JP5133863B2 - ヘッドホン - Google Patents

Description

本発明は、静電気による感電を防止することができるヘッドホンに関するものである。

ヘッドホンは、人の頭部に装着して使用するものであるため、軽量である必要があり、構造部品の素材としてプラスチック材が多く用いられる。そのため、人体との接触、摩擦、剥離、衝突などによって静電気が発生し帯電しやすくなっている。

以下、図３に示す従来のヘッドホンの例を参照しながら静電気の発生およびその放電について説明する。図３において、符号１はヘッドホンのハウジングを示す。ハウジング１は椀形をしていて、開放端部に形成されているフランジ部１１の前面（図３において左面）にはイヤパッド２が固着されている。イヤパッド２は、スポンジのような柔らかい弾性体２１と、この弾性体２１の表面を覆う表面材２２からなり、人体の耳を外側から囲むことが可能なリング状に形成されている。ハウジング１の開放端側の内周にはバッフル板３が固着されている。バッフル板３はリング状に形成され、中心孔にヘッドホンユニットが固定されている。ヘッドホンユニットは、入力される音声信号により駆動されて音声を出力するものであるから、以下、「ドライブユニット」という。

ドライブユニットは、主要な部材として、ユニットフレーム４と、磁気回路構成部材と、振動板８と、ボイスコイル９を有してなる。上記磁気回路構成部材は、皿形のヨーク４と、ヨーク４の内底面に固着されたマグネット６と、マグネット６に重ねて固着されたポールピース７を有してなる。ユニットフレーム４は中心部に円筒部４１を有し、この円筒部４１の内周面にヨーク５が嵌合され一体に固着されている。ヨーク４の開放端部内周面とポールピース７の外周面との間には円筒形状の磁気ギャップが形成され、この磁気ギャップにはボイスコイル９が配置されている。ボイスコイル９は、その一端が、振動板８のメインドームとサブドームの境目に形成されている円形の稜線に沿って固着されている。振動板８はその外周縁部がユニットフレーム４の前面に固着されている。ユニットフレーム４の背面側の一部にはプリント回路基板１５が固着されている。ハウジング１にはその周壁を貫通してケーブル引き出しブッシュ１６が固定されている。このブッシュ１６の中心孔に引き通された信号ケーブル１４は、ヘッドホンの内部において、上記回路基板１５の適宜のパターンに電気的に接続され、このパターンを介して例えばボイスコイル９の端末などに接続されている。

通常、ヘッドホンは、ヘッドバンドの両端部に連結された２個を一対にして構成され、左右のヘッドホンがそれぞれユーザーの左右の耳を覆うとともに、ヘッドバンドの弾性力によってユーザーの側頭部に圧接する。図３では、片方のヘッドホンのみを示しており、ユーザーの側頭部と耳を表す図形に沿って付した「−」の記号は、静電気がマイナスに帯電している様子を示している。

図３に示すように、人体の表面に静電気が帯電し、この帯電電位が放電電位に達すると瞬間的に静電気が放電されてユーザーに電撃を与える。上記放電は、図４にも示すように、人体とドライブユニットの金属部品２０との間で、通常この間隔が最も小さい位置で発生する。上記金属部品２０は、主に磁気回路を構成するヨーク５、マグネット６、ポールピース７などを含む。図４においてＶｓは人体と上記金属部品２０との電位差を示していて、この電位差Ｖｓが放電電位以上になると人体と上記金属部品２０との間で放電する。

ヘッドホンに接続されている信号ケーブル１４と人体とを電気的に道通させると、信号ケーブル１４に電圧が加わったとき人体に大きな電流が流れ危険であるため、信号ケーブル１４は絶縁されている。信号ケーブル１４が接続された機器が、駆動電源を例えば商用交流電源から供給するものである場合、回路のトラブルなどによって上記のように信号ケーブル１４に高い電圧が加わることもありえる。また、信号ケーブル１４が電気的に接続されているドライブユニットの金属部も、人体から絶縁されている。このように、信号ケーブルおよびドライブユニットの金属部と人体は絶縁されているため、信号ケーブルおよびドライブユニットの金属部と人体間の電位差は特定することができない。

