JP5114072B2 - コンデンサマイクロホンユニット - Google Patents

Description

本発明は、ユニットケース内に静電型の音響電気変換器を収納してなるコンデンサマイクロホンユニットに関し、さらに詳しく言えば、組立時に振動板支持リングをユニットケースに対して同軸的に位置決めする技術に関するものである。

コンデンサマイクロホンユニットは、ダイナミックマイクロホンユニットに比べて小型に構成できることから、グースネック型やタイピン型などの小型マイクロホンを初めとして、パソコンや携帯電話機などの多くの機器に使用されているが、その典型的な構成例を図５，図６により説明する。図５は組立前を示す断面図で、図６は組立後を示す断面図である。

この種のコンデンサマイクロホンユニットにおいては、基本的な構成として、ユニットケース１０と、静電型の音響電気変換器２０とを備える。ユニットケース１０は、例えばアルミニウム材により有底円筒状に形成され、その一端の底部１１側には前方音響端子孔１２が形成されている。ユニットケース１０の他端１３側は開口部で、この開口部より音響電気変換器２０が収納される。

音響電気変換器２０には、例えば片面に金属蒸着膜を有する合成樹脂フィルムからなる振動板２１と、この振動板２１とともに一種のコンデンサを形成する固定極２４とが含まれている。

振動板２１は、所定のテンションがかけられた状態で振動板支持リング２２に張設されており、固定極２４は合成樹脂製の絶縁座２５の一方の面側に支持されている。絶縁座２５の他方の面（背面側）には回路基板３０が配置される。回路基板３０には、固定極２４と電気的に接続されるインピーダンス変換器としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３１が実装されている。

この例でのコンデンサマイクロホンユニットは単一指向性であるため、回路基板３０に後部音響端子孔３２が穿設されているとともに、絶縁座２５には後部音響端子孔３２と連通する音波導入孔２５１が形成されている。音波導入孔２５１内には所定の音響抵抗材２５２が設けられている。

図示しない音源からの音波のうち、前方音響端子孔１２から入る音波は、直接振動板２１の前面側に作用するのに対して、後部音響端子孔３２から入る音波は、音響抵抗材２５２を有する音波導入孔２５１、固定極２４の背面側に存在する空気室２５３および固定極２４に穿設されている音孔２４１を介して振動板２１の背面側に作用するため、このコンデンサマイクロホンユニットは単一指向性として動作する。

このコンデンサマイクロホンユニットを組み立てるには、図５に示すように、まず、振動板支持リング２２を振動板２１側を上向きとしてユニットケース１０内に入れ、その振動板２１上に電気絶縁性のスペーサリング２３を配置する。

次に、絶縁座２５に支持されている固定極２４をスペーサリング２３を介して振動板２１と対向するように配置したのち、絶縁座２５の上に回路基板３０を載置する。

そして最終的に、図６に示すように、ユニットケース１０の開口されている他端１３側をかしめて音響電気変換器２０および回路基板３０を含む内蔵部品全体をユニットケース１０内に固定する。なお、図示しないロックリングをユニットケース１０の開口部に螺合して固定することもある。

このようにして、コンデンサマイクロホンユニットが組み立てられるが、その組立作業性を考慮して、ユニットケース１０の内径と収納される部品の外径との間にある程度のクリアランス（隙間）が必要とされる。

その場合、絶縁座２５は合成樹脂の金型成型品よりなるため、その外径をユニットケース１０の内径に合わせたほぼ設計どおりの寸法に形成することができる。なお、図５，図６には、作図の都合上、ユニットケース１０の内径と絶縁座２５の外径との間の隙間が誇張して示されているが、実際にはこのような大きさではない。

しかしながら、振動板支持リング２２は金属板のプレス打ち抜きにより形成されるため寸法管理が難しく、どうしてもユニットケース１０の内径との間の隙間が大きくなりがちとなる。

そのため、図５，図６に示すように、ユニットケース１０の軸線ＯＵに対して振動板２１の軸線ＯＭがずれた状態で組み立てられてしまうことがある。このことは、固定極２４に対して振動板２１が偏心することを意味し、その偏心量δ分だけ有効静電容量が減少することになり性能が悪化する。

なお、特許文献１には、スペーサリングのユニットケース内への組み込みを容易にするとともに、振動板と固定極との間の静電容量のバラツキを解消するため、振動板と固定極との間に介装されるスペーサリングの外周縁に円錐状のスカート部を連設するようにしている。

これによれば、たしかにスペーサリングのユニットケース内への組み込みが容易になるとともに、振動板と固定極間のガタツキも封じられるが、固定極に対する振動板の偏心までは修正することができない。また、特許文献１に記載の発明を実現するには、かなり複雑な設備を新規に導入しなければならない。

