JP6115950B2 - 密閉型ヘッドホン - Google Patents

Description

この発明は、低音域の周波数応答を改善することができる密閉型ヘッドホンに関する。

密閉型ヘッドホンは、周知のとおりヘッドバンドを介して使用者の外耳を覆うようにして、側頭部に装着される。
図４は、従来の密閉型ヘッドホンの基本構成を、使用者の側頭部に装着した状態の断面図で示したものである。この密閉型ヘッドホンは支持基板としてのバッフル板１を備え、このバッフル板１の一方の面における周縁には、使用者の外耳を覆うリング状のイヤパッド２が取り付けられている。すなわち、前記バッフル板１とイヤパッド２および使用者の側頭部との間においてフロントキャビティＦＣが形成される。

前記バッフル板１の中央部には開口３が形成され、この開口３にはドライバユニット４が嵌め込まれて取り付けられ、ドライバユニット４からの再生音が使用者の外耳に向かって放射されるように作用する。
また前記ドライバユニット４の背面を覆うように、前記バッフル板１にはハウジング５が取り付けられ、前記ハウジング５によってドライバユニット４の背面側にバックキャビティＢＣが形成されている。

前記ドライバユニット４は、有底筒状のヨーク４ａと、このヨーク４ａ内に配置されたマグネット４ｂとポールピース４ｃとにより磁気回路を構成しており、この磁気回路を構成するヨーク４ａの外周面には、環状に形成されたフランジ部材４ｄが取り付けられている。このフランジ部材４ｄによって、前記磁気回路が中央部に支持され、前記フランジ部材４ｄの前面側には振動板４ｅが取り付けられている。

そして、振動板の４ｅのセンタードームとサブドームとの境界部分に取り付けられたボイスコイル４ｆが、前記ヨーク４ａとポールピース４ｃとの間に形成された磁気ギャップ内に配置されている。
加えて、前記フランジ部材４ｄには、周方向に複数個の貫通孔４ｇが穿設されており、これらの貫通孔４ｇには選択的に不織布等により形成された音響抵抗材４ｈが装着され、前記ドライバユニット４の周波数特性等の調整が図られている。

前記した構成の密閉型ヘッドホンにおいては、低音域の周波数応答を改善するために、前記バックキャビティＢＣを音響抵抗材によって複数のサブキャビティに分割するようにした構成が提案されており、これは特許文献１に開示されている。

すなわち、特許文献１に開示された密閉型ヘッドホンにおいては、バックキャビティＢＣを複数の音響抵抗材によって第１および第２のサブキャビティに分割すると共に、第１サブキャビティをドライバユニットの背面に設け、第２サブキャビティをハウジング内の周辺部に設けた構成が採用されている。そして、２つのサブキャビティに分割する第１および第２の音響抵抗材を選択することにより、広い帯域にわたり周波数特性を改善することが可能であることが開示されている。

特許第３８６４０８１号公報

ところで、前記特許文献１に開示された密閉型ヘッドホンによると、ハウジングにより形成されるバックキャビティを、２つのサブキャビティに分割するために、バッフル板にはサブハウジングと称するフレーム部材が取り付けられる。
すなわち、前記フレーム部材を利用して、円盤状に形成された第１音響抵抗材およびドーナツ状に形成された第２音響抵抗材をバックキャビティ内に取り付けることにより、ハウジングにより形成されるバックキャビティを、第１および第２のサブキャビティに分割する手段が採用されている。

特許文献１に開示された前記構成によると、一方にフランジが形成され、他方が閉塞された円筒状のフレーム部材を用意する必要があり、ヘッドホンを組み立てるに際しては、予め第１音響抵抗材を前記フレーム部材内に収容した後に、前記バッフル板に対して前記フレーム部材をタッピングネジ等を利用して取り付け、その後に前記フレーム部材の円筒面を利用して第２音響抵抗材を取り付けるという組み立て順序が必要となる。

このために、前記した特許文献１に開示されたヘッドホンによると、複数の音響抵抗材の取り付けおよび位置決めを果たすためのフレーム部材を用意する必要があること、また前記フレーム部材をバッフル板に対して取り付けるなどの別の組み立て工程が必要であることなど、この種のヘッドホンの組み立てに際しての繁雑さは免れない。

この発明は前記した点に着目してなされたものであり、密閉型ヘッドホンにおける前記したバックキャビティに装着される音響抵抗材に工夫を施すことにより、特許文献１に開示されたようなフレーム部材を利用することなく、ハウジングにより形成されるバックキャビティを容易に複数のキャビティに分割することができ、これにより低音域の周波数応答を改善することができる密閉型ヘッドホンを提供することを課題とするものである。