空気が乾燥している冬季では、ヘッドホンを装着した状態で着座状態から急激に立ち上がると、剥離帯電によって人体の電圧は数ｋＶにも達する。このため、ドライブユニットの上記金属部２０と人体との間に火花放電が発生し、人体が電撃を受ける。冬季に、自動車から降りたとき指などが車体に触れると、静電気が放電して電撃が発生するのと同じである。人体に直接火花放電が発生すると、瞬間的な放電によって強い衝撃を受ける。しかし、大きな電位差があったとしても、人体との間で直接放電することなく、放電によって電位差がゆっくり低下する場合には電撃を受けない。

ヘッドホンにおける静電気対策の例として特許文献１記載の発明がある。特許文献1記載の発明は、ヘッドホン型プレーヤ本体の筐体とこの筐体内に形成された電池収納部に収納される電池のマイナス端子とを電気的な抵抗素子を通して電気的に接続することにより、ユーザーの頭部および頭髪とプレーヤ本体の筐体との間で発生する静電気が放電電圧に上昇する前にプレーヤ本体の筐体内に通電され、静電気による誤動作を防止するようにしたものである。

特開２００１−２４５３７６号公報

特許文献１記載の発明は、ヘッドホン型プレーヤ本体の筐体に帯電した静電気によって回路が誤動作することを防止することを目的としており、静電気の放電によってユーザーが電撃を受けることを防止するものではない。したがって、絶縁体からなるヘッドホンのハウジングに帯電している静電気を放電させるものではない。

本発明は、絶縁体からなるヘッドホンのハウジングに帯電している静電気を徐々に放電させることによって、静電気の放電によってユーザーが電撃を受けることを防止することを目的とする。

本発明は、音声信号を音波に変換して放音するドライブユニットと、ドライブユニットを内蔵したハウジングと、ハウジングに一体的に固着されユーザーの耳周辺に接するイヤパッドと、を備え、上記ハウジングとイヤパッドは、その電位が使用中の人体の電位と同電位になるように導電性の皮膜で覆われていることを最も主要な特徴とする。

ドライブユニットの金属部からハウジングに向かって針状電極が延び出ていて、ハウジングの上記針状電極と対向する位置には平板電極が配置され、上記針状電極と平板電極は自己放電用電極を構成しているとなおよい。
ドライブユニットの金属部が導電性の皮膜で覆われているとなおよい。
ドライブユニットの金属部を覆う導電性の皮膜は、ハウジング内に引き込まれている信号ケーブルの導体も覆うことによって、ドライブユニットの金属部と信号ケーブルの導体を同電位とすればなおよい。
導電性の被覆の表面抵抗は、１０^７〜１０^９Ωが望ましい。

導電性の皮膜は電気抵抗が高く、ユーザーがヘッドホンを使用している状態において、人体に停電している静電気を、導電性の皮膜を介してイヤパッドとハウジングに徐々に流し、結果的にはハウジングとイヤパッドの電位が使用中の人体の電位と同電位になり、静電気の放電を防止して、ユーザーにとって不快な電撃を解消することができる。
ドライブユニットの金属部からハウジングに向かう針状電極を設け、この針状電極とハウジングの平板電極とで自己放電用電極を構成すれば、なお一層効果的に静電気を放電することができる。

以下、本発明に係るヘッドホンの実施例を、図１、図２を参照しながら説明する。図３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いる。
図１において、ヘッドホンのハウジング１は椀形をしていて、開放端部にはフランジ部１１が形成されている。フランジ部１１の前面（図１において左面）にはイヤパッド２が固着されている。イヤパッド２は、スポンジのような柔らかい弾性体２１と、この弾性体２１の表面を覆う人工皮革のような柔軟性のある表面材２２からなり、人体の耳を外側から囲むことが可能なリング状に形成されている。ハウジング１の開放端側の内周にはバッフル板３が固着されている。バッフル板３はリング状に形成され、中心孔にドライブユニットが固定されている。ドライブユニットは、入力される音声信号により駆動されて音声を出力するもので、スピーカとほぼ同じ構成になっている。

