JP6563262B2 - ダイナミックヘッドホンユニット及びその振動板の共振周波数設定方法 - Google Patents

Description

本発明は、ボイスコイルの振動によって振動板が駆動されるダイナミックヘッドホンユニット及びその振動板の共振周波数設定方法に関し、特に、組立後であっても振動板の共振周波数を設定可能なダイナミックヘッドホンユニット及びその振動板の共振周波数設定方法に関する。

例えば、特許文献１に開示されるように、ダイナミックヘッドホンの基本構造は、図６のように構成される。
図示するようにダイナミックヘッドホンは、振動板１０、磁気回路部２０、及びユニットフレーム３０を含む電気音響変換器としてのヘッドホンユニット２００を備える。
ヘッドホンユニット２００において、振動板１０は、センタードーム１１と、その周りに一体的に連設された弾性支持部としてのサブドーム１２とを有し、センタードーム１１とサブドーム１２との境界部分の裏面にはボイスコイル１３が取り付けられている。尚、振動板１０の前方には、この振動板１０を保護するための網状のプロテクタ４０が設けられている。

磁気回路部２０は、円盤状に形成された永久磁石２１と、カップ状に形成されたヨーク２２とを備える。永久磁石２１は厚さ方向に着磁され、ヨーク２２内に配置される。永久磁石２１上にはポールピース２３が設けられ、ポールピース２３とヨーク２２との間に磁気ギャップＧが形成される。

ユニットフレーム３０は円盤状に形成されていて、その中央部分で磁気回路部２０を支持する。振動板１０は、ボイスコイル１３が磁気ギャップＧ内で前後に振動し得るように、サブドーム１２の周縁がユニットフレーム３０に対して気密的に支持される。
ユニットフレーム３０の周囲には円環状のバッフル板３５が設けられ、バッフル板３５の後面側（反振動板側）にはヘッドホンハウジング４１が取り付け可能となっている。また、バッフル板３５の前面側（振動板側）の周囲にはイヤーパッド４２が取り付けられている。

また、ヘッドホンハウジング４１により、ユニットフレーム３０の背面側に所定容積の第１後部空気室Ａ１が形成される。また、サブドーム１２の周縁がユニットフレーム３０に対して気密的に支持されることから、振動板１０とユニットフレーム３０との間にも第２後部空気室Ａ２が形成される。
また、ユニットフレーム３０には、第１後部空気室Ａ１と第２後部空気室Ａ２とを連通する複数の開口部３１が穿設され、その各々に音響抵抗材３２が設けられている。
そして、この構成において、図示しない音声再生機器からボイスコイル１３に音声信号を電流として通電することにより振動板１０が振動して、スピーカとして動作することにより、ヘッドホンユニット２００から音声が放音される。

特開２０１０−１７８００６号公報

ところで、前記のようにヘッドホンハウジング４１を有するヘッドホンにあっては、例えば、ヘッドホン後部から音波を自由空間に放出する開放型と、ヘッドホン後部を囲んで音波を自由空間中に放出しない密閉型とがある。
前記開放型のダイナミックヘッドホンでは、振動板１０の共振周波数が低い質量制御方式が用いられ、密閉型のダイナミックヘッドホンでは、振動板の共振周波数を、取り扱う帯域の中心に設定する抵抗制御方式が用いられる。振動板１０の共振周波数は、振動板１０のスチフネスによって調整される。

従来、前記振動板１０は、例えばプラスチックフィルムを加圧加熱して作製され、振動板１０のスチフネスはフィルムの厚みとサブドーム部の曲率に依存する。このため、振動板１０のスチフネスをヘッドホンユニット２００の組立後には変更することができないという課題があった。
また、再生される楽音の低音域の音響出力と音質は振動板１０の共振周波数に依存する。このため、開放型と密閉型双方のヘッドホンに搭載が可能で、ヘッドホン組立後に振動板のスチフネスを可変することによって低音域の音響出力と音質が可変できることが望まれていた。

