JP4636726B2

JP4636726B2 - コンデンサマイクロホンの振動板およびその製造方法

Info

Publication number: JP4636726B2
Application number: JP2001127100A
Authority: JP
Inventors: 裕秋野; 進吾鈴木
Original assignee: Audio Technica KK
Current assignee: Audio Technica KK
Priority date: 2001-04-25
Filing date: 2001-04-25
Publication date: 2011-02-23
Anticipated expiration: 2021-04-25
Also published as: JP2002325298A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コンデンサマイクロホンの振動板およびその製造方法に関し、さらに詳しく言えば、低域再生限界を伸ばすことができる特に小口径のマイクロホンユニットに好適な振動板に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンデンサマイクロホンにおいては、音声などによる振動板の振動をその背面側に設けられた背極板により静電容量変化として捕らえ、その静電容量変化を電気信号として出力する。
【０００３】
一般的に、振動板には、膜厚が２〜４μｍのポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）などの熱可塑性樹脂からなる薄膜フィルムが用いられ、支持リングに取り付けた状態でマイクロホンユニットの背極板と対向するように配置される。通常、その間隔は２５〜５０μｍ程度に設定される。
【０００４】
エレクトレット型においては、背極板に成極電圧が存在するため、振動板はその電界の吸引力によって背極板側に引き寄せられる。通常、成極電圧は背極板に対して均一に印加されるため、振動板はその中央部分が頂点となるようなカーブを描いて背極板側に接近し、最悪の場合には中央部分が背極板に接触し、故障に至ることがある。
【０００５】
そこで、従来の一般的なコンデンサマイクロホンにおいては、振動板に背極板側からの静電吸引力に打ち勝つような張力を与えて支持リングに張設するようにしている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、これによると振動板のスチフネスが高くなり、これに伴なって低域再生限界が犠牲になる。これはマイクロホンユニットが小口径になるほど顕著で、特に単一指向性コンデンサマイクロホンの課題となっていた。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、背極板に対する吸着安定度が高く、その分低域再生限界を伸ばすことができる特に小口径のマイクロホンユニットに好適な振動板とその製造方法を提供することにある。また、本発明によれば、小口径でありながら大口径なみの低域再生限界を有する単一指向性マイクロホンが得られる。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、支持リングに取り付けられた状態で、マイクロホンユニットの背極板と所定の間隔をもって対向的に配置される熱可塑性樹脂のフィルムからなるコンデンサマイクロホンの振動板において、上記フィルムの全体が微細な波状に形成されているとともに、上記フィルムの上記支持リングの内周に沿った周縁部に、上記背極板の反対側に向けて突出する凸部が形成されており、上記凸部により上記フィルムに、上記フィルムの自由状態で目視可能であり、上記背極板側から作用する静電吸引力により解消され目視不能となる弛みが与えられていることを特徴としている。
【０００９】
このように、背極板と組み合わされたときに吸引される分の変位をあらかじめ振動板に与えておくことにより、低域再生限界を伸ばすことができる。また、全体的に感度も向上するため、Ｓ／Ｎ比も改善される。
【００１１】
本発明において、上記凸部は、上記支持リングの内周に沿って環状に形成されてもよいし、上記凸部の複数個を、上記支持リングの内周に沿って所定の間隔で点在させてもよい。
【００１２】