ドライブユニットは、主要な部材として、ユニットフレーム４と、磁気回路構成部材と、振動板８と、ボイスコイル９を有してなる。上記磁気回路構成部材は、皿形のヨーク４と、ヨーク４の内底面に固着されたマグネット６と、マグネット６に重ねて固着されたポールピース７を有してなる。ユニットフレーム４の外周がバッフル板３の中心孔に嵌合されることによりドライブユニットがバッフル板３に固定されている。ユニットフレーム４は中心部に一体成形された円筒部４１を有し、この円筒部４１の内周面にヨーク５が嵌合され一体に固着されている。ヨーク４の開放端部内周面とポールピース７の外周面との間には円筒形状の磁気ギャップが形成され、この磁気ギャップには細線が円筒形状に巻き回されてなるボイスコイル９が配置されている。ボイスコイル９は、その一端が、振動板８のメインドームとサブドームの境目に形成されている円形の稜線に沿って固着されている。振動板８はその外周縁部がユニットフレーム４の前面に固着されている。

ユニットフレーム４の背面側の一部にはプリント回路基板１５が固着されている。ハウジング１にはその周壁を貫通してケーブル引き出しブッシュ１６が固定されている。このブッシュ１６の中心孔に信号ケーブル１４が引き通され、信号ケーブル１４の端部は、ヘッドホンの内部において、上記回路基板１５の適宜のパターンに電気的に接続され、このパターンを介して例えばボイスコイル９の端末などに接続されている。
ここまで説明した構成は図３に示す従来例の構成と実質的に同じである。

次に、本発明の実施例に特有の構成について説明する。
図１に示すように、ハウジング１とイヤパッド２は、その電位が使用中の人体の電位と同電位になるように導電性の皮膜２５で覆われている。導電性の皮膜２５は、ハウジング１にイヤパッド２を固着した状態で導電処理することにより、それらの表面全体に形成することができる。皮膜２５は、表面抵抗が１０^７〜１０^９Ωの範囲にあることが望ましい。例えば、コルコート株式会社製、「コルコート１０００」の液状タイプなどを塗布することによって皮膜２５を形成すれば、上記の表面抵抗を実現することができる。

上記の構成に加えてさらに、ドライブユニットの金属部も導電性の皮膜２４で覆われている。上記「ドライブユニットの金属部」とは、ユニットフレーム４、ヨーク５、マグネット６、ポールピース７なども含まれるが、図１に示す例では、ユニットフレーム４、ヨーク５の背面側（図１において右面側）に被覆２４が形成されている。ユニットフレーム４の被覆２４と、ヨーク５の被覆２４は連続して形成されている。ヨーク５の背面には、被覆２４の介在のもとに電極板１７が固着され、電極板１７の中心部からは針状電極１０がハウジング１の内底面に向かって延び出ている。ハウジング１の内底面には、上記導電性の皮膜２５を介して平板電極１８が固着され、上記針状電極１０の先端は適宜の間隙をおいて平板電極１８と対向している。針状電極１０と平板電極１８とで自己放電用電極を構成している。

前記回路基板１５の表面にも導電性の皮膜２６が形成されていて、この皮膜２６は、ドライブユニットの金属部を覆う導電性の皮膜２４に電気的につながるとともに、信号ケーブル１４の導体にも接している。
上記皮膜２４，２６は、前記皮膜２５と同じ皮膜材料、例えば前記「コルコート１０００」で形成することができる。

以上説明した本発明の実施例によれば、ハウジング１とイヤパッド２が、表面抵抗１０^７〜１０^９Ωの導電性の皮膜２５で覆われているため、ユーザーがヘッドホンを使用している状態において、人体に帯電している静電気を、導電性の皮膜２５を介してイヤパッド２とハウジング１に徐々に流し、結果的にはハウジング１とイヤパッド２の電位が使用中の人体の電位と同電位になり、静電気の放電を防止して、ユーザーにとって不快な電撃を解消することができる。

