JP5085503B2

JP5085503B2 - ダイナミックマイクロホンユニットおよびその製造方法

Info

Publication number: JP5085503B2
Application number: JP2008270621A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2008-10-21
Filing date: 2008-10-21
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2028-10-21
Also published as: JP2010103604A

Description

本発明は、振動板が備えるボイスコイルが磁気回路ユニット側と接触しないようにして、接触に由来する振動雑音を効果的に抑制することができるダイナミックマイクロホンユニットおよびその製造方法に関する技術である。

ダイナミックマイクロホンは、振動板にボイスコイルが取り付けられるために振動部側の質量が比較的重くなってしまう。その結果、振動が加えられた際には、慣性のあるボイスコイルと磁気回路ユニットとの間で相対的速度差が生じ、これが振動雑音となる。

図３は、このような振動雑音を軽減すべく提案された下記特許文献１に開示されているマイクロホン構造を示す説明図であり、ダイナミックマイクロホンは、振動板１を備え、該振動板１の周縁部８は、ユニットケース３の端面上に固着されている。

この場合、振動板１の背面側に取り付けられているボイスコイル２は、永久磁石４とカップ形ヨーク５とポールピース６とで構成されている磁気回路ユニットの空隙内に配置されている。

また、ユニットケース３と磁気回路ユニット側とは、相互が相対的に運動できるように弾性素子７を介して連結されており、これにより相対的速度差を生じづらくして振動雑音の発生を抑制できるようにしている。
特公昭５７−９２７９号公報

一方、ダイナミックマイクロホンには、双指向性と無指向性とのほか、双方の性質を併せ持つ単一指向性もある。これらのうち、リボンマイクロホンとも称される双指向性のダイナミックマイクロホンの制御方式は、質量制御であり、振動板の共振周波数は必要とされる周波数応答の下限に設計される。また、無指向性のダイナミックマイクロホンの制御方式は、抵抗制御であることから、振動板の共振周波数は必要とされる周波数応答の中央付近の周波数に設計される。

しかし、単一指向性のダイナミックマイクロホンは、双指向性と無指向性との性質を併せ持つことから、低域の周波数応答においては振動板の共振周波数で制限されて１００Ｈｚ〜３００Ｈｚ程度に振動板の共振周波数が設計されることになる。このため、振動雑音のうち低域成分のものは、拡声時に振幅が大きくなってしまう不具合があった。このような低域成分の振動雑音を軽減するためには、振動板の周波数応答と磁極の加速度による周波数応答とが同一であること、つまり、振動板と磁気回路ユニットとの共振周波数を一致させておく必要がある。

しかし、図３に示すダイナミックマイクロホンによる場合には、振動板１と磁気回路ユニット側との共振周波数を一致させる構造を備えていないので、磁気回路ユニットが振動板１の振動とは別の周波数で振動すると、磁気回路ユニットを振動させない場合よりも大きな振動雑音を発生させてしまうという不都合があった。

また、ダイナミックマイクロホンのなかには、磁気回路ユニットをユニットケース側に弾性リングを介して弾性支持させる構造を備えているものもある。この場合、磁気回路ユニット側の軸心位置は、振動板が備えるボイスコイルの軸心位置と一致するように弾性リングの寸法を厳密に合わせる必要がある。しかし、該弾性リングは、それ自体が弾性を有しているため寸法安定度がよくないことから、磁気回路ユニットの軸心位置がボイスコイルの軸心位置と一致せずに偏心してしまい、ボイスコイルが磁気回路ユニット側に接触してしまう不都合があった。

本発明は、従来技術の上記課題に鑑み、振動板側と磁気回路ユニット側との相対速度差が少なくなるようにそれぞれの軸心位置を一致させて振動雑音を発生を抑制できるダイナミックマイクロホンユニットおよびその製造方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、そのうちの第１の発明（製造方法）は、振動板がその下面側に有するボイスコイルが配置される空隙を備える磁気回路ユニットを略円筒状を呈するユニットケース内に収容し、かつ、その上面開口部側に位置する前記ユニットケースと前記磁気回路ユニットとの間の周方向に弾性リングを配置して前記磁気回路ユニットを弾性支持させる第１の工程と、該ユニットケースの前記上面開口部側に前記振動板の周縁部を固着させて前記ボイスコイルを前記空隙内に配置する第２の工程と、前記弾性リングを介在させて形成される前記ユニットケースと前記磁気回路ユニットとの間の空間部内における上側部位に磁気ユニットを配置する第３の工程と、該磁気ユニットと前記磁気回路ユニットとの間に磁気流体を配置して該磁気回路ユニット自体の軸心位置を前記弾性リングの弾力と前記磁気流体の磁力とを利用して中心方向に引き寄せて前記振動板の軸心位置と一致させる第４の工程とを少なくとも含むことを最も主要な特徴とする。

