(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板支持体に振動板を張設した振動板組立体と、スペーサを介して該振動板組立体に相対向して配置された固定極とを備えたコンデンサマイクロホンユニットであって、
前記振動板支持体は、その中央部が凹んだ凹状に形成され、
かつ、前記振動板支持体には、表裏面を貫通する複数の貫通孔により構成された、前記振動板を振動可能に張設する開口部が形成され、
前記振動板が、前記振動板支持体の前記中央部が凹んだ面に貼着されることにより、中央部が凹んだ凹曲面をなした状態で前記振動板支持体に張設されると共に、該凹曲面が前記固定極に相対向して配置されることを特徴とするコンデンサマイクロホンユニット。
【請求項２】
前記複数の貫通孔のうちの一の貫通孔が、前記振動板支持体の中央に配置され、残りの貫通孔が該中央の貫通孔の外周囲に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のコンデンサマイクロホンユニット。
【請求項３】
コンデンサマイクロホンに用いられる振動板組立体の製造方法であって、
定盤の上に、厚さ寸法が均一な板状に形成され且つその表裏面を貫通した開口部を有する振動板支持体をセットし、当該振動板支持体の中央部に応力を加えながら研磨して、該振動板支持体の中央部を凹ませる第１工程と、
治具の上に、金属蒸着膜を有する樹脂フィルムにより形成された振動板を載置すると共に、前記第１工程により得られた中央部が凹んだ振動板支持体の一方面に接着剤を塗布して該振動板に当該接着剤が塗布された一方面を当接させると共に、該振動板支持体の他方面から、該振動板支持体及び振動板の中央部に荷重を加えて所定時間経過するまで押さえる第２工程と、
前記所定時間経過後に、前記振動板支持体の外径からはみ出した振動板を切断し、前記振動板支持体に前記振動板が張設された振動板組立体を取り出す第３工程と、を有することを特徴とする振動板組立体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンデンサマイクロホンユニット及びコンデンサマイクロホンの振動板組立体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から知られているコンデンサマイクロホンは、図７に示すように、金属製の振動板支持体１３Ａに振動板１２を所定の張力をもって張設してなる振動板組立体１００と、固定極（固定電極）２０と、スペーサリング（スペーサ）３０とを有するコンデンサマイクロホンユニットを備えている。
また、前記コンデンサマイクロホンユニットでは、振動板組立体１０の振動板１２と、固定極２０とがスペーサリング３０を介して相対向して配置されている。
【０００３】
また、上記の振動板支持体１３Ａには、環状に形成された支持リングが用いられ、振動板１２は所定のテンションがかけられた状態でその周縁部分が接着材により前記支持リングに貼り付けられている。
そして、上記のように振動板支持体１３Ａに貼り付けられた振動板１２は、振動板支持体１３Ａの内側の領域が有効振動部分（固定極２０との間では有効静電容量部分）として動作するようになっている。
【０００４】
ところで、上記のコンデンサマイクロホンは、振動板１２と固定極２０との間の成極電圧を大きく（高く）することにより、高い感度が得られる構造になっている。
しかしながら、振動板１２には固定極２０との間で静電吸引力（成極電圧の大きさに応じて大きくなる静電吸引力）が作用する。そのため、振動板１２と固定極２０との間に所定以上の成極電圧がかかると、図８に示すように、静電吸引力により振動板１２が固定極２０側に吸い寄せられて接触し、コンデンサマイクロホンが動作しなくなるという課題を有している。特に、張力が弱い振動板１２の中央部が固定極２０側に吸い寄せられて接触していた。なお、図８では、説明の便宜上、スペーサリング３０を省略している。
【０００５】
そして、上記の課題を解決するコンデンサマイクロホンユニットの構成が、特許文献１に提案されている。
具体的には、特許文献１のコンデンサマイクロホンユニットは、図９に示すように、振動板１２を張設する振動板支持体１３Ｂを複数の開口部１３Ｂ１を備えた構成になすことにより、振動板１２の振動張力を高めている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−６０３７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上述した特許文献１のように、振動板支持体１３Ｂに複数の開口部１３Ｂ１を設けて振動板１２の振動張力を高めても、高い感度を必要とする狭指向性のコンデンサマイクロホンで発生する静電吸引力に十分に対抗できず、振動板１２が固定極２０に吸い寄せられて接触することがあった（図１０参照）。