特開２００５−５１７１１号公報

したがって、本発明の課題は、コンデンサマイクロホンユニットの組立時における振動板の偏心を組立設備を改変することなく簡単に修正できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、有底円筒状で一端の底部側に前方音響端子孔を有し他端が開口部とされているユニットケースと、振動板支持リングに張設された振動板と絶縁座に支持された固定極とをスペーサリングを介して対向的に組み合わせた音響電気変換器とを含み、上記音響電気変換器が上記開口部から上記振動板支持リングを上記前方音響端子孔側として上記ユニットケース内に収納されているとともに、上記開口部側に設けられる所定の押圧手段により上記ユニットケース内に固定されているコンデンサマイクロホンユニットにおいて、上記ユニットケース内には、上記押圧手段よる固定時に、上記振動板支持リングを上記ユニットケースに同軸的に配置する位置決め手段が備えられており、上記位置決め手段は、上記振動板支持リングの反振動板支持面側に沿って配置される環状に形成された座金枠を備え、上記座金枠の内周縁側には、上記振動板支持リングの内径部に係合して上記座金枠を上記振動板支持リングに同軸的に取り付ける係合部が設けられているとともに、上記座金枠の外周縁側には、非押圧状態では上記ユニットケースの内径よりも小さな仮想円内に存在し、上記押圧手段による固定時に弾性変形して上記ユニットケースの内径面に当接する脚部が設けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、上記請求項１において、上記係合部が上記振動板支持リングの内径部に嵌合する円筒状に形成されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明は、上記請求項１において、上記脚部には上記座金枠の外周縁に等間隔に配置される複数の舌片が含まれ、上記各舌片が上記座金枠の外周縁から上記ユニットケースの底部側に向けて半径方向に広がるように所定の角度で折り曲げられていることを特徴としている。

請求項４に記載の発明は、上記請求項３において、上記各舌片が、上記押圧手段による固定時に上記ユニットケースの底部と平行となるように降伏することを特徴としている。

請求項５に記載の発明は、上記請求項１ないし４のいずれか１項において、上記位置決め手段が板ばね材よりなることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、振動板支持リングをユニットケースに同軸的に配置する位置決め手段がユニットケース内に設けられているため、ユニットケース内に収納されている音響電気変換器を所定の押圧手段にて固定するに伴って、振動板支持リングをユニットケースに対して同軸的に位置決めすることができる。したがって、新規な設備を導入することなく、既存の組立装置をそのまま用いることができる。

また、請求項１に記載の発明によれば、位置決め手段は、振動板支持リングの反振動板支持面側に沿って配置される環状に形成された座金枠を備え、座金枠の内周縁側には、振動板支持リングの内径部に係合して座金枠を振動板支持リングに同軸的に取り付ける係合部が設けられているとともに、座金枠の外周縁側には、非押圧状態ではユニットケースの内径よりも小さな仮想円内に存在し、押圧手段による固定時に弾性変形してユニットケースの内径面に当接する脚部が設けられている構成であるため、確実に振動板支持リングをユニットケースに対して同軸的に位置決めすることができる。

請求項２に記載の発明によれば、係合部が振動板支持リングの内径部に嵌合する円筒状に形成されているため、位置決め手段に含まれる座金枠を確実に振動板支持リングに同軸的に取り付けることができる。

請求項３または４に記載の発明によれば、脚部には座金枠の外周縁に等間隔に配置される複数の舌片が含まれ、各舌片が座金枠の外周縁から上記ユニットケースの底部側に向けて半径方向に広がるように所定の角度で折り曲げられていることにより、押圧手段の押圧力にて各舌片が容易に降伏するため、収納部品に過大な応力をかけることなく、振動板支持リングをユニットケースに対して同軸的に位置決めすることができる。

請求項５に記載の発明によれば、位置決め手段が板ばね材よりなるため、例えばコンデンサマイクロホンユニットをリペアする際などで、位置決め手段を繰り返し使用することができる。

次に、図１ないし図４により、本発明の実施形態について説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。

図１は本発明によるコンデンサマイクロホンユニットの組立前の状態を示す断面図，図２（ａ）（ｂ）は本発明に適用される位置決め手段の自然状態の原形を示す平面図およびそのＡ−Ａ線断面図，図３は本発明によるコンデンサマイクロホンユニットの組立後の状態を示す断面図，図４（ａ）（ｂ）は上記位置決め手段の位置決め作用時の状態を示す平面図およびそのＢ−Ｂ線断面図である。なお、この実施形態の説明において、先の図５，図６で説明した従来例と同一もしくは同一と見なされてよい構成要素には同じ参照符号を用いている。