また、本発明による製造方法は、振動板素材としての熱可塑性樹脂フィルムを所定の加熱温度下で微細な凹凸を有する第１成形型に押し付けた後冷却して、上記フィルム全体に微細な波を付与する第１工程と、上記第１工程で得られたフィルムに所定の張力を与えて支持リングに取り付ける第２工程と、上記支持リングの内周に沿った部分に負圧吸引孔を有する第２成形型上に、上記支持リングに取り付けられたフィルムを載置し、上記第１工程よりも低い加熱温度下で上記第２成形型を負圧として上記負圧吸引孔内にフィルムの一部を引き込んで変形させた後冷却して、上記フィルムの上記支持リングの内周に沿った周縁部に凸部を形成して上記フィルムに、上記フィルムの自由状態で目視可能であり、上記背極板側から作用する静電吸引力により解消され目視不能となる弛みを与える第３工程とを備えていることを特徴としている。
【００１３】
なお、上記第３工程後に、いわゆるエージング工程として、上記フィルムを自由状態として上記第３工程よりもさらに低い加熱温度で所定時間加熱した後冷却する第４工程をさらに実施することが好ましい。
【００１４】
また、本発明の範囲には、上記の凸部が形成された振動板を備えている単一指向性コンデンサマイクロホンも含まれる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。まず、図１を参照して、単一指向性コンデンサマイクロホンに用いられるマイクロホンユニット１０の基本的な構成を説明する。
【００１６】
このマイクロホンユニット１０は、振動板１１と背極板２１とを備えている。振動板１１は支持リング１２に取り付けられた状態でスペーサ１３を介して背極板２１と対向的に配置されている。
【００１７】
背極板２１は、電気絶縁材からなる円筒状のハウジング２２内に収納されており、その上面にはＦ．Ｅ．Ｐなどの誘電体２３が圧着されている。背極板２１の裏面側には導電性を有するコネクタ板２４が密着するように配置されている。背極板２１およびコネクタ板２４には、音通路としての透孔２５，２６がそれぞれ穿設されている。
【００１８】
コネクタ板２４の下部に形成されているハウジング２２の凹部２７内には、ＦＥＴなどからなるインピーダンス変換器２８が収納されており、その一方のリード端子がコネクタ板２４にハンダ付けされている。ハウジング２２の底部にも音響抵抗材２９を有する音通路としての透孔が形成されている。
【００１９】
図２（ａ）に上記マイクロホンユニット１０に用いられている振動板１１の模式的な平面図を示し、図２（ｂ）にその断面図を示す。これによると、振動板１１はその全体が微細な凹凸からなる波状に形成されている。図２（ａ）の鎖線は、後述する網目状の成形型により付けられた微細な波部分１１１を誇張し拡大して示している。
【００２０】
また、振動板１１の支持リング１２の内周に沿った周辺部には複数の凸部１１２が等間隔で形成されている。凸部１１２の突出方向は、背極板２１の反対側である。この凸部１１２により、振動板１１に弛みが与えられている。
【００２１】
この弛みは、振動板１１が自由な状態のとき目視可能な程度であることが好ましく、図２（ａ）にその弛み部分１１３を実線で示し、図２（ｂ）に弛み部分１１３を大きな波として示す。すなわち、振動板１１は微細な波部分１１１と大きな波からなる弛み部分１１３とを備えている。
【００２２】
図３（ａ）に成極電圧が印加された背極板２１と対向させた（組み合わせた）ときの振動板１１の模式的な平面図を示し、図３（ｂ）にその断面図を示す。この図からは振動板１１に付けられた弛み１１３が消えている。
【００２３】
すなわち、振動板１１に付けられた弛み１１３は、背極板２１から作用する静電吸着力により振動板１１が背極板２１側に引き寄せられた状態で解消され目視できなくなる程度の弛みであることが好ましい。
【００２４】
図４に、微細な凹凸からなる波が付けられた振動板１１を得るための成形装置の一例を示す。この成形装置４０は、下部基台４１上に設けられた冷却手段４１１を有し、冷却手段４１１上にはバネ４２により成形型４３が昇降可能に支持されている。成形型４３の裏面には加熱手段４３１が取り付けられている。
【００２５】
下部基台４１と対向する上部基台４４側には、エアシリンダ４４１により成形型４３に対して昇降する加圧ポット４５が設けられている。加圧ポット４５は、下面が開放されており、その下端にはＯリング４５１が取り付けられている。
