで、リボン型マイクロホン用リボンを容易に製造することができる。また、上記転写型は、波形の大きなパターンを切削加工によって形成し、小パターンをエッチング工程によって形成するため、転写型の製作も容易である。

以下、本発明にかかるリボン型マイクロホン用リボン、その製造方法およびリボン型マイクロホンの実施例について図面を参照しながら説明する。
図１（ａ）は、本発明にかかるリボンマイクロホン用リボン（以下、「リボン形振動板」という）の実施例を、図１（ｂ）は上記リボン形振動板の製造工程の一工程を実施するための転写型の例を示す。図１（ａ）において、リボン形振動板６０は数μｍの厚さの金属箔、例えばアルミニウム箔からなり、このリボン形振動板６０には、波形の大きなパターン６２と、この波形のパターン６２よりも小さくリボン形振動板６０の長手方向に沿って形成されたパターン（以下「小パターン」という）６４が形成されている。波形の大きなパターン６２は断面形状が三角波形で、リボン形振動板６０の長手方向に進行する形で、かつ、稜線６６をリボン形振動板６０の長手方向に対し直交する方向に向けて形成されている。

図１（ａ）に示すように、上記小パターン６４はリボン形振動板６０の長手方向に多数配列されるとともに、リボン形振動板６０の幅方向すなわち長手方向に対し直交する方向にも複数列配置されている。上記小パターン６４は、長方形状のパターンで、その長辺方向をリボン形振動板６０の長手方向に向けて配置されている。また、長方形状の小パターン６４が、その長辺方向の位置をリボン形振動板６０の長手方向に交互にずらしてリボン形振動板６０の幅方向に複数列配置されている。したがって、小パターン６４は千鳥状に形成されている。

次に、上記リボン形振動板６０の製造工程の実施例について説明する。波形のパターン６２と小パターン６４が形成されたリボン形振動板６０の製造工程は、大きく分けて、リボン形振動板を成形するための転写型の製造工程と、上記転写型に形成されている波形表面にリボン形振動板の素材を押し付けて転写型の波形を転写する転写工程からなる。

図１（ｂ）、図２（ｂ）および図３は、リボン形振動板の素材である例えばアルミニウム箔に上記パターン６２および小パターン６４を形成してリボン形振動板６０を製造するための転写型７０の例を示している。転写型７０は、リボン形振動板６０の波形のパターン６２を転写するための断面形状三角波形の波形表面７２を有するとともに、この波形表面７２に、転写型７０の長手方向に沿って配列されるとともに転写型７０の幅方向に複数列配置された小パターンからなる小パターン転写面を有している。小パターン転写面は、前記小パターン６４を転写するための面である。波形表面７２は、転写型７０の長手方向に進行する形で、かつ、稜線７６を転写型７０の長手方向に対し直交する方向に向けて形成されている。上記小パターン転写面は、長方形状の無数のパターンからなり、これらのパターンが長辺方向を転写型の長手方向に向けて、また、上記長辺方向の位置を転写型７０の長手方向に交互にずらして転写型７０の幅方向に複数列配置されている。

転写型７０の波形表面７２は、転写型の素材となる例えば金属ブロックを機械的な切削加工によって形成する。転写型７０に波形表面７２を形成した後、波形表面７２にエッチングを施すことによって、上記小パターン転写面が形成される。エッチングの手法は従来周知の手法を用いればよい。例えば、波形表面７２の全面にフォトレジストを塗布し、これに目的のパターンに従って露光し、露光された部分と露光されない部分からなるパターンを形成し、次にエッチング処理することによって上記小パターン転写面を形成する。小パターン転写面は、図３（ａ）（ｂ）に示すように、エッチングにより表面が除去されて形成された凹部７４と凸部７５からなる。凹部７４は凸部７５で囲まれていて、小パターン転写面を形成する凹部７４と凸部７５は、長方形の長辺方向を転写型７０の長手方向に向けて、また、上記長辺方向の位置を転写型７０の長手方向に交互にずらして転写型７０の幅方向に複数列配置されている。

ちなみに、リボン形振動板６０の長手方向における小パターン６４の１ピッチは、例えば２．４８mmとし、波形のパターン６２のピッチはこれと同じでもよいし、異なっていてもよい。小パターン６４を形成するための転写型７０における凹部７４の深さは０．０５mm程度とするとよい。上記凸部７５の角は、鋭利にならないように、円弧状に面取りされたような形に仕上げることが望ましい。凸部７５の角が鋭利になっていると、次に説明する転写工程において、リボン素材が鋭利な角に当たって裂けやすくなるからである。

