JPH0738760B2 - マイクロフォン製作方法及びマイクロフォン構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はダイナミック型即ち可動コイル型マイクロフォ
ン及びこれを作る方法に関するものである。

［従来の技術］ このようなマイクロフォンでは、アルニコ（AlNiCo）磁
石構造と小さい面積即ち小直径のダイヤフラムとを使う
のが慣例である。小面積のダイヤフラムはダイヤフラム
とこれに取付けられているボイスコイルとの両者の質量
が小さいことを意味し、それゆえマイクロフォンは“に
せ”の雑音を生ずる取扱い又は衝撃に比較的敏感でない
から有利である。同時に小直径のボイスコイルは、自己
消磁のきびしく効果を防ぐため高さ−直径比の高いこと
（即ち円筒型）を必要とするアルニコ磁石と両立する。
不都合にも、アルニコ磁石設計は又ボイスコイル隙間内
の磁束密度が低く、従ってこれら伝統的マイクロフォン
は、例えば「コンデンサ」型設計など最近のマイクロフ
ォンと比べて音響的感度において劣る。音響的感度を改
善するためアルニコ磁石の直径を増大したくとも、磁石
とそれゆえマイクロフォン寸法との増大に払われる不利
益は、ダイヤフラムとボイスコイルとの両者の寸法増加
のための質量増加に払われる不利益は言うまでもなく、
その上ダイヤフラムの直径増加に対し強化又はうめ合せ
をする必要のための質量増加に払われる不利益が加わ
り、取り組みを実施不可能にする。

［発明が解決しようとする課題］ それゆえ、ダイヤフラムと磁力的回路設計との両者の特
徴は、相互関係して働き、これらの音響的感度の改善と
その取扱い又は衝撃感度の減小とに関する限り、ダイナ
ミックマイクロフォンの効能内で互いに相入れない部品
が無ければ相互に両立しないことがわかる。マイクロフ
ォンダイヤフラムの主機能は、音響的圧力波のための受
容体として働くこと及びこれら波を取付けられている変
換量、この場合その磁力空気隙間内のボイスコイル内で
物理的力又は運動に変換することである。ダイヤフラム
はその主面内で十分な強度を持ち、それゆえピストンと
して働らかねばならず、他方では、その主面に直角の方
向にダイヤフラムの縁を支えるのに使われる装置が、こ
の直角方向にダイヤフラムを容易に動かすことの出来る
よう出来るだけ従順でなければならない。同時に、ダイ
ヤフラムとその縁の装架体とは、ボイスコイルの半径方
向の運動を防ぐため、及び空気隙間の軸線内にその運動
を抑制するため半径方向に比較的剛くなければならな
い。又ダイヤフラムとその縁の装架体とは、音波の周波
数と振幅とが処理される時に、コイルをその中間位置に
軸線方向に戻すよう十分に弾性が無ければならず、当然
全運動装置の全質量に対し考慮が持たれる。

もし金属網の層を使ったダイヤフラム積層体の使用を意
味する組立技術が、コイン型（即ち、直径−高さの比が
高い）を持つネオジウム−鉄−硼素磁石と、磁石を受け
る直径を持つボイスコイルとの使用が組合わされるなら
ば、音響的感度が増し、衝撃又は取扱い感度が低い改善
されたダイナミックマイクロフォンを作ることが可能で
あることが見出された。

それゆえ、本発明の目的は、コイン型のネオジウム−鉄
−硼素磁石と、この磁石を受ける大きい内径のボイスコ
イル及び金属網の層により強化された低質量のダイヤフ
ラムとを関連して使った改善されたダイナミックマイク
ロフォンを提供することである。

［課題を解決するための手段］ 本発明では、半切円環体により取囲まれたダイヤフラム
積層体のドーム型層の構成要素として薄い金属ワイヤ網
を組入れ、大直径で高さの低いボイスコイルを担持する
薄い金属ワイヤ網の層を組入れた多層のドーム型中心部
分を持つダイヤフラムと協力するコイン型又はウエファ
状永久磁石を使った改善されたダイナミックマイクロフ
ォンが得られ、ボイスコイルの直径−高さの比は少なく
とも10:1である。

又、少なくとも7:1の直径−高さ比を持つネオジウム−
鉄−硼素永久磁石を、磁石のものより僅かに大きい直径
のボイスコイルと組合わせて使った改善されたダイナミ
ックマイクロフォンが得られ、ボイスコイルを担持する
ダイヤフラムの中心部分は、中に薄い金属ワイヤの網の
層が組入れられているドーム型で強化されている。