前記した課題を解決するためになされたこの発明に係る密閉型ヘッドホンは、バッフル板と、前記バッフル板に取り付けられたドライバユニットと、前記バッフル板およびドライバユニットの背面側にバックキャビティを形成するハウジングと、前記バッフル板の前面側に取り付けられたイヤパッドとを備え、前記バックキャビティ内に音響抵抗体が収容された密封型ヘッドホンであって、前記音響抵抗体は、それぞれの表面側の音響抵抗密度が高く、内部側の音響抵抗密度が低い複数枚の音響抵抗材を積層すると共に、複数枚の音響抵抗材の周縁部が互いに圧着されて、圧着部が薄肉状に成形されることで、前記複数枚の音響抵抗材を積層状態に連結して構成されていることを特徴とする。

また、前記音響抵抗体の一方の面が、前記バッフル板に取り付けられたドライバユニットの背面に接し、前記音響抵抗体の他方の面は、前記ハウジングの内面に接した状態で、前記音響抵抗体がバックキャビティ内に収容された構成を好適に採用することができる。

加えて、好ましい実施の形態においては、前記音響抵抗体における薄肉状に成形された圧着部は、前記ハウジングの内周面の一部に、接着剤を介して取り付けられる。

さらに、前記したドライバユニット側に配置される第１層の音響抵抗材に対して、前記ドライバユニットから離れる第２層以降の音響抵抗材は、前記音響抵抗密度が低い領域の厚さ寸法が、順次大きく設定されていることが望ましい。

この発明に係る前記した密閉型ヘッドホンによると、表面側の音響抵抗密度が高く、内部側の音響抵抗密度が低い複数枚の音響抵抗材の積層体により構成された音響抵抗体が、ハウジングにより形成されるバックキャビティ内に収容された構成が採用される。
したがって、前記音響抵抗体により、バックキャビティ内は複数に分割された空気室（サブキャビティ）が層状に形成された構成になされる。
前記音響抵抗体は、高音域に比較して低音域の音響抵抗が小さくなされるので、層状に配置された前記空気室（サブキャビティ）は、低音域におけるバックキャビティとして有効に作用し、これにより低音域の量感を効果的に確保することができる密閉型ヘッドホンが提供できる。

この場合、バックキャビティ内に収容される前記音響抵抗体は、複数の音響抵抗材の積層体により構成されているので、前記した特許文献１に開示されたヘッドホンのように、複数の音響抵抗材の位置決めを果たすためのフレーム部材をバックキャビティ内に備える必要はなく、したがって部品点数および組み立て工数の削減を実現することができる。

また、前記音響抵抗体の一方の面が、前記バッフル板に取り付けられたドライバユニットの背面に接し、音響抵抗体の他方の面が、前記ハウジングの内面に接した状態で、音響抵抗体をバックキャビティ内に収容した構成を採用することで、前記音響抵抗体の弾力を生かして、前記バッフル板およびハウジングの不要振動の発生を効果的に防止させることが可能となる。

この発明に係る密閉型ヘッドホンを使用者の側頭部に装着した状態の断面図である。 音響抵抗材を積層して音響抵抗体を形成する例を示した断面図である。 図２Ａに続く音響抵抗体を形成する例を示した断面図である。 この発明に係る密閉型ヘッドホンのインピーダンス特性を示す等価回路図である。 従来の密閉型ヘッドホンの一例を示した断面図である。

以下、この発明に係る密閉型ヘッドホンについて、図に基づいて説明する。
図１はこの発明に係る密閉型ヘッドホンの全体構成を断面図で示したものであり、バッフル板１とハウジング５との間に形成されたバックキャビティＢＣ内に収容された音響抵抗体７を除いて、他の構成はすでに説明した図４に示す構成と同一である。
したがって、図１においては図４に示す各部と同一の機能を果たす部分を同一符号で示し、各部の説明は省略する。

前記バックキャビティＢＣ内に収容された音響抵抗体７は、それぞれの表裏の音響抵抗密度が高く、内部側の音響抵抗密度が低い複数枚の音響抵抗材の積層体により構成されており、前記各音響抵抗材の周縁部が互いに圧着されて、圧着部が薄肉状に成形されることで、前記複数の音響抵抗材が積層状態に連結されている。

図２Ａおよび図２Ｂは、前記音響抵抗体７を形成するための一例を順を追って説明するものである。すなわち図２Ａ（ａ）は音響抵抗体７を構成する複数枚の音響抵抗材１１のうちの一枚（単体）を断面図で示したものである。