次に、上記のように形成されている転写形７０を用いた転写工程に付され、リボン素材に転写型７０の表面形状が転写される。この転写工程は以下のようにして実施される。転写型７０の波形表面７２の上に、細長い形に切断された金属箔からなるリボン素材を載せ、リボン素材をその上から柔らかいブラシ状の部材で上記波形表面に押し付ける。上記ブラシ状の部材として、例えば、表面に繊維状の毛が均一に形成されてなる植毛ローラを用いることができる。上記繊維状の毛は短繊維からなり、繊維の長さや太さは、転写型７０の波形表面７２の凹凸の大きさや深さに応じて決められている。かかる諸元の植毛面１４を得るには静電植毛の技術を用いるとよい。上記植毛ローラの毛をリボン形振動板の素材に押し付けながら上記素材の長手方向に植毛ローラを転がす。植毛ローラの毛はこれを軽く上記素材に押し付けるだけで、上記素材に転写形７０の波形表面７２の形状、すなわち、波形の前述の大きなパターン６２および小パターン６４が、転写により上記素材に成形される。このような植毛ローラを用いた転写工程は、特許文献１に記載されているものと同様のものを採り入れることができる。

図２（ａ）は、リボン形振動板６０の素材に上記波形の大きなパターン６２が形成された状態のみを示しており、図１（ａ）は、パターン６２とともに小パターン６４が形成された状態を示している。図２（ａ）において、符号６６は、波形の上記パターン６２に生じる稜線を示しており、この稜線６はリボンの長手方向に対し直交する方向、すなわちリボンの幅方向に向いている。

転写型７０の素材は金属であってもよいし、プラスチックであってもよい。転写型７０には、転写型７０の表面に載せたリボン素材を仮固定するために、転写型７０の裏面（底面）から表面に通じる適宜数の排気孔を形成しておくとよい。転写型７０の波形表面７２にリボン素材を載せ、上記排気孔から排気し、転写型７０の波形表面７２とリボン素材との間を負圧にすることにより転写型７０の表面にリボンの素材を仮固定することができる。このときの排気圧は、リボン素材が位置ずれしない程度の弱い負圧でよい。

前記ブラシ状の部材として、前記植毛ローラに代えて、平坦な形の植毛ブラシを用いてもよい。また、平坦な形の植毛ブラシとして、適宜の重量を持つ平板上の錘の下面のほぼ全面に均一に繊維状の毛を植毛してなるブラシを用いてもよい。

上記平板状の錘の下面に植毛したブラシを用いて転写する場合、転写型７０を図示されない加振器の上に取り付けるとよい。加振機の上に転写型７０を取り付け、転写型７０の上にリボン素材を載せて必要なら仮固定し、リボン素材の上に上記平板状の植毛ブラシをその毛がリボン素材に接する向きにして載せ、上記加振機を起動する。加振器によって転写型７０、リボン素材、植毛ブラシに振動が加わり、植毛ブラシがリボン素材に対し相対移動する。植毛ブラシのそれぞれの柔らかい毛を介して植毛ブラシ全体の重量が分散してリボン素材に加わり、リボン素材が転写型７０の波形表面７２に押し付けられて、リボン素材に上記波形表面７２の波形が転写される。

上記のような平板状の錘の下面に植毛したブラシと加振機を用いてリボンに転写する技術は、本出願人の出願にかかる特願２００７−２７３１２７に記載されている技術を用いるとよい。

上記波形表面７２は、三角波形の大きなパターンと、前記凹部７４と凸部７５からなる小パターンからなり、この大きなパターンと小パターンがリボン素材に転写されてリボン形振動板６０が完成する。

このようにして製造したリボン形振動板６０は、これを図６、図７に示すように、フレームに取り付けて磁界内に配置すれば、リボン型マイクロホンのマイクロホンユニットが完成する。リボン形振動板６０は、音波を受けることによって、波形のパターン６２の部分が撓んで振動する。この振動は前述のとおり磁気ギャップ内で行われるため、振動板６０の両端にその振動に応じた電気信号が発生し、電気音響変換されることになる。上記マイクロホンユニットは、これを図５に示すようなマイクロホンケース内に組み込むことによりリボン型マイクロホンとすることができ、マイクロホンケースに組み込んだコネクタから信号を出力することができる。

図４は、本発明の実施例にかかるリボン型マイクロホンの周波数応答特性を、図９に示す従来例の特性と同じ条件で示している。特性の測定に当たっては、図９に示す従来のリボン型マイクロホンの周波数応答特性と比較するために、リボン型振動板の構成のみを異ならせ、他の仕様は同じにして測定した。図４に示す周波数応答特性を図９に示す周波数応答特性と比較すると、正面と背面の特性を示す上側二つの特性線図において、周期的なピークのレベルが低く、かつ、ピークの鋭度が小さくなっている。その理由は、リボン形振動板６０に、三角波形のパターン６２のみでなく、このパターン６２に加えて、このパターン６２よりも小さい小パターン６４を形成したことにより、上記三角波形のパターン６２の部分の剛性が高くなり、リボン形振動板６０の部分共振が抑制されたことによる。

