JP6111155B2 - コンデンサマイクロホンユニット - Google Patents

Description

本発明は、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、固定極板を支持する台座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、振動板と固定極板とを所定の間隔をもって対向的に配置してなる音響電気変換器を備えているが、振動板の有効面積を大きくすることにより、感度をより高くすることができる。

単一指向性コンデンサマイクロホンユニットでは、振動板の前面が前部音響端子として動作し、ユニットの後部側に後部音響端子が設けられている。前部音響端子と後部音響端子との間隔が音響端子間距離として定義されている。

振動板の有効面積を大きくする、すなわち振動板の径を大きくすると、その分、音響端子間距離が長くなる。音響端子間距離が音波の波長に対して十分小さい範囲では、音響端子間距離が長くなるほど、音波の周波数上昇に伴って双指向性の駆動力は増加する。しかしながら、音波の周波数が高くなって、音波の半波長が音響端子間距離と等しくなると、音圧傾度による駆動力がなくなる。

そのため、音波の高い周波数まで音圧傾度による駆動力を得るには、音響端子間距離が短くなるように設計する必要があるが、振動板の径を大きくして感度を高めた状態を維持して音響端子間距離を短くするには、収音軸に沿ったユニットの厚み方向の寸法を小さく設計すればよい。

ユニットの厚み方向の寸法には、振動板を支持するダイアフラムリング，スペーサリング，固定極板および固定極板を支持する台座（通常、絶縁座と呼ばれている部品）の各厚みが含まれるが、このうち台座の占める割合がもっとも大きい。

そこで、台座の厚みを薄くすることになるが、振動板の径に合わせて台座の径も大きくした状態で、台座の厚みを薄くすると、台座には固定極板との間で所定容積の空気室を形成するための凹部が設けられていることもあって、台座が強度不足となり、固定極板と台座が音波によって振動し、指向周波数応答に大きな凹凸が発生し、音色が損なわれることがある。

この点を解消するため、特許文献１に記載された発明では、台座の空気室を形成する凹部内に固定極板の中央部分を支持する柱状の突起部を設けて、この突起部と台座の周縁部分とに接着材を介して固定極板を固定し、固定極板と台座とを一体化することが提案されている。

しかしながら、特許文献１に記載された発明の場合、突起部と固定極板との間に０．１〜０．３ｍｍ程度の隙間を設ける必要がある。

その理由は、台座と固定極板の各周縁部分に隙間があった場合、ユニットの組立時に台座の周縁部分に応力が加わり、台座の中央部分が凸状に変形する。したがって、突起部と固定極板との間に隙間がない場合には、固定極板の中央部分も凸状に変形し、マイクロホン使用時に振動板と接触する、という問題を発生させる。

台座は、合成樹脂材のほかに真鍮材やセラミック材等により作られることもあるが、切削加工でも、台座の周縁部分と中央の突起部の各支持面を同一平面に形成することは困難である。例えば、振動板と固定極板との間隔が５０μｍであるとして、ユニット組立時に固定極板の中央部分が５μｍ振動板側に変位すると、感度が１０％程度変化し、吸着安定度は約２７％低下する。

上記した理由により、特許文献１に記載された発明では、突起部と固定極板との間に０．１〜０．３ｍｍ程度の隙間を設け、接着材で固定極板を突起部に固定するようにしているが、次のような問題がある。

上記接着材には、通常、エポキシ系の接着材等の２液混合タイプの接着材が用いられるが、この種の接着材は、混合比や硬化条件等により、往々にして硬度が変化するため、固定極板と台座との機械的結合力にばらつきが発生し、これが原因で指向周波数応答や音色等の特性が損なわれることがある。

特開２０１２−１９５７１７号公報

したがって、本発明の課題は、単一指向性コンデンサマイクロホンユニットで、ユニット内に含まれる台座の厚みを薄くして、音響端子間距離が短くなるように設計する場合において、固定極板と台座とを機械的結合力にばらつきを生じさせることなく一体化できるようにすることにある。