なお、音響管を用いる狭指向性のコンデンサマイクロホンでは、成極電圧が６００Ｖ程度であるため、上記の静電吸引力は大きなものになっていた。
すなわち、特許文献１に記載されたコンデンサマイクロホンユニットは、成極電圧が高い狭指向性のコンデンサマイクロホンに用いられた場合に、静電吸引力により、振動板１２の中央部（張力が小さい中央部）が固定極２０側に吸い寄せられ接触（吸着）することがあるという技術的課題を有している。
【０００８】
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、成極電圧を高くしても、振動板が固定極に吸着しない振動板組立体を有するコンデンサマイクロホンユニットを提供することにある。
また、本発明の目的は、成極電圧を高くしても、振動板が固定極に吸着しない振動板組立体の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するためになされた本発明は、振動板支持体に振動板を張設した振動板組立体と、スペーサを介して該振動板組立体に相対向して配置された固定極とを備えたコンデンサマイクロホンユニットであって、前記振動板支持体は、その中央部が凹んだ凹状に形成され、かつ、前記振動板支持体には、表裏面を貫通する複数の貫通孔により構成された、前記振動板を振動可能に張設する開口部が形成され、前記振動板が、前記振動板支持体の前記中央部が凹んだ面に貼着されることにより、中央部が凹んだ凹曲面をなした状態で前記振動板支持体に張設されると共に、該凹曲面が前記固定極に相対向して配置されることを特徴としている。
【００１０】
上記の構成により、振動板の中央部を固定極から離すことができる（振動板の中央部と固定極との間隔を大きくなすことができる）。
そして、上記のように、振動板の中央部と、固定極との間隔を大きくなす構成を採用したのは以下の理由による。
すなわち、本願発明者が、「吸着に対する安定度（振動板がどの程度固定極に吸着されずに所定性能（感度）で動作するかを示す値）が上記間隔の３乗に比例し、成極電圧の２乗に反比例する点」に着目し、上記間隔を大きくすることが、固定極に振動板が吸着することの防止に効果的であることを見出したためである。
なお、安定度の値が所定範囲より大きいとマイクロホンの性能（感度）が低下し、当該所定範囲より小さいと固定極に振動板が吸着するようになっている。
そのため、本発明のコンデンサマイクロホンユニットによれば、振動板と固定極との間に高い成極電圧が印加された場合においても、固定極に振動板が吸着することを防止することができる。
そのため、本発明のコンデンサマイクロホンユニットを搭載することにより、高い感度が要求されるコンデンサマイクロホンの故障を防止することができる。
【００１１】
また、前記振動板支持体は、その中央部が凹んだ板状に形成され、前記開口部は、前記板状の表裏面を貫通する複数の貫通孔により構成されていることが望ましい。
また、前記複数の貫通孔のうちの一の貫通孔が、前記振動板支持体の中央に配置され、残りの貫通孔が該中央の貫通孔の外周囲に配置されていることが望ましい。
【００１２】
上記のように、前記振動板支持体の中央部が凹んだ構成を採用することにより、振動板の中央部が凹んだ凹曲面をなした状態で、該振動板を張設することができる。
また、複数の貫通孔により構成された開口部を設けることにより、振動板を部分的に振動可能に張設できるようになり、その結果、振動板の振動張力を高めることができる。
【００１３】
また、上記課題を解決するためになされた本発明は、コンデンサマイクロホンに用いられる振動板組立体の製造方法であって、定盤の上に、厚さ寸法が均一な板状に形成され且つその表裏面を貫通した開口部を有する振動板支持体をセットし、当該振動板支持体の中央部に応力を加えながら研磨して、該振動板支持体の中央部を凹ませる第１工程と、治具の上に、金属蒸着膜を有する樹脂フィルムにより形成された振動板を載置すると共に、前記第１工程により得られた中央部が凹んだ振動板支持体の一方面に接着剤を塗布して該振動板に当該接着剤が塗布された一方面を当接させると共に、該振動板支持体の他方面から、該振動板支持体及び振動板の中央部に荷重を加えて所定時間経過するまで押さえる第２工程と、前記所定時間経過後に、前記振動板支持体の外径からはみ出した振動板を切断し、前記振動板支持体に前記振動板が張設された振動板組立体を取り出す第３工程とを有することを特徴としている。