本発明は、前記した点に着目してなされたものであり、ボイスコイルの振動によって振動板が駆動されるダイナミックヘッドホンユニットにおいて、振動板のスチフネスを可変とすることにより振動板の共振周波数を設定可能なダイナミックヘッドホンユニット及びその振動板の共振周波数設定方法を提供することを目的とする。

前記した課題を解決するために、本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットは、センタードームとその周囲のサブドームとの間にボイスコイルが取り付けられた振動板と、前記ボイスコイルに対する磁気ギャップを形成する磁気回路部とが設けられ、前記ボイスコイルが前記磁気ギャップ内で振動可能に設けられたダイナミックヘッドホンユニットであって、前記サブドームは、後側サブドーム部と、前記後側サブドーム部の前側に配置された前側サブドーム部と、前記後側サブドーム部と前側サブドーム部との間に形成され所定の圧力に設定された空気室とを有し、前記空気室の圧力を可変とする圧力可変手段により、前記空気室を所定の圧力に設定することに特徴を有する。
尚、開放型のダイナミックヘッドホンユニットに適用する場合には、前記所定の圧力は大気圧に設定されていることが望ましい。
また、密封型のダイナミックヘッドホンユニットに適用する場合には、前記所定の圧力は大気圧を超える圧力に設定されていることが望ましい。
また、前記振動板と前記磁気回路部とを支持するユニットフレームと、前記ユニットフレームに形成され、前記空気室に連通する連通孔を備え、前記連通孔を通じて空気室を所定の圧力に設定することが望ましい。

このような構成によれば、サブドームに空気室を形成し、空気室内の圧力を変更することにより振動板のスチフネスが可変となされる。即ち、空気室内への加圧程度により、連続的に振動板の共振周波数を変化させることができるため、聴取者が好む低音域の音響出力と音質に調整することができる。
また、ヘッドホン組立後であっても、共振周波数を設定変更できるため、必要に応じて開放型のダイナミックヘッドホンに適したダイナミックヘッドホンユニットと密閉型のダイナミックヘッドホンに適したダイナミックヘッドホンユニットとのいずれかに切り換えることができる。

また、前記課題を解決するためになされたダイナミックヘッドホンユニットの振動板の共振周波数設定方法は、センタードームとその周囲のサブドームとの間にボイスコイルが取り付けられた振動板と、前記ボイスコイルに対する磁気ギャップを形成する磁気回路部とが設けられ、前記ボイスコイルが前記磁気ギャップ内で振動可能に設けられたダイナミックヘッドホンユニットの振動板の共振周波数設定方法であって、前記サブドームを、後側サブドーム部と、前記後側サブドーム部の前側に配置された前側サブドーム部と、前記後側サブドーム部と前側サブドーム部との間に形成された空気室とにより形成し、前記空気室内の圧力を変えて前記振動板のスチフネスを変化させ、前記振動板の共振周波数を設定することに特徴を有する。
尚、前記空気室内の圧力を変えて前記振動板のスチフネスを変化させる際、前記空気室に連通する連通孔を介して空気室内を加圧または減圧することが望ましい。

このような方法によれば、サブドームに空気室を形成し、空気室内の圧力を変更することにより振動板のスチフネスが可変となされる。即ち、空気室内への加圧程度により、連続的に振動板の共振周波数を変化させることができるため、聴取者が好む低音域の音響出力と音質に調整することができる。
また、ヘッドホン組立後であっても、共振周波数を設定変更できるため、必要に応じて開放型のダイナミックヘッドホンに適したダイナミックヘッドホンユニットと密閉型のダイナミックヘッドホンに適したダイナミックヘッドホンユニットとのいずれかに切り換えることができる。

ボイスコイルの振動によって振動板が駆動されるダイナミックヘッドホンユニットにおいて、振動板のスチフネスを可変とすることにより振動板の共振周波数を設定することができる。