上記課題を解決するため、本発明は、ユニットケース内に、ダイアフラムリングに張設された振動板と、台座に支持された固定極板とをセパレータリングを介して対向的に配置してなる音響電気変換器が収納されているコンデンサマイクロホンユニットにおいて、
上記台座は円盤体からなり、その周辺部分を残して上記固定極板との間に所定容積の空気室を形成する凹部と、上記固定極板の周縁部に対する第１支持面を有し上記円盤体の周辺部分に沿って環状に形成されたリブ壁と、上記固定極板のほぼ中央部分に対する第２支持面を有し上記円盤体と一体に上記凹部内に突設された突起部とを含み、
上記リブ壁の第１支持面と上記突起部の第２支持面とが、平面研削により同一平面上に存在しており、上記固定極板が上記第１，第２支持面に対し接着材により固定されていることを特徴としている。

本発明において、上記台座は金属材、セラミック材もしくは合成樹脂材からなる。

本発明によれば、台座のリブ壁に設けられた第１支持面と台座の中央部分に設けられた突起部の第２支持面とが、砥石による平面研削により同一平面上に存在するように仕上げられているため、固定極板を台座に接着材にて固定するにあたって、その接着材層を薄くかつ均一にすることができ、固定極板と台座とを機械的結合力にばらつきを生じさせることなく一体化することができる。

本発明の実施形態に係るコンデンサマイクロホンユニットの組立状態を示す断面図。 上記コンデンサマイクロホンユニットを分解して示す断面図。 上記コンデンサマイクロホンユニットが備える台座の（ａ）拡大断面図，（ｂ）固定極板の取り付け状態を示す拡大断面図。 本発明に好適な接着材塗布治具を示す模式的な断面図。

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

まず、図１および図２を参照して、この実施形態に係るコンデンサマイクロホンユニット１は、ユニットケース１０と、振動板２０と、スペーサリング３０と、固定極板４０と、台座５０と、ホルダ６０と、ロックリング７０とを備えている。

ユニットケース１０は、アルミニウム材等の金属材により円筒状に形成されており、その前面側（収音時に音源側に向けられる面で、図１，２では左端側）に音波を取り入れる前部音響端子１１を備えている。また、ユニットケース１０の後部側は、円筒のまま開口されており、その内周面には雌ネジ１２が形成されている。

振動板２０には、片面に電極としての金属蒸着膜を有する合成樹脂の薄膜フィルムが用いられる。振動板２０は、その金属蒸着膜側を貼着面側として、ダイアフラムリング２１に所定の張力をもって接着材により貼り付けられており、ユニットケース１０内の前部音響端子１１側に収納される。ダイアフラムリング２１は金属製で、ユニットケース１０と電気的に接続される。

スペーサリング３０は、振動板２０とほぼ同径で電気絶縁材よりなる。スペーサリング３０は、振動板２０と固定極板４０との間に介装され、それらの間の薄空気層の厚みを規定する。

固定極板４０は、アルミニウム材等の金属板からなり、振動板２０側の上記金属蒸着膜との間でコンデンサを形成する。固定極板４０には、音を通す多数の音孔４１が穿設されている。なお、固定極板４０の振動板２０と対向する面にエレクトレット材を貼着してエレクトレット型コンデンサマイクロホンとしてもよい。

台座５０は、固定極板４０を支持する部材で、この実施形態では真鍮材（黄銅合金）により円盤状に形成されている。台座５０は、セラミック材もしくは合成樹脂材より形成されてもよい。

台座５０は、固定極板４０の背面側（反振動板側）に所定容積の空気室を形成する凹部５１を有する。凹部５１は、固定極板４０の支持面側を一段低くなるように例えば切削することにより形成される。図示しないが、この凹部５１内には不織布等の音響抵抗材が詰め込まれる。

台座５０の周縁には、その全周にわたって凹部５１を囲むようにリブ壁２１が環状に形成されている。リブ壁２１は、その端面に固定極板４０の周縁部分を支持する第１支持面５２ａを備えている。

また、台座５０の凹部５１内で、その中央部分には柱状の突起部５３が台座５０と一体に設けられている。突起部５３は、その端面に固定極板４０の中央部分を支持する第２支持面５３ａを備えている。

このほか、台座５０には、ユニットケース１０の後端側から取り込まれた音波を凹部５１内に導く音孔５４が複数個設けられている。また、図示しないが、台座５０には、固定極板４０と電気的に接続され、固定極板４０の電極を引き出す電極引出端子が設けられてよい。