【００１４】
上記の振動板組立体の製造方法によれば、振動板が、その中央部が凹んだ凹曲面をなした状態で振動板支持体に張設された振動板組立体を製造することがきる。
すなわち、本発明の製造方法によれば、固定極に高い成極電圧が印加された場合においても、固定極に振動板が吸着することが防止される振動板組立体を製造することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、成極電圧を高くしても、振動板が固定極に吸着しない振動板組立体を有するコンデンサマイクロホンユニットを提供することができる。
また、本発明によれば、成極電圧を高くしても、振動板が固定極に吸着しない振動板組立体の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態のコンデンサマイクロホンユニットの模式図である。
【図２】本発明の実施形態の振動板組立体の正面図である。
【図３】本発明の実施形態の振動板組立体の断面を示した模式図である。
【図４】本発明の実施形態の振動板組立体の振動板が固定極側に吸引されている状態を示した模式図である。
【図５】本発明の実施形態の振動板組立体の製造工程を説明するための模式図である。
【図６】本発明の実施形態の振動板組立体を構成する振動板支持体の変形例を示した模式図である。
【図７】コンデンサマイクロホンユニットの基本的な構成を示す断面図である。
【図８】従来技術のコンデンサマイクロホンユニットの振動板が固定極に吸引されて接触した状態を示した模式図である。
【図９】従来技術のコンデンサマイクロホンユニットの振動板支持体の正面図である。
【図１０】従来技術のコンデンサマイクロホンユニットの振動板が固定極に吸引されて接触した状態を示した模式図である。
【００１７】
以下、本発明の実施形態のコンデンサマイクロホンユニットを図面に基づいて説明する。
なお、本実施形態においても、コンデンサマイクロホンユニットの基本的な構成、すなわち振動板組立体と固定極とをスペーサリングを介して対向的に配置する点については、上述した図７と同じである。また、本実施形態のコンデンサマイクロホンユニットは、振動板組立体１以外の構成は図７のものと同じである。
そのため、本実施形態の説明では、図７に示したコンデンサマイクロホンユニットと同じ構成については、同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００１８】
先ず、本実施形態のコンデンサマイクロホンユニットの構成について図１乃至図４を用いて説明する。
図１は、本発明の実施形態のコンデンサマイクロホンユニットの模式図である。また、図２は、本発明の実施形態の振動板組立体の正面図である。また、図３は、本発明の実施形態の振動板組立体の断面を示した模式図である。また、図４は、本発明の実施形態の振動板組立体の振動板が固定極側に吸引されている状態を示した模式図である。
なお、図１及び図４では、説明の便宜上、スペーサリング３０を省略している。
【００１９】
図１に示すように、マイクロホンユニットは、金属製の振動板支持体１０に振動板１２を張設してなる振動板組立体１と、固定極２０と、スペーサリング３０（図１では省略）とを有し、振動板組立体１と、固定極２０とがスペーサリング３０を介して相対向して配置されている。
また、振動板１２は、その中央部が凹んだ凹曲面をなした状態で振動板支持体１０に張設されていると共に、その凹曲面が固定極２０に相対向して配置されるようになっている。
【００２０】
また、図２及び図３に示すように、振動板支持体１０は、円板状に形成されていると共に、その表裏面を貫通する開口部１０ａが形成され、その一方面に振動板１２が接着されることにより、振動板１２を振動可能に張設できるようになっている。
また、図３に示すように、振動板支持体１０は、その中央部が凹んだ凹状に形成されている（円弧凹状に形成されている）。この構成により、振動板支持体１０は、振動板１２を中央部が凹んだ凹曲面を形成させた状態で張設できるようになっている。
【００２１】
また、振動板支持体１０の開口部１０ａの構成（形状及び数）は、特に限定されるものではないが、振動板支持体１０の限られた面積内で振動板１２の有効振動面積をできるだけ大きくするような構成が採用されることが望ましい。
本実施形態では、前記開口部１０ａが、複数の貫通孔１０ａ１、１０ａ２、１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５、１０ａ６、１０ａ７により構成され、振動板支持体１０が振動板１２を部分的に振動可能に張設できるようにしている。