まず、図１および図２を参照して、このコンデンサマイクロホンユニットも、基本的な構成として、ユニットケース１０と、静電型の音響電気変換器２０とを備える。ユニットケース１０は、例えばアルミニウム材により有底円筒状に形成され、その一端の底部１１側には前方音響端子孔１２が形成されている。ユニットケース１０の他端１３側は開口部で、この開口部よりユニットケース１０内に音響電気変換器２０が収納される。

音響電気変換器２０には、例えば片面に金属蒸着膜を有する合成樹脂フィルムからなる振動板２１と、この振動板２１とともに一種のコンデンサを形成する固定極２４とが含まれている。

振動板２１は、所定の張力がかけられた状態で金属製の振動板支持リング２２の一方の面に張設されている。この場合、振動板２１と振動板支持リング２２とが電気的に導通するように、振動板２１の金属蒸着膜側が振動板支持リング２２に貼り付けられる。膜エレクトレット方式の場合、金属蒸着膜を有する合成樹脂フィルムに代えてエレクトレット誘電体膜が用いられる。

固定極２４は合成樹脂製の絶縁座２５の一方の面側に支持されている。固定極２４は例えばアルミニウムなどの金属材により作られるが、バックエレクトレット方式の場合、固定極２４の振動板２１と対向する面にエレクトレット誘電体膜が設けられる。

この実施形態においても、上記従来例と同じく、絶縁座２５の他方の面（背面側）には回路基板３０が配置される。回路基板３０には、固定極２４と電気的に接続されるインピーダンス変換器としてのＦＥＴ（電界効果トランジスタ）３１が実装されている。本発明において、回路基板３０の有無は任意である。

この実施形態でのコンデンサマイクロホンユニットは単一指向性であるため、例えば回路基板３０に後部音響端子孔３２が穿設されているとともに、絶縁座２５には後部音響端子孔３２と連通する音波導入孔２５１が形成されている。音波導入孔２５１内には所定の音響抵抗材２５２が設けられている。

図示しない音源からの音波のうち、前方音響端子孔１２から入る音波は、直接振動板２１の前面側に作用するのに対して、後部音響端子孔３２から入る音波は、音響抵抗材２５２を有する音波導入孔２５１、固定極２４の背面側に存在する空気室２５３および固定極２４に穿設されている音孔２４１を介して振動板２１の背面側に作用するため、この実施形態でのコンデンサマイクロホンユニットは単一指向性として動作するが、本発明においては、後部音響端子孔３２を持たない無指向性であってもよい。

このコンデンサマイクロホンユニットにおいても、ユニットケース１０内に、振動板２１が張設された振動板支持リング２２、スペーサリング２３、固定極２４が取り付けられた絶縁座２５および回路基板３０を順次収納したのち、ユニットケース１０の他端１３側をかしめることにより組み立てられるが、本発明では、この組立時に振動板支持リング２２をユニットケース１０と同軸的に配置する位置決め手段１００を備える。

図２（ａ）（ｂ）に示すように、この実施形態での位置決め手段１００は、振動板支持リング２２の他方の面（反振動板支持面）側に沿って配置される環状に形成された座金枠１１０を備えている。

座金枠１１０の内周縁側には、振動板支持リング２２の内径部に係合して座金枠１１０を振動板支持リング２２に同軸的に取り付ける係合部１２０が設けられている。この係合部１２０は、同軸関係を確実にする観点から、振動板支持リング２２の内径部に嵌合する円筒状に形成されていることが好ましいが、座金枠１１０の内周縁側に等間隔に形成された複数の係合爪としてもよい。

また、座金枠１１０の外周縁側には、非押圧状態（自然状態）ではユニットケース１０の内径よりも小さな仮想円内（好ましくは、振動板支持リング２２と同径の円内）に存在し、ユニットケース１０のかしめによる固定時に弾性変形してユニットケース１０の内径面に当接する脚部１３０が設けられている。

この実施形態において、脚部１３０は座金枠１１０の外周縁に等間隔に配置されるほぼ同じ長さの複数の舌片１３１からなり、各舌片１３１は座金枠１１０の外周縁からユニットケース１０の底部１１側に向けて半径方向に広がるように所定の角度で折り曲げられている。

舌片１３１は、少なくとも１８０゜対向する位置に配置されていればよいが、好ましくは１２０゜間隔で３つもしくは図２（ａ）に示すように９０゜間隔で４つ配置されているとよい。また、この位置決め手段１００は、板ばね材より一体に形成されることが好ましく、これによれば、例えばコンデンサマイクロホンユニットをリペアする際などで、位置決め手段を繰り返し使用することができる。