ホルダ６０は、台座５０の背面側（反固定極板側）に嵌合して台座５０を保持する部材で、この実施形態では合成樹脂材よりなる。

ロックリング７０は、その外周面にユニットケース１０の雌ネジ１２と螺合する雄ネジ７１を備えている。ロックリング７０は、ホルダ６０の背面側にあてがわれ、その締め付け力により、図１に示すように、上記した各部材（内蔵部材）がユニットケース１０内に固定される。なお、ロックリング７０に代えて、ユニットケース１０の後端開口部の縁を内側にカールするようにかしめて固定する方法もある。

図示しない音源からの音波は、前部音響端子１１から振動板２０の前面側に到来し、また、ユニットケース１０の後部側から回り込む音波は、台座５０の音孔５４，凹部５１の空気室、固定極板４０の音孔４１を経て振動板２０の背面側に至る。

ここで、振動板２０の背面側を実質的な後部音響端子とすれば、振動板２０の前面側の前部音響端子との音響端子間距離には台座５０の厚み分が含まれる。

振動板２０の径を大きくして感度を高めつつ、音響端子間距離を短くするのに有効な要素は、上記したように、台座５０の厚みを薄くすることであるが、このようにすると、台座５０には空気室のための凹部５１が形成されていることもあって、台座５０が強度不足となり、固定極板４０と台座５０が音波によって振動し、指向周波数応答に大きな凹凸が発生し、音色が損なわれることがある。

そこで、本発明では、固定極板４０と台座５０とを機械的結合力にばらつきを生じさせることなく一体化する。

まず、台座５０の凹部５１，リブ壁５２，突起部５３は、例えば切削加工により形成されるが、切削加工では、リブ壁５２の第１支持面５２ａと突起部５３の第２支持面５３ａとを同一平面にまで加工することは困難である。

そこで、切削加工したのち、リブ壁５２の第１支持面５２ａと突起部５３の第２支持面５３ａとに、砥石による平面研削加工（研磨加工）を施して、図３（ａ）に示すように、第１，第２支持面５２ａ，５３ａを同一平面に仕上げる。

その後、図３（ｂ）に示すように、固定極板４０の周縁部分をリブ壁５２の第１支持面５２ａに、また、固定極板４０の中央部分を突起部５３の第２支持面５３ａに、それぞれ接着材を介して固定する。

これによれば、両支持面５２ａ，５３ａが同一平面に揃えられていることから、固定極板４０と台座５０とに曲げ応力をかけることなく、また、接着材層を薄くかつ均一にして固定極板４０と台座５０と一体化することができる。接着材には、エポキシ系の接着材等の２液混合タイプの接着材が用いられてよい。

なお、第１，第２支持面５２ａ，５３ａに接着材を塗布するには、図４に示すように、その塗布治具として、表面に微細な凹凸を有するポリエチレンテレフタレート等の離型性のよい材料からなるシート８０を用いるとよい。

手順としては、まず、シート８０に接着材Ａを多めに塗布したのち、図示いないスキージで余剰の接着材Ａを掻き取って凹部内に接着材Ａを充填し、その凹部内の接着材Ａを第１，第２支持面５２ａ，５３ａに転写することが好ましい。これにれば、接着材Ａを薄くかつ均一に塗布することができる。

１ コンデンサマイクロホンユニット
１０ ユニットケース
１１ 前部音響端子
１２ 雌ネジ
２０ 振動板
２１ ダイアフラムリング
３０ スペーサリング
４０ 固定極板
５０ 台座
５１ 凹部（空気室）
５２ リブ壁
５２ａ 第１支持面
５３ 突起部
５３ａ 第２支持面
６０ ホルダ
７０ ロックリング
８０ シート（塗布治具）

Claims (2)

1. ユニットケース内に、ダイアフラムリングに張設された振動板と、台座に支持された固定極板とをセパレータリングを介して対向的に配置してなる音響電気変換器が収納されているコンデンサマイクロホンユニットにおいて、
   上記台座は円盤体からなり、その周辺部分を残して上記固定極板との間に所定容積の空気室を形成する凹部と、上記固定極板の周縁部に対する第１支持面を有し上記円盤体の周辺部分に沿って環状に形成されたリブ壁と、上記固定極板のほぼ中央部分に対する第２支持面を有し上記円盤体と一体に上記凹部内に突設された突起部とを含み、
   上記リブ壁の第１支持面と上記突起部の第２支持面とが、平面研削により同一平面上に存在しており、上記固定極板が上記第１，第２支持面に対し接着材により固定さ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. 上記台座は金属材、セラミック材もしくは合成樹脂材からな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。

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