この場合、前記磁気回路ユニットの軸心位置と前記振動板の軸心位置とを一致させた後に前記空間部内の下側部位に紫外線硬化樹脂を充填して硬化させる第５の工程を含むものであってもよく、さらに加えて前記紫外線硬化樹脂を硬化させた後、前記ユニットケースの下面開口部側を遮光板で塞ぐ第６の工程を含むものとすることもできる。

また、第２の発明（ダイナミックマイクロホンユニット）は、請求項１ないし３のいずれかに記載のダイナミックマイクロホンユニットの製造方法により製造されたことを最も主要な特徴とする。

本発明によれば、磁気ユニットと磁気回路ユニットとの間に磁性流体を配置して該磁気回路ユニット自体の軸心位置を弾性リングの弾力と磁性流体の磁力とを利用して中心方向に引き寄せて振動板の軸心位置と一致させることにより、振動板が備えるボイスコイルを磁気回路ユニットが備える空隙内に正しい位置関係のもとで接触させることなく配置することができるので、振動雑音の少ないダイナミックマイクロホンユニットを提供することができる。

また、磁気回路ユニットの軸心位置と振動板の軸心位置とを一致させた後に空間部内の下側部位に紫外線硬化樹脂を充填して硬化させた場合、ユニットケースと磁気回路ユニット側とは、弾性リングと磁気ユニットとのほか、ある程度の弾力を保持する紫外線硬化樹脂をも介して相互に連結されることになるので、磁気回路ユニットと振動板とをユニットケースの振動に対して同一方向に振動させることにより、磁気回路ユニットと振動板との間に相対的速度差が発生しない構造とすることができる。

さらに、紫外線硬化樹脂を硬化させた後、前記ユニットケースの下面開口部側を遮光板で塞ぐ場合には、振動板の振動雑音レベルが最小となるような弾力を保持する程度の硬さに調整されて充填されている紫外線硬化樹脂を、さらに硬化させないようにすることができる。

図１は、本発明方法のプロセスの一例を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は、本発明方法適用前の部材相互の配置関係を示す説明図（この状態では磁気回路ユニット側の軸心位置Ｌ_２と振動板側の軸心位置Ｌ_１とは偏心している）であり、（ｂ）は、ユニットケース側に磁気回路ユニット側を弾性支持させた後の磁気ユニットとの配置関係を示す説明図（この状態においても磁気回路ユニット側の軸心位置Ｌ_２と振動板側の軸心位置Ｌ_１とは偏心している）であり、（ｃ）は、本発明方法を適用した後の部材相互の位置関係を示す説明図（この状態ではそれぞれの軸心位置Ｌ_１，Ｌ_２が一致している）である。

すなわち、本発明方法は、ユニットケース１２と磁気回路ユニット２２との間の周方向に弾性リング１９を配置して磁気回路ユニット２２を図１（ａ）に示されているように弾性支持させる第１の工程と、図１（ｂ）に示す配置関係のもとでユニットケース１２の上面開口部１３側に振動板３２の周縁部３２ａを図１（ｃ）に示すように固着させてボイスコイル３３を空隙２７内に配置する第２の工程と、ユニットケース１２と磁気回路ユニット２２との間の空間部１７内における上側部位に図１（ｂ）に示されているように磁気ユニット４２を配置する第３の工程と、該磁気ユニット４２と磁気回路ユニット２２との間に図１（ｃ）に示すように磁性流体４９を配置して磁気回路ユニット２２自体の軸心位置Ｌ_２を中心方向に引き寄せて振動板３２の軸心位置Ｌ_１と一致させる第４の工程とを少なくとも含んで製造される。

これをさらに詳しく説明すれば、第１の工程は、振動板３２がその下面側に有するボイスコイル３３が配置される空隙２７を備える磁気回路ユニット２２を略円筒状を呈するユニットケース１２内に収容し、かつ、その上面開口部１３側に位置するユニットケース１２と磁気回路ユニット２２との間の周方向に弾性リング１９を配置して磁気回路ユニット２２を弾性支持させることで行われる。

この場合、ユニットケース１２は、上面側開口部１３と下面側開口部１４とを有する略円筒状を呈して形成されており、そのうちの上面側開口部１３寄りの内周面には、内側に延設された内庇部１５を有しており、該内庇部１５の上面には、振動板３２の周縁部３２ａが載置される支台部１６が突設されている。

