JP6184282B2 - コンデンサヘッドホンユニットおよびコンデンサヘッドホンの固定極組立体の製造方法 - Google Patents

Description

この発明は、コンデンサヘッドホンユニットおよびコンデンサヘッドホンの固定極組立体の製造方法に関する。

コンデンサヘッドホンユニットは、再生歪みを少なくするために、一般的に振動板の両側に固定極を配置したプッシュプル型が採用される。そして、この種のコンデンサヘッドホンユニットにおいては、振動板に数百Ｖの成極電圧を印加した状態で、各固定極に音声再生用の信号電圧を加えることにより、前記振動板を振動させて音声波を出力するように構成されている。

この場合、前記固定極は平坦に構成され、対峙する振動板からの音声波を透過させるための複数の貫通孔が形成されている。複数の各貫通孔は一般に円形であり、この貫通孔の内径が大きいと固定極の有効面積が小さくなることから、ヘッドホンユニットとしての感度が低下する。このために前記固定極には、小さな内径の貫通孔を数多く穿設する必要がある。

ところで、前記固定極の厚さ寸法が大きい場合には、前記した多数の貫通孔を穿設するための加工性が悪くなり、加えて前記貫通孔の厚さ方向の長さが増すために、これが音響質量として作用し、ヘッドホンユニットの感度の低下を招く。
このために前記固定極は、前記貫通孔の直径よりも薄い金属板（一般に０．８ｍｍ以下の厚さ）を用い、機械的なプレス加工もしくは化学的なエッチング加工により、前記貫通孔を穿設するようになされる。

また前記した振動板は、前記固定極との間に加えられた音声信号電圧によって静電的に駆動される。このために固定極の厚さが薄い場合には、振動板の反力によって固定極が振動することになる。
これを避けるために、前記固定極に補強部材を配置して、固定極の振動を防止させる手段が採用される。（例えば特許文献１、特許文献２参照）

特開２００８−１７２４７２号公報 特開２００８−２５８８６４号公報

ところで、前記した固定極の振動を防止する補強部材は、固定極の振動を十分に押さえるためにはある程度の厚みが必要となる。そして、前記したプッシュプル型のヘッドホンユニットを構成した場合には、一方の固定極および補強部材が必ず利用者の耳側に位置することになる。

したがって、前記したように固定極の振動を十分に押さえるために、補強部材を厚く形成した場合には、前記補強部材が利用者の耳に対して接近することになり、音声信号電圧による感電の危険性が増加する。
このような感電を防止するためには、ヘッドホンユニットと人体の耳との距離が大きく離れるように設計することで、これを防止することができるものの、これによると出力音圧の低下は免れない。

また、この種のコンデンサヘッドホンにおいては、感電防止のために電気絶縁性の多孔質板を配置するのみならず、人体の発汗などによる絶縁性の劣化も防止するために、極めて薄い材料による防湿膜をさらに加えるなど、音声信号電圧による感電を阻止するための格別の対策が必要になる。
したがって、コンデンサヘッドホンに用いられる前記補強部材としては、なるべく薄く形成しつつ、効果的に固定極の振動を押さえる作用を持たせることは重要な課題となる。

一方、前記した振動板は、その周縁部の両面が一対のスペーサリングによって固定され、振動板には所定のテンションがかけられた状態になされる。したがって、振動板はその周縁部に比較して中央部の変位が大きく振動することになる。
また、動作中に振動板と固定極が接すると大きな雑音が発生し、さらには振動板と固定極との間に電流が流れて振動板を損傷させるという問題にも発展する。

この発明は、コンデンサヘッドホンユニットの前記した特有な課題に配慮してなされたものであり、その目的とするところは前記した補強部材を薄く形成しつつ、その強度を確保することができ、さらに振動板の振動に基づく固定極への接触を無くすことができる固定極組立体を備えたコンデンサヘッドホンユニットおよび固定極組立体の製造方法を提供することにある。

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コンデンサヘッドホンユニットは、振動板と、前記振動板の両側にそれぞれ配置され複数の貫通孔が施された固定極とが備えられ、直流電源より前記振動板に成極電圧が印加されると共に、前記各固定極には音声信号源からの信号電圧が印加されるコンデンサヘッドホンユニットであって、前記振動板を中央にした各固定極の裏面側が、それぞれ凹曲部が施された補強部材に取り付けられることで、前記固定極に凹曲面を形成した固定極組立体が構成され、前記固定極組立体における固定極の前記凹曲面が、前記振動板にそれぞれ対向して配置されており、前記補強部材は金属素材により構成され、当該補強部材には、外周縁部を除いた中央部側の領域に、厚さ方向に貫通する複数の開口部が形成されていることを特徴とする。