この音響抵抗材１１のマザー素材としては、連続気泡を有する弾性体、いわゆるスポンジ（ウレタン）を素材にして成形することができる。このスポンジ材は、図示していないが電気ヒータなどの加熱手段を備えた二枚の加圧板を利用して、前記スポンジ材をその表裏より加熱圧縮することで成形することができる。そしてこの実施の形態においては、加熱圧縮された音響抵抗材１１の単体は、それぞれ円形状にカットされて、図２Ａ（ａ）に示す音響抵抗材１１を得ることができる。

表裏（各表面側）が加熱圧縮により成形された音響抵抗材１１は、表面側付近は加熱圧縮により押し潰されて音響抵抗密度が高くなり、これに対して内部は熱が伝わりにくいので、圧縮を受けても密度は高くならず、内部側の音響抵抗密度は低い状態になされる。
図２Ａ（ａ）に示す音響抵抗材１１において、符号１１ａは表面側の音響抵抗密度が高い領域を示しており、符号１１ｂは内部側の音響抵抗密度が低い領域を示している。

前記のようにして成形された音響抵抗材１１は、図２Ａ（ｂ）に示すように、複数枚用意されて積層される。すなわち、図においては３枚の音響抵抗材１１が、台１２上に積み重ねられた状態を示しており、これらの音響抵抗材１１は、さらに加熱圧縮治具１３により、その周縁部が熱圧着を受ける。
この加熱圧縮治具１３は、円板状に形成された本体部の周縁に円筒状に構成された加熱圧縮体１３ａが一体に形成されており、台１２上に積層された各音響抵抗材１１は、図２Ｂ（ａ）に示す矢印Ａ方向に移動する治具１３の作用により、その周縁部が加熱圧縮を受ける。これにより形成される圧着部７ａは薄肉状に成される。

図２Ｂ（ｂ）は、以上のようにして成形された音響抵抗体７の構成を示すものである。この音響抵抗体７は、図に示す下層の音響抵抗材１１−１を第１層として、第２層および第３層の音響抵抗材１１−２，１１−３が、前記した圧着部７ａにより積層状態に連結されている。
加えて圧着部７ａにより積層状態に連結された各層の音響抵抗材１１−１，１１−２，１１−３は、それぞれの表面側の音響抵抗密度が高く、内側の音響抵抗密度が低い状態になされているので、特に低音域においては音響抵抗密度が低い各層の内側がいわば空気室（キャビティ）となり、この空気室（キャビティ）が３層にわたって分割されて構成されたものと等価になる。

前記した構成の音響抵抗体７は、図１に示すようにその周縁の圧着部７ａがハウジング５内において接着剤８によって取り付けられ、この結果、第１層１１−１がドライバユニット４側に接してバッフル板１側に位置し、また第３層１１−３がハウジング５の内底面に接するようにして、バックキャビティＢＣ内に収容される。

図３は、図１に示す密閉型ヘッドホンのインピーダンス特性を示した等価回路図であり、ｍｏ，ｓｏ，ｒｕはドライバユニット４のインピーダンスを示している。すなわち、ｍｏは振動板４ｅの等価質量、ｓｏは振動板４ｅのスチフネス、ｒｕはフランジ部材４ｅの貫通孔４ｇに装着された音響抵抗材４ｈの音響抵抗をそれぞれ示している。
また、ｓｆは図１にも符号を付けて示しているとおり、イヤパッド２内に形成される空気室（フロントキャビティＦＣ）のスチフネスを示しており、ｓ１は図１にも符号を付けて示しているとおり、バッフル板１と音響抵抗体７との間に形成される空気室（バックキャビティＢＣ）のスチフネスを示している。

この発明に係る密閉型ヘッドホンにおいては、図３に示すｒ１とｓ２による閉回路、またｒ２とｓ３による閉回路、さらにｒ３とｓ４による閉回路が、はしご状に順次接続された等価回路になされる。
前記ｓ２〜ｓ４は、音響抵抗体７を構成する各層（３層）の各音響抵抗材１１の内側に形成される音響抵抗密度の低い、低音域において等価的に空気室と見なされるキャビティのスチフネスを示すものである。またｒ１〜ｒ３は、３層の音響抵抗材１１の表面側に形成される音響抵抗密度の高い部分の各音響抵抗を示している。

前記した音響抵抗体７は、３層の各音響抵抗材１１を重ねて構成したので、図３に示す等価回路として示すことができるが、音響抵抗材１１を３層以上に重ねることで、図３においては等価的な音響抵抗とスチフネスとが、さらに並列接続されることになる。