本発明にかかるリボンマイクロホン用リボンとこのリボンの製造に用いる転写型の実施例を示すもので、（ａ）は上記リボンの正面図、（ｂ）は上記転写型の断面図である。 同じく上記実施例にかかるリボンマイクロホン用リボンとこのリボンの製造に用いる転写型を示すもので、（ａ）は上記リボンの正面図、（ｂ）は上記転写型の底面図である。 上記転写型を示すもので、（ａ）は長さ方向の一部を切り取って示す拡大正面図、（ｂ）は側面断面図である。 本発明にかかるリボン型マイクロホンの実施例における周波数応答特性を示す特性線図である。 従来知られているリボン型マイクロホンの内部構成例を示す一部断面正面図である。 従来知られているリボン型マイクロホンユニットの例を示す正面図である。 上記リボン型マイクロホンユニットの従来例の側面断面図である。 上記従来のボン型マイクロホンユニットに用いられているリボン形振動板において生じる部分共振を説明するための模式図である。 従来のリボン型マイクロホンの例における周波数応答特性を示す特性線図である。

符号の説明

１ リボン型マイクロホン
２ マイクロホンケース
３ リボン型マイクロホンユニット
４ 磁石
５ リボン型振動板
７ フレーム
６０ リボン形振動板
６２ 波形のパターン
６４ 小パターン
６６ 稜線
７０ 転写型
７２ 波形表面
７４ 凹部
７５ 凸部

Claims (7)

1. 磁気ギャップを形成する磁石と、上記磁気ギャップ内に配置され音波によって振動するリボン形振動板と、上記リボン形振動板が上記磁気ギャップ内で振動することによって発生する電気信号を出力するための電極と、上記磁石および上記電極を保持するフレームと、を備えたリボン型マイクロホンに用いる上記リボン形振動板であって、
   上記リボン形振動板の長手方向に進行する形で稜線を上記リボン形振動板の長手方向に対し直交する方向に向けて形成された波形の大きなパターンと、
   上記波形のパターンよりも小さく上記リボン形振動板の長手方向に沿って形成されたパターンと、を有してなるリボン型マイクロホン用リボン。
2. リボン形振動板の長手方向に沿って形成された小さなパターンは、上記リボン型振動板の長手方向に対し直交する方向に複数個並べて形成されている請求項１記載のリボン型マイクロホン用リボン。
3. リボン形振動板の長手方向に沿って形成された小さなパターンは、上記リボン型振動板の長手方向に対し直交する方向に複数個交互に位置をずらして形成されている請求項１記載のリボン型マイクロホン用リボン。
4. 長手方向に進行する形で稜線をリボン形振動板の長手方向に対し直交する方向に向けて形成された波形の大きなパターンと、上記波形のパターンよりも小さく上記リボン形振動板の長手方向に沿って形成されたパターンと、を有してなるリボン型マイクロホン用リボンの製造方法であって、
   リボン形振動板を成形するための転写型の製造工程と、
   上記転写型に形成されている波形表面にリボン形振動板の素材を押し付けて転写型の波形を転写する転写工程と、を有し、
   上記転写型の製造工程は、
   転写型の長手方向に進行する波形のパターンであって波の稜線が上記転写型の長手方向に対し直交する方向に向いたパターンを形成する切削加工工程と、
   上記転写型の波形のパターンよりも小さいパターンであって上記転写型の長手方向に沿って配列されたパターンを形成するエッチング工程と、を有するリボン型マイクロホン用リボンの製造方法。
5. 転写工程では、表面に繊維状の毛が形成されてなる植毛ローラをリボン形振動板の素材に押し付けながら転がすことにより上記転写型の表面形状を上記リボン形振動板の素材に転写する請求項４記載のリボン型マイクロホン用リボンの製造方法。
6. 転写工程では、繊維状の毛が形成されてなる平坦な形の植毛ブラシの上記毛をリボン形振動板の素材に押し付けながら移動させることにより上記転写型の表面形状を上記リボン形振動板の素材に転写する請求項４記載のリボン型マイクロホン用リボンの製造方法。
7. リボン形振動板を備えたリボン型マイクロホンユニットをマイクロホンケース内に組み込んだリボン型マイクロホンであって、上記リボン形振動板は、請求項１ないし３のいずれかに記載されているリボン形振動板であるリボン型マイクロホン。

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