この場合、前記複数の開口部のうちの一の開口部が、前記補強部材の中央部に配置され、残りの開口部が、前記中央の開口部の外周に配置された構成が採用される。

一方、この発明に係るコンデンサヘッドホンユニットに用いられる固定極組立体の製造方法は、厚さ寸法が均一に形成され、厚さ方向に貫通する複数の開口部が形成された補強部材の一方の面より応力を加えることで、もしくは応力を加えながら研磨することで、前記補強部材の中央部を凹ませる第１工程と、前記第１工程において中央部を凹ませた前記補強部材に対して、中央部が凹んだ面に接着剤を塗布する第２工程と、前記第２工程において接着剤が塗布された前記補強部材の中央部が凹んだ面に対して、複数の貫通孔が施された固定極を重ね合わせて荷重を加え、前記固定極を前記補強部材に貼着することで、前記固定極に凹曲面を形成させる第３工程とが実行される。

この発明に係るヘッドホンユニットによると、振動板を中央にした各固定極の裏面側が、それぞれ凹曲部が施された補強部材に取り付けられることで、前記固定極に凹曲面を形成した構成が採用される。したがって、補強部材の前記凹曲部が、振動板と補強部材とによる固定極組立体の機械的な剛性を高めることができ、固定極組立体の全体を薄く形成しつつ、固定極の振動を効果的に押さえることができる。

また、固定極組立体を薄く構成することができるので、固定極組立体と人体の耳との空間距離を確保することができ、十分な感電対策を施すことができる。さらに、固定極に形成された凹曲面が、振動板と固定極との接触を効果的に阻止することができるので、信頼性の高いコンデンサヘッドホンを提供することに寄与できる。

また、前記した固定極組立体の製造方法によれば、補強部材の中央部を凹ませる加工を施すことによって、これに貼着される固定極に凹曲面を形成した固定極組立体を製造することができるので、前記と同様の作用効果をもたらす固定極組立体を製造することができる。

この発明に係るコンデンサヘッドホンユニットと、これを駆動する回路構成を示した模式図である。 固定極の正面図である。 補強部材の中央断面図および正面図である。 固定極と補強部材による固定極組立体の製造工程を説明する模式図である。 同じく製造工程の他の例を説明する模式図である。

以下、この発明に係るコンデンサヘッドホンユニットについて、図に示す実施の形態に基づいて説明する。
図１に示すようにコンデンサヘッドホンユニット１は、振動板１１と、振動板１１の両側に配置される固定極組立体２１Ｆ，２１Ｒとを含み、一方の固定極組立体２１Ｆが使用者の耳側である前面側に配置され、他方の固定極組立体２１Ｒが前記振動板１１を介した背面側に配置される。このヘッドホンユニット１は、図示しないイヤーパット等を有する周知のヘッドホンハウジング内に収容される。
なお、前記固定極組立体２１Ｆ，２１Ｒは、共に同一構成になされており、両者を特に区別しない場合には、単に符号２１で示すことにする。

前記振動板１１は、例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）や、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）などの合成樹脂膜が用いられ、この合成樹脂膜に金属蒸着膜が形成されている。そして、前記振動板１１は所定の張力が付与された状態で、一対のスペーサリング１２，１２間に保持されている。

前記固定極組立体２１Ｆ，２１Ｒは、図２および図３に示す固定極２２および補強部材２３の各単体の組み合わせにより構成している。
図２に示す固定極２２は、厚さ０．５ｍｍ程度の金属板を、直径が１００ｍｍ前後の円形に打ち抜き加工したものが用いられ、その周縁部を除いた中央の大部分を占めるようにして、複数の円形状の貫通孔２２ａが形成されている。