また、磁気回路ユニット２２は、永久磁石２３と、該永久磁石２３の上面にやや庇状に突出させて配置されるポールピース２４と、これら永久磁石２２およびポールピース２４をその外周側との間に空隙２７を介在させて収容するカップ形ヨーク２５とで形成されている。この場合、カップ形ヨーク２５の開口縁部２５ａの外径は、ユニットケース１２が備える内庇部１５の内端面１５ａの内径よりも小径に形成されている。

また、ゴム材などなどからなる弾性リング１９は、ユニットケース１２が備える内庇部１５の内端面１５ａと磁気回路ユニット２２を構成しているカップ形ヨーク２５の開口縁部２５ａとの間に介在配置することで、磁気回路ユニット２２側をユニットケース１２側に弾性支持させている。

第２の工程は、ボイスコイル３３が空隙２７内に位置する配置関係のもとで、ユニットケース１２の上面開口部１３側に備える内庇部１５の支台部１６上に振動板３２の周縁部３２ａを固着させることで行われる。

第３の工程は、ユニットケース１２側と磁気回路ユニット２２側との間に弾性リング１９を介在させて形成されるの空間部１７内における上側部位に磁気ユニット４２を配置することで行われる。

この場合、該磁気ユニット４２は、ユニットケース１２の内径と略同一の外径を有するリング状永久磁石４３と、該リング状永久磁石４３とそれぞれの外径を同じくしてサンドイッチ状に挟んでいるリング状上側ヨーク部４４およびリング状下側ヨーク部４５で形成されている。しかも、磁気ユニット４２は、リング状永久磁石４３の内径がリング状上側ヨーク部４４およびリング状下側ヨーク部４５の内径よりも大径であることから、内側に凹部４６を備えて形成されることになる。

また、ユニットケース１２側に磁気回路ユニット２２側を弾性支持させた後は、図１（ｂ）に示されているように、弾性リング１９自体が弾性を有していて寸法安定度がよくないことから、該弾性リング１９が形状変化した状態のもとで磁気回路ユニット２２側を弾性支持するに至る結果、振動板３２側の軸心位置Ｌ_１と磁気回路ユニット２２側の軸心位置Ｌ_２とは一致せずに偏心することになる。

このため、磁気ユニット４２は、ユニットケース１２側と磁気回路ユニット２２側との間に形成されている空間部１７内に偏った状態で配置され、図１（ｂ）に示されているようにカップ状ヨーク２５の外周面２６との間に隙間４７が形成された状態で組み合わされてしまう。

第４の工程は、このようにカップ状ヨーク２５の外周面２６と磁気ユニット４２の内側との間に隙間４７が形成された状態のもとで、図１（ｃ）に示すように磁性流体４９を供給配置することで行われる。

この場合、磁性流体４９としては、直径が１０ｎｍ程度の磁性超微粒子と、主成分である水、有機溶剤または油等の液体（分散媒）、および界面活性剤の３成分からなる凝集したり重力により沈降したりすることがない安定な分散状態を保持するコロイド溶液が用いられる。

そして、カップ状ヨーク２５の外周面２６と磁気ユニット４２の内側との間の隙間４７に送り込まれた磁性流体４９は、磁化されて磁気ユニット４２の凹部４６に沿って安定的に分散しながら、磁気回路ユニット２２側の軸心位置Ｌ_２を中心方向に引き寄せて振動板３２側の軸心位置Ｌ_１と一致させる

このように第４の工程を経てユニットケース１２内に磁気回路ユニット２２と振動板３２と磁気ユニット４２とを適切な位置関係のもとで配置した後は、図２に示すようにユニットケース１２の上面開口部１３側に音響共振器（レゾネーター）５２を例えば螺合させるなどして結合させ、これにより図２に示すダイナミックマイクロホンユニット１１の全体が形成されることになる。

また、磁気回路ユニット２２の軸心位置Ｌ_２を振動板の軸心位置Ｌ_１に一致させる第４の工程を終えた後は、ユニットケース１２とカップ形ヨーク２５との間に形成されている空間部１７内における下側部位に図示しない紫外線硬化性エポキシ樹脂などのような紫外線硬化樹脂を充填して硬化させる第５の工程を付加することもできる。