図１において、ユーザーの側頭部と耳を表す図形に沿って付した「−」の記号は、静電気がマイナスに帯電している様子を示している。この帯電電荷が上記のように、導電性の皮膜２５を通じて徐々に放電される。図２はこの放電の様子を等価回路で示している。図２に示すように、ドライブユニットの金属部品２０は、被覆２４からなる電気抵抗Ｒ２４を介して針状電極１０に接続され、針状電極１０の先端は平板電極１８と対向している。平板電極１８は導電性の皮膜２５からなる電気抵抗Ｒ２５を介して人体に電気的に接続されている。

図２に示すように、剥離帯電などによって人体と上記金属部品２０との間に電位差Ｖｓを生じたとすると、針状電極１０の先端と平板電極１８との間に電位差Ｖｓが生じ、針状電極１０と平板電極１８との間でコロナ放電による自己放電が起こる。自己放電とは、静電誘導によって針状電極１０の先端に帯電物と反対極性の電荷が集まり、この電荷が一定量を超えるとコロナ放電が起こり、発生した空気イオンが帯電物に引き寄せられて帯電物の電荷と結びつき、電気的に中和状態になる、というものである。このコロナ放電が上記皮膜２４，２５からなる電気抵抗Ｒ２４，Ｒ２５を通じて起こることにより、結果的には電位差Ｖｓがなくなり、ハウジング１とイヤパッド２の電位は、ユーザーの人体の電位と同電位になる。このようにして、帯電した静電電荷が一定のレベル以上になることによって一気に放電するのではなく、徐々に放電するため、ユーザーに不快な電撃を与えることを防止することができる。

また、図示の実施例では、信号ケーブル１４の導体も、導電性の被膜２６，２４を通じて針状電極１０に電気的につながっている。信号ケーブル１４は、これを高い電圧を使用する機器、例えば、商用交流電源を使用するパソコンなどに接続すると、信号ケーブル１４とヘッドホンのハウジング１との間に大きな電位差を生じ、この電位差が一定以上になると放電による電撃を与えることがありえる。図示の実施例によれば、皮膜２６、２４を通じて針状電極１０と平板電極１８との間で自己放電し、信号ケーブル１４と平板電極１８およびこれと皮膜２５を通じて電気的につながっているハウジング１との電位差がなくなり、瞬間的な放電による電撃を防止することができる。

各皮膜２４，２５，２６は、前述のとおり１０^７〜１０^９Ωというようにかなり高い抵抗値であるため、ヘッドホンに入力される音声信号が上記各皮膜から漏洩して音響性能を劣化させる、というような不具合は生じない。

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。 上記実施例における放電経路を示す等価回路図である。 従来のヘッドホンの例を示す縦断面図である。 上記従来例における放電経路を示す等価回路図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ イヤパッド
３ バッフル板
１０ 針状電極
１８ 平板電極
２４ 導電性の皮膜
２５ 導電性の皮膜
２６ 導電性の皮膜

Claims (5)

1. 音声信号を音波に変換して放音するドライブユニットと、
   ドライブユニットを内蔵したハウジングと、
   ハウジングに一体的に固着されユーザーの耳周辺に接するイヤパッドと、を備え、
   上記ハウジングとイヤパッドは、その電位が使用中の人体の電位と同電位になるように導電性の皮膜で覆われているヘッドホン。
2. ドライブユニットの金属部からハウジングに向かって針状電極が延び出ていて、ハウジングの上記針状電極と対向する位置には平板電極が配置され、上記針状電極と平板電極は自己放電用電極を構成している請求項１記載のヘッドホン。
3. ドライブユニットの金属部は導電性の皮膜で覆われている請求項２記載のヘッドホン。
4. ドライブユニットの金属部を覆う導電性の皮膜は、ハウジング内に引き込まれている信号ケーブルの導体も覆うことによって、ドライブユニットの金属部と信号ケーブルの導体を同電位とする請求項３記載のヘッドホン。
5. 導電性の被覆の表面抵抗は、１０^７〜１０^９Ωである請求項１乃至４のいずれかに記載のヘッドホン。

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