【００２６】
次に、本発明による振動板の製造方法の一例を説明する。まず、第１成形装置４０の成形型４３上に細かいメッシュ番手を有する凹凸形成部材４６を配置し、その上に振動板素材１１ａを配置する。この例では、凹凸形成部材４６にＮＢＣ工業社製の♯５０８ナイロンメッシュを用い、振動板素材１１ａには２μｍ厚で片面に金を真空蒸着したＰＰＳフィルム用い、金蒸着面を上にしてナイロンメッシュ上に配置した。
【００２７】
次に、加熱手段４３１により成形型４３を加熱し所定温度に達した時点で、加圧ポット４５を下降させ成形型４３に対して加圧空気を供給する。ＰＰＳフィルムの場合、加熱温度は約２２０℃，加熱時間は６０分程度が好ましい。
【００２８】
加熱終了後、加圧ポット４５をさらに下降させて、成形型４３を冷却手段４１１に当接させて所定時間冷却し、加圧ポット４５を上昇させて振動板素材１１ａを取り出す。これにより、微細な凹凸からなる波が付けられた振動板素材１１ａが得られる。
【００２９】
そして、図５に示すように、振動板素材１１ａを支持リング１２に所定の張力を付与して接着する。この例において、支持リング１２は外径７．６ｍｍ，内径５．６ｍｍである。また、接着剤は２液のエポキシ系接着剤を用いた。
【００３０】
次に、支持リング１２に接着固定された振動板素材１１ａに凸部１１２を形成する。これには図６に示す成形型６０を用いる。図６（ａ）は成形型６０の模式的平面図で、図６（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。また、図７に凸部成形時の断面図を示す。
【００３１】
これらの図を併せて参照して、この成形型６０は、振動板載置面６１と支持リング載置面６２とを備えている。振動板載置面６１の外径は、支持リング１２の内径とほぼ同一で、振動板載置面６１の周縁には図示しないバキュームポンプなどの負圧源に接続される複数の負圧吸引孔６１１が等間隔で穿設されている。
【００３２】
支持リング載置面６２は、振動板載置面６１の外側で振動板載置面６１よりも支持リング１２の厚さ分だけ低い位置において、振動板載置面６１に対して同心状に形成されている。
【００３３】
なお、図示されていないが、成形型６０には上記成形装置４０と同じく振動板の加熱手段および冷却手段が設けられている。その加熱手段および冷却手段は、成形型６０内に組み込まれていてもよいし、外付けであってもよい。
【００３４】
成形にあたっては、図７に示すように、振動板素材１１ａを上側にして支持リング１２を支持リング載置面６２上に載置する。そして、加熱手段により振動板素材１１ａを所定温度にまで加熱した後、負圧源により負圧吸引孔６１１内を負圧とする。
【００３５】
これにより、負圧吸引孔６１１に対応する振動板素材１１ａの一部分が負圧吸引孔６１１内に引き込まれ、振動板素材１１ａの支持リング１２の内径に沿った周縁に図２に示した凸部１１２が形成される。
【００３６】
そして、その後に加熱から冷却に切り換えることにより、凸部１１２の形状がパーマネントされ、図２に示した微細な波部分１１１と大きな波からなる弛み部分１１３とを備えた振動板１１が得られる。
【００３７】
この成形型６０での加熱温度は、上記成形装置４０にて形成された微細な凹凸からなる波部分１１１を壊さないようにするため、上記成形装置４０おける加熱温度よりも低く設定され、この例では、加熱温度約１２０℃，加熱時間２時間とした。
【００３８】
この例においては、振動板１１を成形型６０から取り出した後、振動板１１を自由な状態、すなわちコンデンサユニット１０に組み込む前に、成形型６０での加熱温度（約１２０℃）よりもさらに低い温度である７０℃で、約２時間加熱した後、冷却してエージング処理を行った。
【００３９】
なお、この実施形態では、複数の凸部１１２を支持リング１２の内周に沿って等間隔に配置しているが、凸部１１２を一連のものとして支持リング１２の内周に沿って環状に形成してもよい。
【００４０】
図８に本発明による振動板を備えた口径８．４ｍｍの単一指向性コンデンサマイクロホンの周波数応答特性グラフを示し、図９に比較例として平坦な振動板を備えた同口径の従来の単一指向性コンデンサマイクロホンの周波数応答特性グラフを示する。いずれも、ａは音源に対して０゜のときのものであり、ｂは音源に対して１８０゜のときのものである。
【００４１】