一方、図３に示す補強部材２３は、金属素材により前記した固定極２２とほぼ同一の直径となるように構成されている。また補強部材２３には、外周縁部を除いた中央部側の領域に、厚さ方向に貫通する複数の開口部が形成されている。
加えて、その中央部には円形状の開口部２３ａが形成されると共に、円形状の開口部２３ａの外側には、円弧状の底辺を有するほぼ三角状の開口部２３ｂが放射状に形成されている。すなわち、前記補強部材２３は、外周縁と内周縁とを短冊状の部材で放射状に連結した状態に構成にされている。

この補強部材２３は、図３（Ａ）に断面図で示されたように、厚さ寸法が均一に形成された平面状の金属板に前記した開口部２３ａ，２３ｂが形成され、後の製造工程で説明するとおり、一方の面の中央部を凹ませて、凹曲部２３ｃが形成されるように加工される（図４、図５）。
加えて、前記凹曲部２３ｃが形成された補強部材２３の凹曲部２３ｃ側に沿って、前記した固定極２２が、例えば接着剤により貼着されて取り付けられる。
これにより、薄い金属板による前記固定極２２は、補強部材２３の前記凹曲部２３ｃに沿って凹曲面２２ｂが形成された固定極組立体２１が構成される。

図１に示すようにヘッドホンユニット１は、前記固定極２２の凹曲面２２ｂが振動板１１の両側に対峙するように配置され、振動板１１を保持する前記スペーサリング１２，１２をそれぞれ介して両側から合わせられることで、ヘッドホンユニット１が構成される。

また、図１に示すように、前記したヘッドホンユニット１を駆動するために、入力トランス３１と、成極電圧発生用の直流電源３２が備えられる。前記入力トランス３１の１次側巻線３１ａは、音声信号源３３に接続されている。また入力トランス３１の２次側巻線３１ｂには、中間タップ３１ｃが引き出されており、この中間タップ３１ｃには前記直流電源３２の負極端子が接続され、直流電源３２の正極端子は、前記振動板１１に接続されている。

また、前記入力トランス３１の２次側巻線３１ｂにおける一端部は、前記一方の固定極組立体２１Ｆの固定極２２に接続され、２次側巻線３１ｂにおける他端部は、前記他方の固定極組立体２１Ｒの固定極２２に接続されている。

前記直流電源３２は、前記振動板１１に対して、例えば５００Ｖ程度の成極電圧を印加する。また前記した音声信号源３３から入力トランス３１の１次側巻線３１ａに加えられる信号電圧は、２次側巻線３１ｂによって一方が正相で他方が逆相の関係にされて、前記固定極組立体２１Ｆ，２１Ｒにそれぞれ加えられる。

この構成により、振動板１１は両側の固定極組立体２１Ｆ，２１Ｒによるプッシュプル作用により駆動されて、前記音声信号源３３からの音声信号に基づいて振動し、音声波を再生する。
そして、振動板１１により再生される音声波は、前面側の固定極組立体２１Ｆにおける固定極２２に施された複数の貫通孔２２ａを介して使用者の耳に供給される。

図４は、前記した固定極２２と補強部材２３とによる固定極組立体２１の第１の製造方法を説明するものである。
図４（Ａ）に示す補強部材２３は、図３に基づいて説明したとおり、厚さ寸法が均一に形成された金属素材により構成され、その厚さ方向に複数の開口部が形成されている。
この補強部材２３は、図４（Ｂ）に示すように中央部が曲面状に突出した例えばプレス金型２５を利用して、補強部材２３の一方の面より応力を加えることで、前記補強部材２５の中央部を凹ませる加工が行われる（第１工程）。
この場合、図には示されていないが、図４（Ｂ）に示す補強部材２３の下側には、凹曲面を備えたプレス金型を配置することで、プレス加工の効率を高めることができる。

図４（Ｃ）は、中央部を凹ませることにより凹曲部２３ｃを形成した補強部材２３に対して、中央部が凹んだ面に接着剤２６を塗布する状態（第２工程）を示している。
続いて、図４（Ｄ）に示すように、接着剤２６が塗布された前記補強部材２３の前記凹曲部２３ｃに対して、複数の貫通孔２２ａが施された固定極２２が重ね合わされて、白抜きの矢印で示されたように、固定極２２の上面から荷重が加えられる。これにより、前記補強部材２３に前記固定極２２が貼着される（第３工程）。

この結果、図４（Ｅ）に示すように、薄い金属素材により形成された固定極２２には、補強部材２３に形成された前記凹曲部２３ｃに沿った凹曲面２２ｂが形成され、固定極組立体２１が得られる。