図１は、本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットの断面図であって、開放型ヘッドホンに適用可能な状態を示す図である。 図２は、本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットの断面図であって、密閉型ヘッドホンに適用可能な状態を示す図である。 図３は、本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットの正面を示す平面図である。 図４は、本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットの背面を示す平面図である。 図５（ａ）〜（ｃ）は、振動板の組み付け方法を模式的に示す断面図である。 図６は、従来のダイナミックヘッドホンの断面図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１、図２は、本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットの断面図であって、図１は開放型ヘッドホンに適用される状態を示し、図２は密閉型ヘッドホンに適用される状態を示している。また、図３は本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットの平面図であり、図４は背面を示す平面図である。
尚、本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットにあっては、その磁気回路部分は、図６に示した構成と同様の構成を用いることができる。そのため、図１、図２において、図６の構成と共通可能な部材は同じ符号で示し、その詳細な説明は省略する。

ダイナミックヘッドホンユニット１は、図６に示した構成と略同様に、振動板１０、磁気回路部２０、及びユニットフレーム３０を含んでおり、図示しない音声再生機器からボイスコイル１３に音声信号を電流として通電することにより振動板１０が振動してスピーカとして動作し、ダイナミックヘッドホンユニット１から音声が放音されるようになっている。

ここで、前記振動板１０にあっては、ヘッドホンユニット１の組立後であっても、そのスチフネスが可変な構成となっている。
具体的に説明すると、振動板１０のサブドーム部１２は、図１、図２に示すように後側サブドーム部１２ａと、その前側に配置される前側サブドーム部１２ｂとにより構成され、前記後側サブドーム部１２ａと前側サブドーム部１２ｂとの間には空気室Ｓが形成されている。

また、ユニットフレーム３０の縁部には、図１乃至図４に示すように前記空気室Ｓに連通する連通孔４０が形成され、この連通孔４０を用いて空気室内Ｓを所定の圧力に設定する。すなわち、空気室内Ｓを加圧して大気圧を超える高圧とする、或いは減圧して大気圧にすることにより振動板１０のスチフネスを変えることが可能となっている。この連通孔４０を通して空気室内Ｓの圧力を加圧したり減圧したりして可変するために、圧力可変手段を用いる。具体的には、圧力可変手段として図示しないエアコンプレッサ（圧搾空気供給源）や空気入れポンプなどのエアポンプや注射器などを用いて、連通孔４０から空気を供給して圧力を可変する。尚、連通孔４０にバルブ等を設け、不用意に空気室内Ｓの空気が抜けない構成とすることが望ましい。

より具体的には、図１に示すように空気室内Ｓを大気圧にすることにより、振動板１０のスチフネスが低くなり、その共振周波数が低い値に設定される（振動板１０の変位が大きくなる）。これによりダイナミックヘッドホンユニット１を開放型のダイナミックヘッドホンに適用することができる。
また、図２に示すように空気室内Ｓを、大気圧を超える高圧力にすることにより、振動板１０のスチフネスが高くなり、その共振周波数が高い値に設定される（振動板１０の変位が小さくなる）。これによりダイナミックヘッドホンユニット１を密閉型のダイナミックヘッドホンに適用することができる。

また、図５（ａ）〜（ｃ）は、振動板１０の組み付け方法を模式的に示す断面図である。前記のようにサブドーム部１２に空気室Ｓを形成するには、先ず、図５（ａ）に示すように、センタードーム１１と後側サブドーム部１２ａとボイスコイル１３とを一体に形成し、これを磁気回路２０に組み付ける。
次いで、図５（ｂ）に示すように前側サブドーム部１２ｂのみを形成し、その縁部を接着剤により後側サブドーム部１２ａ側に接着し、図５（ｃ）に示すように空気室Ｓを有する振動板１０が完成する。