さらにドーム型がダイヤフラムの全面積の約40％を囲ん
でいる直前の目的による改善されたダイナミックマイク
ロフォンを得られた。

［作用］ 本発明に係わるマイクロフォンの製作は、乾燥により一
面に噴射されたプラスチック接着材（例えば3Mから入手
可能の「スコッチ−グリップ1099−Ｌニトリルゴムベー
ス接着材」など）を持つ合成樹脂の薄いフィルムである
予備積層体と、乾燥した接着材と対面接触する薄い金属
ワイヤ網のシートとを形成する工程を有し、網は薄いフ
ィルムをワイヤ網に塗布された接着材と熱でアイロン掛
けすることにより先ず付着する。この予備積層体は打抜
きにより円形の中心当て物に切断され、中心当ての各々
は熱によらずに部分的に最終型に塑性変形される。より
大きい円形本体は合成樹脂材料の別々の薄いフィルムか
ら打抜かれる。部分的に変形した当て物はより大きい円
形本体のその中心に正しく位置決めが出来るよう働く。
結果として多層の本体が生じ、その中で部分的に変形し
た中心当て物の網側が大きい円形本体の中心に係合す
る。多層本体は次に下方の雄ダイと上方の雌ダイとの間
で熱と圧力とを受け、熱及び塑性変形により最終のダイ
ヤフラム形状を形成し、一方接着材は網を通して侵入
し、これを硬化し中心当て物の合成樹脂をより大きい円
形本体の合成樹脂層と一緒に接着する（網を侵入し捕捉
接着しながら）。

ボイスコイルは多層形に巻かれ、この形状の中でこのワ
イヤ上のポリビニールブチラールにより接着される。ボ
イスコイルの直径は円形当て物の直径より僅かに小さ
い。ボイスコイルは偶数層のコイルとして巻かれて、コ
イル線の相対端の２つの導線はコイル高さの同じ端部に
あり、それゆえ網により接触する面と反対の面に近くこ
れに向けて置かれ、通常のように出力回路に最終結合す
るため半径方向外方に自由に延びる。しかし、細い導線
はより大きい円形本体の周緑部に、これを、ボイスコイ
ルが所定位置に接着されたあと、これらが所定位置に半
田付けされる前にしっかり固定するよう局所的に接着す
るのがよい。

［実施例］ 第１図を参照すれば、ダイヤフラムの最終形が見られる
が、図面では明示のため上に重なる中心当て物を省略し
てある。図示のように、完成ダイヤフラムは、これによ
りダイヤフラム組立体が装架される環状の外側取付け縁
フランジ10と半切円環体部分12と、取巻き断続して、上
向きに打出された溝16を持つ断続して凹んだリング領域
14と、最後に中心のドーム型部分18とを持っている。上
記のように、大きい円形本体が作り出される薄いフィル
ムは、合成樹脂材料、なるべくゼネラル．エレクトリッ
ク社から入手出来るULTEM1000（未修正）から処理され
た、優れた抗張力と撓み強度とを持つポリエーテルイミ
ドが好ましい。薄いフィルムは厚さ約0.012mm（0.0005
インチ）、で図示の形状に熱及び圧力下で引出されたも
のが好ましい。領域10,14,16,18は圧力の主力を担持
し、それゆえ最大限に引出される。第１図には中心当て
物とボイスコイルとは図示されていないが、前者は中心
のドーム部分18の上に置かれ、後者は中断され凹んだリ
ング領域14と同心ですぐ下にある。ボイスコイルからの
２つの導線は線20として示され、これらはこれがダイヤ
フラムの下に置かれる領域では点線で、ダイヤフラムを
越えて突出する所では実線で示される。ボイスコイルを
ダイヤフラム組立体（第３図参照）の中断された下面22
に接着するのに使われる接着材は「ロクタイト」社から
入手出来、「プリブム403」として知られる瞬間接着材
が好ましい。

第２図、第３図を参照すれば、完成ダイヤフラム平面図
と、第２図に示されたものの断面図が示されている。前
記のように大きい円形本体は先ず小さい予備変形された
円形当て物の上の合致する位置に置かれる。この合致の
ため、小さい円形本体は先ず塑性変形され（圧力でだ
け）、それにより全体として溝16と中断領域14との形状
をとる。円形当て物は次に大きい円形部分と合致し、多
層の本体は雄、雌ダイの間で最終的に変形され、従って
第３図に示すようボイスコイル23が所定位置に接着され
る前に、第１図から第３図に示すよう最終型に変形され
る。

換言すれば、第２図に示すよう円形当て物（明示のため
第１図から省略されている）の周縁24は、溝16の及び断
続領域14の周辺と同心でそのすぐ外側に置かれる。最終
形に形成されたあと、中心当て物は、断続して凹んだ部
分14′と溝16′とを持ち、これらは第１図のドーム部本
体18と同時に一体に形成される円形当て物の一体化本体
18′のように、第１図に関してすでに述べた部分14,16
と合流し、同時に形成される。第３図ではドーム型中心
当て物18′とドーム型部分18とは、これらがこの時に一
体化されているから一つの厚さとして示されている。ボ
イスコイルを除くダイヤフラムはこの時容易に取扱うこ
とが出来、ボイスコイルは、中断された下面22上の所定
位置にこれと同心に接着することが出来、その導線20は
縁フランジ10の下面に接着される。