組み立てにあたっては、図１に示すように、振動板支持リング２２に位置決め手段１００を取り付けた状態で振動板支持リング２２をユニットケース１０内に収納する。このとき、各舌片１３１はユニットケース１０の内径よりも小さな仮想円内に存在するため、容易に収納することができる。

しかるのち、上記したようにスペーサリング２３、固定極２４が取り付けられた絶縁座２５および回路基板３０を順次収納し、ユニットケース１０の他端１３側をかしめる。

このかしめ時の押圧力により、図３および図４（ａ）（ｂ）に示すように、各舌片１３１が圧縮されて径方向に広がり、それらの先端部１３１ａがユニットケース１０の内面に等しく当接するため、ユニットケース１０内において振動板支持リング２２が同軸的に位置決めされる。

なお、図３では各舌片１３１がユニットケース１０の底部１１と平行となるまで圧縮された時点で、それらの各先端部１３１ａがユニットケース１０の内面に当接するようにされているが、各舌片１３１の長さをこれよりも長くして、それらの先端部１３１ａがユニットケース１０の内面に当接しても、各舌片１３１がユニットケース１０の底部１１に対して所定の角度となるようにしてもよい。

また、上記実施形態では、ユニットケース１０の他端１３側をかしめるようにしているが、ユニットケース１０の他端１３側の開口部の内面に雌ねじを形成し、その雌ねじに雄ねじを有するロックリングを螺合させて、ユニットケース１０内の収納物（内蔵部品）を固定するようにしてもよい。

本発明によるコンデンサマイクロホンユニットの組立前の状態を示す断面図。 （ａ）本発明に適用される位置決め手段の自然状態の原形を示す平面図，（ｂ）そのＡ−Ａ線断面図。 本発明によるコンデンサマイクロホンユニットの組立後の状態を示す断面図。 （ａ）上記位置決め手段の位置決め作用時の状態を示す平面図，（ｂ）そのＢ−Ｂ線断面図。 従来のコンデンサマイクロホンユニットの組立前の状態を示す断面図。 上記従来のコンデンサマイクロホンユニットの組立後の状態を示す断面図。

符号の説明

１０ ユニットケース
１１ 底部
１２ 前方音響端子孔
２０ 音響電気変換器
２１ 振動板
２２ 振動板支持リング
２３ スペーサリング
２４ 固定極
２５ 絶縁座
３０ 回路基板
３１ インピーダンス変換器
３２ 後方音響端子孔
１００ 位置決め手段
１１０ 座金枠
１２０ 係合部
１３０ 脚部
１３１ 舌片

Claims (5)

1. 有底円筒状で一端の底部側に前方音響端子孔を有し他端が開口部とされているユニットケースと、振動板支持リングに張設された振動板と絶縁座に支持された固定極とをスペーサリングを介して対向的に組み合わせた音響電気変換器とを含み、上記音響電気変換器が上記開口部から上記振動板支持リングを上記前方音響端子孔側として上記ユニットケース内に収納されているとともに、上記開口部側に設けられる所定の押圧手段により上記ユニットケース内に固定されているコンデンサマイクロホンユニットにおいて、
   上記ユニットケース内には、上記押圧手段よる固定時に、上記振動板支持リングを上記ユニットケースに同軸的に配置する位置決め手段が備えられており、
   上記位置決め手段は、上記振動板支持リングの反振動板支持面側に沿って配置される環状に形成された座金枠を備え、上記座金枠の内周縁側には、上記振動板支持リングの内径部に係合して上記座金枠を上記振動板支持リングに同軸的に取り付ける係合部が設けられているとともに、上記座金枠の外周縁側には、非押圧状態では上記ユニットケースの内径よりも小さな仮想円内に存在し、上記押圧手段による固定時に弾性変形して上記ユニットケースの内径面に当接する脚部が設けられていることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
2. 上記係合部が上記振動板支持リングの内径部に嵌合する円筒状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
3. 上記脚部には上記座金枠の外周縁に等間隔に配置される複数の舌片が含まれ、上記各舌片が上記座金枠の外周縁から上記ユニットケースの底部側に向けて半径方向に広がるように所定の角度で折り曲げられていることを特徴とする請求項１または２に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
4. 上記各舌片が、上記押圧手段による固定時に上記ユニットケースの底部と平行となるように降伏することを特徴とする請求項３に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
5. 上記位置決め手段が板ばね材からなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載のコンデンサマイクロホンユニット。

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