以上のように本発明に係る実施の形態によれば、サブドーム部１２に空気室Ｓを形成し、空気室Ｓ内の圧力を変更することにより振動板１０のスチフネスが可変となされる。即ち、空気室Ｓ内への加圧程度により、連続的に振動板１０の共振周波数を変化させることができるため、聴取者が好む低音域の音響出力と音質に調整することができる。
また、ヘッドホン組立後であっても、共振周波数を設定変更できるため、必要に応じて開放型のダイナミックヘッドホンに適したダイナミックヘッドホンユニット１と密閉型のダイナミックヘッドホンに適したダイナミックヘッドホンユニット１とのいずれかに切り換えることができる。

尚、前記実施の形態においては、空気室Ｓに連通する１つの連通孔４０を介して空気室Ｓ内を加圧または減圧するものとしたが、本発明にあっては、この構成に限定されるものではない。
例えば、空気室Ｓに連通する複数の連通孔４０を設けてもよいし、或いは、加熱・冷却により空気室Ｓ内の空気を膨張・収縮させ、内部圧力を変化させるように構成してもよい。

１ ダイナミックヘッドホンユニット
２ 押圧部材
１０ 振動板
１１ センタードーム
１２ サブドーム
１２ａ 後側サブドーム部
１２ｂ 前側サブドーム部
１３ ボイスコイル
２０ 磁気回路部
３１ 開口部
４０ 連通孔
Ｓ 空気室

Claims (8)

1. センタードームとその周囲のサブドームとの間にボイスコイルが取り付けられた振動板と、前記ボイスコイルに対する磁気ギャップを形成する磁気回路部とが設けられ、前記ボイスコイルが前記磁気ギャップ内で振動可能に設けられたダイナミックヘッドホンユニットであって、
   前記サブドームは、後側サブドーム部と、前記後側サブドーム部の前側に配置された前側サブドーム部と、前記後側サブドーム部と前側サブドーム部との間に形成され所定の圧力に設定された空気室とを有し、
   前記空気室の圧力を可変とする圧力可変手段により、前記空気室を所定の圧力に設定することを特徴とするダイナミックヘッドホンユニット。
2. 前記所定の圧力は大気圧に設定されていることを特徴とする請求項１に記載されたダイナミックヘッドホンユニット。
3. 前記所定の圧力は大気圧を超える圧力に設定されていることを特徴とする請求項１に記載されたダイナミックヘッドホンユニット。
4. 開放型のダイナミックヘッドホンユニットに適用したことを特徴とする請求項２に記載されたダイナミックヘッドホンユニット。
5. 密封型のダイナミックヘッドホンユニットに適用したことを特徴とする請求項３に記載されたダイナミックヘッドホンユニット。
6. 前記振動板と前記磁気回路部とを支持するユニットフレームと、
   前記ユニットフレームに形成され、前記空気室に連通する連通孔を備え、
   前記連通孔を通して空気室を所定の圧力に設定することを特徴とする請求項１に記載されたダイナミックヘッドホンユニット。
7. センタードームとその周囲のサブドームとの間にボイスコイルが取り付けられた振動板と、前記ボイスコイルに対する磁気ギャップを形成する磁気回路部とが設けられ、前記ボイスコイルが前記磁気ギャップ内で振動可能に設けられたダイナミックヘッドホンユニットの振動板の共振周波数設定方法であって、
   前記サブドームを、後側サブドーム部と、前記後側サブドーム部の前側に配置された前側サブドーム部と、前記後側サブドーム部と前側サブドーム部との間に形成された空気室とにより形成し、
   前記空気室内の圧力を変えて前記振動板のスチフネスを変化させ、
   前記振動板の共振周波数を設定することを特徴とするダイナミックヘッドホンユニットの振動板の共振周波数設定方法。
8. 前記空気室内の圧力を変えて前記振動板のスチフネスを変化させる際、
   前記空気室に連通する連通孔を介して空気室内を加圧または減圧することを特徴とする請求項７に記載されたダイナミックヘッドホンユニットの振動板の共振周波数設定方法。

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