磁石組立体は第４図に示される。磁石はネオジウム−鉄
−硼素磁石34を受ける上部凹所32を持つ高導磁性鋼カッ
プ30と、高導磁性極片36とを有する。カップ30と極片36
とは1215鋼で作られる。環状の空気隙間38は小さい半径
方向の隙間［代表的に約1,143mm（0.045インチ）］を持
つようボイスコイル23を受け、代表的マイクロフォンで
はカップ凹所32の内径は約19.43mm（0.765インチ）であ
る。この代表的マイクロフォンに対し、磁石34は直径1
7.02mm（0.675インチ）、厚さ又は高さは2.54mm（0.100
インチ）、その上カップ30と極片36とには図示のように
中心貫通孔又は開口が設けられる。又ボイスコイルは４
層のコイル層内で銅線を約350回巻かれ、線の寸法はポ
リビニールブチラル接着材を持つAWG50番である。

第５図は組立てられたマイクロフォンを示している。磁
石組立体のカップ30はハウジング42の底部凹所40の中に
受けられ、張出し44に向けて底付けされる。カバー46は
内縁48を持ち、内縁は大きい円形本体周辺のフランジ10
をハウジング面50に向け、ハウジングカバーの上方の壁
52はダイヤフラムの運動に対し隙間を設け、且つ圧力波
をダイヤフラム上に当てることが出来るよう開口54のリ
ングが設けられる。釣合う位置で、ダイヤフラム組立体
はそのフランジ10の周辺で支持構造だけと係合し、それ
ゆえダイヤフラムはその面に直角の両方向に自由に撓
む。ハウジング42には半田付けのため、ボイスコイル導
線20を受ける一対の90°隔てられた垂直凹所56が設けら
れる。その他のハウジング部品は必要又は望ましいと考
えられるように設けられる。第６図はハウジング42の平
面図である。

マイクロフォンの説明を完了するため、第７図には中心
の当て物が打抜き又は切出される予備積層体の詳細を分
解して示してある。図示のように予備積層体は合成樹脂
材料ULTEM1000の薄いフィルム60と、スプレイ塗布の接
着材「SCOTCH−GRIP−1099−Ｌ」［約0.025mm（0.001イ
ンチ）］62とで構成されている。最後に、金属ワイヤ網
材料は64で示されている。この材料は直径0.03mm（0.00
12インチ）の50メッシュステンレス鋼の網であり、スイ
ス国のテクコ（TETKO）社から入手出来る静電シールド
に通常使われる幅1,016mm（40インチ）のものである。
前述のように、1099接着材が塗布され空気乾燥されたUL
TEM1000材料は網材料上でアイロン掛けされて、予備積
層体は合成樹脂材料に付着する。

寸法的に永久磁石の直径−高さの比は代表的に約7:1、
一方ボイスコイルのこの比は代表的に約10:1である。自
己消磁の前のネオジウム−鉄−硼素磁石に対し実際的下
方限界として磁石厚２は高さを2.54mm（0.100インチ）
にとれば、制御要因となり、磁石とボイスコイルとに対
し特定される比は、次の条件、即ちボイスコイルの内径
が磁石の外径より僅かに大［代表的に1.14mm（0.045イ
ンチ）］でなければならない事を考えて、ボイスコイル
の厚さ又は高さは磁石のものの約70％、即ち1,778mm
（0.07インチ）である条件に導かれる。

最後に、ここに特定された特定材料、ここに詳細に述べ
られた好適形状、寸法により、ワイヤ網強化の中心ドー
ムはダイヤフラム全面積の約40％であるべきことが言え
る。これが本発明の目的に合うための十分な強化を達成
し、一方最近のコンデンサ型マイクロフォン設計による
性能に競合するダイナミックマイクロフォンを得るため
の、ダイヤフラムとボイスコイルとの全質量を維持す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のダイヤフラムの平面図で、明示のため
中心の当て物は省略された図、第２図は第１図と似た図
面で中心の当て物を持つ図、第３図はボイスコイルが所
定位置に接着されている最終型のダイヤフラムの断面
図、第４図は磁石組立体の断面図、第５図は組立てられ
たマイクロフォンの断面図、第６図はハウジングの平面
図、第７図は中心当て物の分解詳細図である。 10……フランジ、12……部分、14……領域、14′……凹
部、16,16′……溝、18……ドーム部、18′……当て
物、20……線、22……下面、23……ボイスコイル、24…
…縁、30……カップ、32……凹所、34……磁石、36……
極片、38……隙間、40……凹所、42……ハウジング、44
……張出し、46……カバー、48……内縁、50……面、52
……壁、54……開口、56……凹所、60……フィルム、62
……接着材、64……金属網。