これらのグラフから分かるように、従来例では低域再生限界が約１００Ｈｚ付近にとどまっているのに対して、本発明例の場合には低域再生特性は約５０Ｈｚ付近に至るまでほぼフラットである。これは、従来の口径１２ｍｍの単一指向性マイクロホンユニットの低域再生限界とほぼ同等である。
【００４２】
また、本発明例の場合には振動板の吸着安定度が高いため、Ｓ／Ｎ比も従来の口径１２ｍｍの単一指向性マイクロホンユニットに近い性能が得られる。このように、本発明は特に小口径の単一指向性マイクロホンユニットに好適である。
【００４３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、振動板の全体に微細な波を形成するとともに、支持リングの内周に沿った周縁部に、背極板の反対側に向けて突出する凸部を形成して振動板にあらかじめ弛みを持たせるようにしたことにより、背極板に対する吸着安定度が高く、その分、低域再生限界を伸ばすことができる。本発明は、特に小口径の単一指向性マイクロホンユニットに好適である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の振動板を備えた単一指向性マイクロホンの内部構造を示す断面図。
【図２】本発明の実施形態に係る振動板の自由状態時における平面図および断面図。
【図３】本発明の実施形態に係る振動板を背極板と組み合わせたときの平面図および断面図。
【図４】本発明の振動板に微細な波をつける成形装置を一部切り欠いて示す正面図。
【図５】上記成形装置により得られた振動板を支持リングに取り付けた状態を示す平面図。
【図６】本発明の振動板に凸部を付ける成形型の平面図および断面図。
【図７】上記成形型による凸部成形状態を示す断面図。
【図８】本発明に係る単一指向性コンデンサマイクロホンの周波数応答特性グラフ。
【図９】従来の単一指向性コンデンサマイクロホンの周波数応答特性グラフ。
【符号の説明】
１０単一指向性コンデンサマイクロホン
１１振動板
１１ａ振動板素材
１１１微細な波
１１２凸部
１１３弛み
１２支持リング
２１背極板
２２ハウジング
２４コネクタ板
２８インピーダンス
４０成形装置
４３成形型
４５加圧ポット
４６凹凸形成部材
６０成形型
６１振動板載置面
６１１負圧吸引孔
６２支持リング載置面

Claims

支持リングに取り付けられた状態で、マイクロホンユニットの背極板と所定の間隔をもって対向的に配置される熱可塑性樹脂のフィルムからなるコンデンサマイクロホンの振動板において、
上記フィルムの全体が微細な波状に形成されているとともに、上記フィルムの上記支持リングの内周に沿った周縁部に、上記背極板の反対側に向けて突出する凸部が形成されており、上記凸部により上記フィルムに、上記フィルムの自由状態で目視可能であり、上記背極板側から作用する静電吸引力により解消され目視不能となる弛みが与えられていることを特徴とするコンデンサマイクロホンの振動板。
上記凸部が上記支持リングの内周に沿って環状に形成されている請求項１に記載のコンデンサマイクロホンの振動板。
上記凸部の複数個が、上記支持リングの内周に沿って所定の間隔で点在されている請求項１に記載のコンデンサマイクロホンの振動板。
請求項１ないし３のいずれか１項に記載された振動板を備えている単一指向性コンデンサマイクロホン。
振動板素材としての熱可塑性樹脂フィルムを所定の加熱温度下で微細な凹凸を有する第１成形型に押し付けた後冷却して、上記フィルム全体に微細な波を付与する第１工程と、上記第１工程で得られたフィルムに所定の張力を与えて支持リングに取り付ける第２工程と、上記支持リングの内周に沿った部分に負圧吸引孔を有する第２成形型上に、上記支持リングに取り付けられたフィルムを載置し、上記第１工程よりも低い加熱温度下で上記第２成形型を負圧として上記負圧吸引孔内にフィルムの一部を引き込んで変形させた後冷却して、上記フィルムの上記支持リングの内周に沿った周縁部に凸部を形成して上記フィルムに、上記フィルムの自由状態で目視可能であり、上記背極板側から作用する静電吸引力により解消され目視不能となる弛みを与える第３工程とを備えていることを特徴とするコンデンサマイクロホンの振動板の製造方法。
上記第３工程後に、上記フィルムを自由状態として上記第３工程よりもさらに低い加熱温度で所定時間加熱した後冷却する第４工程をさらに備えている請求項５に記載のコンデンサマイクロホンの振動板の製造方法。