さらに、このような第５の工程を経て紫外線硬化樹脂を硬化させた後は、ユニットケース１２の下面開口部１４側を図示しない遮光板で塞ぐ第６の工程を付加してもよい。

このため、本発明によれば、磁気ユニット４２と磁気回路ユニット２２との間に磁性流体４９を配置して磁気回路ユニット２２自体の軸心位置Ｌ_２を弾性リング１９の弾力と磁性流体４９の磁力とを利用して中心方向に引き寄せて振動板３２の軸心位置Ｌ_１と一致させることにより、振動板３２が備えるボイスコイル３３を磁気回路ユニット２２が備える空隙２７内に正しい位置関係のもとで接触させることなく配置することができるので、振動雑音の少ない図２に示すようなダイナミックマイクロホンユニット１１を提供することができる。

また、磁気回路ユニット２２の軸心位置Ｌ_２と振動板３２の軸心位置Ｌ_１とを一致させた後に空間部１７内の下側部位に図示しない紫外線硬化樹脂を充填して硬化させた場合、ユニットケース１２と磁気回路ユニット２２側とは、弾性リング１９と磁気ユニット４２とのほか、ある程度の弾力を保持する紫外線硬化樹脂をも介して相互に連結されることになるので、磁気回路ユニット２２と振動板３２とをユニットケース１２の振動に対して同一方向に振動させることにより、磁気回路ユニット２２と振動板３２との間に相対的速度差が発生しない構造とすることができる。

さらに、紫外線硬化樹脂を硬化させた後、ユニットケース１２の下面開口部１４側を図示しない遮光板で塞ぐ場合には、振動板３２の振動雑音レベルが最小となるような弾力を保持する程度の硬さに調整されて充填されている紫外線硬化樹脂を、さらに硬化させないようにすることができる。

なお、音波に対しては、磁気回路ユニット２２側の質量が振動板３２の質量に比較して極めて大きいことから、磁気回路ユニット２２側は、音波によっては振動せず、振動板３２のみが振動することから、両者間に相対的速度差が発生し音声による出力が得られることになる。

第１の発明である製造方法のプロセスの一例を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は、本発明方法適用前の部材相互の配置関係を示す説明図であり、（ｂ）は、ユニットケース側に磁気回路ユニット側を弾性支持させた後の磁気ユニットとの配置関係を示す説明図であり、（ｃ）は、本発明方法を適用した後の部材相互の位置関係を示す説明図である。第２の発明であるダイナミックマイクロホンユニットの一例を示す説明図。特許文献１に開示されているマイクロホン構造を示す説明図。

符号の説明

１１ダイナミックマイクロホンユニット
１２ユニットケース
１３上面側開口部
１４下面側開口部
１５内庇部
１５ａ内端面
１６支台部
１７空間部
１９弾性リング
２２磁気回路ユニット
２３永久磁石
２４ポールピース
２５カップ形ヨーク
２５ａ開口縁部
２６外周面
２７空隙
３２振動板
３２ａ周縁部
３３ボイスコイル
４２磁気ユニット
４３リング状永久磁石
４４上側ヨーク部
４５下側ヨーク部
４６凹部
４７隙間
４９磁性流体
５２音響共振器（レゾネーター）
Ｌ_１，Ｌ_２軸心位置

Claims

振動板がその下面側に有するボイスコイルが配置される空隙を備える磁気回路ユニットを略円筒状を呈するユニットケース内に収容し、かつ、その上面開口部側に位置する前記ユニットケースと前記磁気回路ユニットとの間の周方向に弾性リングを配置して前記磁気回路ユニットを弾性支持させる第１の工程と、
該ユニットケースの前記上面開口部側に前記振動板の周縁部を固着させて前記ボイスコイルを前記空隙内に配置する第２の工程と、
前記弾性リングを介在させて形成される前記ユニットケースと前記磁気回路ユニットとの間の空間部内における上側部位に磁気ユニットを配置する第３の工程と、
該磁気ユニットと前記磁気回路ユニットとの間に磁性流体を配置して該磁気回路ユニット自体の軸心位置を前記弾性リングの弾力と前記磁性流体の磁力とを利用して中心方向に引き寄せて前記振動板の軸心位置と一致させる第４の工程とを少なくとも含むことを特徴とするダイナミックマイクロホンユニットの製造方法。
前記磁気回路ユニットの軸心位置と前記振動板の軸心位置とを一致させた後、前記空間部内の下側部位に紫外線硬化樹脂を充填して硬化させる第５の工程を含む請求項１に記載のダイナミックマイクロホンユニットの製造方法。
前記紫外線硬化樹脂を硬化させた後、前記ユニットケースの下面開口部側を遮光板で塞ぐ第６の工程を含む請求項２に記載のダイナミックマイクロホンユニットの製造方法。
請求項１ないし３のいずれかに記載のダイナミックマイクロホンユニットの製造方法により製造したことを特徴とするダイナミックマイクロホンユニット。