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ダイナミックマイクロフォンを製造する方
   法において、 高抗張力と撓み強度を持つ高強度で薄い合成樹脂シート
   材料のダイヤフラム本体を形成する本体形成工程と、 前記薄い合成樹脂材料と薄い金属ワイヤ網とを互いに対
   向させて、多層の中心部分を形成する中心部分形成工程
   と、 前記中心部分と前記ダイヤフラム本体の中心を一致させ
   て配設し、両者を変形させながら一体化し、前記中心部
   分の凹型側部上に前記ダイヤフラム本体を配設して、重
   量の強度に対する比が可能な限り大きいドーム状部を形
   成するドーム状形成工程とを有することを特徴とするマ
   イクロフォン制作方法。
2. 【請求項２】前記薄い金属ワイヤ網は前記ダイヤフラム
   本体と対面接触している請求項１記載のマイクロフォン
   製作方法。
3. 【請求項３】さらに前記一体化したダイヤフラムのドー
   ム状領域のものに対応する直径を持つボイスコイルを形
   成する工程と、前記ボイスコイルを前記本体の前記薄い
   合成樹脂材料に前記ドーム状領域を囲む関係で取付ける
   工程とを有する請求項２記載のマイクロフォン製作方
   法。
4. 【請求項４】永久磁石はネオジウム−鉄−硼素である請
   求項３記載のマイクロフォン製作方法。
5. 【請求項５】ダイナミックマイクロフォンを製作する方
   法において、 高い直径−高さ比を持つ永久磁石を形成する磁石形成工
   程と、 高抗張力と撓み強度を持つ高強度で薄い合成樹脂シート
   材料のダイヤフラム本体を形成する本体形成工程と、 前記薄い合成樹脂材料と薄い金属ワイヤ網とを互いに対
   向させて、多層の中心部分を形成する中心部分形成工程
   と、 前記中心部分と前記ダイヤフラム本体の中心を一致させ
   て配設し、両者を変形させながら一体化し、これらが前
   記ダイヤフラム本体の1/2より小さい面積の前記中心部
   分の凹型側部上に前記ダイヤフラム本体を配設して、重
   量の強度に対する比が可能な限り大きいドーム状部を形
   成するドーム状形成工程と、 前記永久磁石より大きい直径と直径−高さ比を持つボイ
   スコイルを形成するコイル形成工程と、 前記ボイスコイルを前記ドーム状領域に関しその凸型側
   部上で囲む関係に取付ける工程と、 前記ボイスコイルを前記磁石を囲むよう置く工程と、 前記ダイヤフラムの周辺を前記磁石に関し取付ける工程
   とから成るマイクロフォン製作方法。
6. 【請求項６】前記磁石はその大きい面上にＮ極とＳ極と
   を現わし、前記方法は、前記磁石を部分的に導磁性の高
   い材料で、前記ボイスコイルが部分的に受けられる空気
   隙間を残すよう包む工程を有する請求項５記載のマイク
   ロフォン製作方法。
7. 【請求項７】前記磁石の直径−高さ比は約7:1、前記ボ
   イスコイルの直径−高さ比は約10:1である請求項６記載
   のマイクロフォン製作方法。
8. 【請求項８】マイクロフォン構造において、 高抗張力と撓み強度を持つ高強度で薄い合成樹脂シート
   材料のダイヤフラム本体と、 前記薄い合成樹脂材料と薄い金属ワイヤ網とを互いに対
   向させて形成される多層の中心部分と、 前記中心部分と前記ダイヤフラム本体の中心とを一致さ
   せて配設し、両者が変形させながら一体化され、中心部
   分の凹型側部上にダイヤフラム本体が配設されて形成さ
   れ、重量の強度に対する比が可能な限り大きく、ダイヤ
   フラムが面に直角に振動自在なドーム状部と、 前記凹型側部上に取り付けられ、これを取り巻く環状の
   ボイスコイルと、 該ボイスコイル内に配設されるネオジウム−鉄−硼素合
   金からなる円板状の永久磁石とを有し、前記ボイスコイ
   ルはその厚さに比して格段に大きい内径を持ち、前記永
   久磁石の厚さは、前記ボイスコイルの厚さよりも大きく
   設定されていることを特徴とするマイクロフォン構造。
9. 【請求項９】前記中心部分により囲まれる面積は前記ダ
   イヤフラムの全面積の約40％である請求項８記載のマイ
   クロフォン構造。
10. 【請求項１０】前記磁石の直径−高さ比は少くとも7:1
    である請求項９記載のマイクロフォン構造。
11. 【請求項１１】前記ボイスコイルの直径−高さ比は約1
    0:1である請求項10記載のマイクロフォン構造。