図５は、前記した固定極２２と補強部材２３とによる固定極組立体２１の第２の製造方法を説明するものである。
この第２の製造方法においては、前記した第１の製造方法において用いた補強部材２３よりも若干厚みのある補強部材２３が用いられ、その厚さ方向に複数の開口部が形成されている点については同様である。

この第２の製造方法においては、図５（Ｂ）に示すように、中央部が曲面状に突出した研磨治具２７が利用され、この研磨治具２７は矢印で示すように軸回転されるように構成されている。
そして、研磨治具２７は前記補強部材２３の一方の面に対して、応力を加えながら回転し、補強部材２３の一方の面を研磨する。これにより、補強部材２３には図５（Ｃ）に示すように、一方の面に凹曲部２３ｃが形成される（第１工程）。

その後の補強部材２３の中央部が凹んだ面に接着剤を塗布する第２工程と、補強部材２３の中央部が凹んだ面に対して、固定極２２を重ね合わせて荷重を加え、固定極２２を補強部材２３に貼着する第３工程については、図５（Ｃ）〜（Ｅ）に示されている。
これはすでに図４（Ｃ）〜（Ｅ）で説明した工程と同様であり、したがってその説明は省略する。

前記した製造方法によって得られる固定極組立体２１は、図１に基づいて説明したとおり、振動板１１の両側に固定極２２の凹曲面２２ｂが対峙するように配置されることで、コンデンサヘッドホンユニット１が形成される。

したがって、この発明に係るコンデンサヘッドホンユニットによると、固定極組立体の全体を薄く形成しつつ、固定極の振動を効果的に押さえることができる。また固定極組立体を薄く構成することができるので、固定極組立体と人体の耳との空間距離を確保することができ、十分な感電対策を施すことができるなど、前記した発明の効果の欄に記載したとおりの作用効果を得ることができる。

１ ヘッドホンユニット
１１ 振動板
１２ スペーサリング
２１Ｆ，２１Ｒ 固定極組立体
２２ 固定極
２２ａ 貫通孔
２２ｂ 凹曲面
２３ 補強部材
２３ａ，２３ｂ 開口部
２３ｃ 凹曲部
２５ プレス金型
２６ 接着剤
２７ 研磨治具
３１ 入力トランス
３１ａ １次側巻線
３１ｂ ２次側巻線
３１ｃ 中間タップ
３２ 直流電源
３３ 音声信号源

Claims (3)

1. 振動板と、前記振動板の両側にそれぞれ配置され複数の貫通孔が施された固定極とが備えられ、直流電源より前記振動板に成極電圧が印加されると共に、前記各固定極には音声信号源からの信号電圧が印加されるコンデンサヘッドホンユニットであって、
   前記振動板を中央にした各固定極の裏面側が、それぞれ凹曲部が施された補強部材に取り付けられることで、前記固定極に凹曲面を形成した固定極組立体が構成され、前記固定極組立体における固定極の前記凹曲面が、前記振動板にそれぞれ対向して配置されており、前記補強部材は金属素材により構成され、当該補強部材には、外周縁部を除いた中央部側の領域に、厚さ方向に貫通する複数の開口部が形成されていることを特徴とするコンデンサヘッドホンユニット。
2. 前記複数の開口部のうちの一の開口部が、前記補強部材の中央部に配置され、残りの開口部が、前記中央の開口部の外周に配置されていることを特徴とする請求項１に記載されたコンデンサヘッドホンユニット。
3. コンデンサヘッドホンユニットに用いられる固定極組立体の製造方法であって、
   厚さ寸法が均一に形成され、厚さ方向に貫通する複数の開口部が形成された補強部材の一方の面より応力を加えることで、もしくは応力を加えながら研磨することで、前記補強部材の中央部を凹ませる第１工程と、
   前記第１工程において中央部を凹ませた前記補強部材に対して、中央部が凹んだ面に接着剤を塗布する第２工程と、
   前記第２工程において接着剤が塗布された前記補強部材の中央部が凹んだ面に対して、複数の貫通孔が施された固定極を重ね合わせて荷重を加え、前記固定極を前記補強部材に貼着することで、前記固定極に凹曲面を形成させる第３工程と、
   が実行されることを特徴とする固定極組立体の製造方法。

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