この音響抵抗体７の構成によると、音響抵抗材の表面側に形成される密度の高い部分が、高音域において音響抵抗体として作用するのに対して、前記音響抵抗体７は、低音域においては、その音響抵抗が小さくなされるので、層状に配置された前記空気室（サブキャビティ）は、低音域におけるバックキャビティとして有効に作用する。
したがって、この音響抵抗体７の構成によると、この種の密閉型ヘッドホンにおける低域の共振周波数を下げることに寄与することができ、低音域の量感を十分に確保することができる密閉型ヘッドホンを提供することができる。

また、この発明に係る密閉型ヘッドホンによると、ドライバユニットを支持するバッフル板の背面側に、ハウジングによりバックキャビティが形成され、このバックキャビティ内に前記した音響抵抗体７が配置される。
そして音響抵抗体７は、前記したとおりマザー素材として、連続気泡を有するスポンジ等の比較的安価な素材を利用して成形することができ、また熱圧着等の手段を利用することで容易に成形することが可能となる。
したがって、前記したバックキャビティを複数に分割形成するに際して、部品点数および組み立て工数の削減を実現することができるなど、前記した発明の効果の欄に記載したとおりの独自の作用効果を得ることができる。

なお、以上説明した実施の形態においては、音響抵抗体７を構成する各音響抵抗材１１として、同一のものが用いられているが、前記したドライバユニット４側に配置される第１層の音響抵抗材１１に対して、前記ドライバユニット４から離れる第２層以降の音響抵抗材１１は、音響抵抗密度が低い領域１１ｂの厚さ寸法が順次大きく設定された構成を好適に採用することができる。
この構成によると、前記した音響抵抗密度が低い領域１１ｂが、低音域においてより大きなバックキャビティとして作用するので、低音域の周波数応答をより改善することに寄与できる。

また、図に示した実施の形態においては、複数枚の音響抵抗材１１の周縁部を互いに熱圧着させて圧着部７ａを薄肉状に成形し、各音響抵抗材１１を積層状態に連結した構成が採用されているが、前記各音響抵抗材１１の周縁部を熱圧着せずに、例えば接着剤などを付着させることによっても、音響抵抗密度が低い領域１１ｂを、音響抵抗密度が高い領域１１ａで封止することができる。
また、各音響抵抗材１１を積層状態に連結せずに、音響抵抗材１１の単体をハウジング５のバックキャビティＢＣ内に層状に挿入して配列することによっても、前記と同様の作用効果を得ることができる。

１ バッフル板
２ イヤパッド
３ 開口
４ ドライバユニット
４ａ ヨーク
４ｂ マグネット
４ｃ ポールピース
４ｄ フランジ部材
４ｅ 振動板
４ｆ ボイスコイル
４ｇ 貫通孔
４ｈ 音響抵抗材
５ ハウジング
７ 音響抵抗体
７ａ 圧着部
８ 接着剤
１１ 音響抵抗材
１１ａ 音響抵抗密度が高い領域
１１ｂ 音響抵抗密度が低い領域
ＢＣ バックキャビティ
ＦＣ フロントキャビティ

Claims (4)

1. バッフル板と、前記バッフル板に取り付けられたドライバユニットと、前記バッフル板およびドライバユニットの背面側にバックキャビティを形成するハウジングと、前記バッフル板の前面側に取り付けられたイヤパッドとを備え、前記バックキャビティ内に音響抵抗体が収容された密封型ヘッドホンであって、
   前記音響抵抗体は、それぞれの表面側の音響抵抗密度が高く、内部側の音響抵抗密度が低い複数枚の音響抵抗材を積層すると共に、複数枚の音響抵抗材の周縁部が互いに圧着されて、圧着部が薄肉状に成形されることで、前記複数枚の音響抵抗材を積層状態に連結して構成されていることを特徴とする密封型ヘッドホン。
2. 前記音響抵抗体の一方の面が、前記バッフル板に取り付けられたドライバユニットの背面に接し、前記音響抵抗体の他方の面は、前記ハウジングの内面に接した状態で、前記音響抵抗体が前記バックキャビティ内に収容されていることを特徴とする請求項１に記載された密封型ヘッドホン。
3. 前記音響抵抗体における薄肉状に成形された圧着部が、前記ハウジングの内周面の一部に、接着剤を介して取り付けられていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された密封型ヘッドホン。
4. 前記ドライバユニット側に配置される第１層の音響抵抗材に対して、前記ドライバユニットから離れる第２層以降の音響抵抗材は、前記音響抵抗密度が低い領域の厚さ寸法が、順次大きく設定されていることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載された密封型ヘッドホン。

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