なお、本実施形態では、振動板支持体１０の中央に六角形の貫通孔１０ａ１が配置され、上記六角形の貫通孔１０ａ１の各辺の外周囲に、貫通孔１０ａ２、１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５、１０ａ６、１０ａ７が配置されている。
また、貫通孔１０ａ２、１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５、１０ａ６、１０ａ７は、いずれも、台形の下底を円弧に形成した形状になっており、上底が、六角形の貫通孔１０ａ１に隣接するように中央側に配置されている。
【００２２】
また、振動板支持体１０は、例えば、真鍮（黄銅）やアルミニウムなどの金属により形成されている。
また、振動板支持体１０の大きさ寸法は、特に限定されるものではないが、例えば、小型ユニットの場合、直径１６〜２０ｍｍ程度に形成される。
【００２３】
また、振動板１２には、一方の面に金属蒸着膜を有する樹脂フィルムが用いられる。
なお、前記樹脂フィルムの具体的な構成は、特に限定されるものではないが、例えば、樹脂フィルムに、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）などの高分子フィルムが好ましく採用される。
また、前記金属蒸着膜は、延性（展性）を有するものであればよい（金（Ａｕ）の蒸着膜が最適である）。
また、前記樹脂フィルムの厚さ寸法は、１〜１０μｍの範囲内で選択されるとことが望ましい。また、前記金属蒸着膜の厚さは、数十オングストローム以上で１０００オングストローム以下になされていることが好ましい。また、蒸着法は、真空蒸着が一般的であるが、これ以外の蒸着法によってもよい。
【００２４】
そして、振動板支持体１０に振動板１２を所定の張力をかけた状態で貼着することにより、貫通孔１０ａ１、１０ａ２、１０ａ３、１０ａ４、１０ａ５、１０ａ６、１０ａ７ごとに小さな面積の共振周波数の高い振動板が作られ、これら小さな振動板は電気的に並列接続されたものと等価となる。
【００２５】
そして、上記構成により、図１に示すように、固定極２０に吸着しやすい振動板１２の中央部と、固定極２０との間隔（距離寸法Ｌ１）を大きくなすことができる。
すなわち、本実施形態では、振動板１２と固定極２０との間隔（距離寸法）が、振動板１２の外周部から中央部に向かうにしたがい大きくなっている（Ｌ１＞Ｌ２）。
【００２６】
このように、振動板１２の中央部と、固定極２０との間隔（距離寸法Ｌ１）を大きくなす構成を採用したのは以下の理由による。
具体的には、本願の発明者が、「吸着に対する安定度（振動板がどの程度固定極に吸着されずに所定性能（感度）で動作するかを示す値）」が上記間隔（距離寸法Ｌ１）の３乗に比例し、成極電圧の２乗に反比例することに着目し、上記間隔を大きくすることが、固定極２０に振動板１２が吸着することの防止に効果的であることを見出したためである。
すなわち、振動板１２の中央部と、固定極２０との間隔（距離寸法Ｌ１）を大きくなすことにより、図４に示すように、振動板１２と固定極２０との間に高い成極電圧が印加された場合においても、振動板１２が固定極２０に吸着することを防止することができる。
なお、安定度の値が所定範囲より大きいとマイクロホンの性能（感度）が低下し、当該所定範囲より小さいと固定極に振動板が吸着するようになっている。
【００２７】
つぎに、本実施形態の振動板組立体１の製造方法について図５を用いて説明する。
ここで、図５は、本発明の実施形態の振動板組立体の製造工程を説明するための模式図であり、図５（ａ）は、中央部が凹んでいない研磨工程がなされる前の振動板支持体Ｚを示した模式図であり、図５（ｂ）は、振動板支持体Ｚの研磨工程を示した模式図であり、図５（ｃ）は、研磨工程後の振動板支持体１０を示した模式図であり、図５（ｄ）及び図５（ｅ）は、振動板支持体１０に振動板１２を貼り付ける接着工程を示した模式図であり、図５（ｆ）は、振動板支持体１０に振動板１２が接着されて張設された状態を示した模式図である。
【００２８】
まず、中央部が凹んでいない振動板支持体Ｚを研磨し、その中央部を凹ませる研磨工程を行う。
具体的には、図５（ａ）に示すように、厚さ寸法が均一な板状に形成され且つその表裏面を貫通した開口部１０ａを有する金属製の振動板支持体Ｚを準備する。
また、図５（ｂ）に示すように、定盤４１の上に振動板支持体Ｚを載置し、押さえ面が円弧凸状に形成された加圧保持部材４２により、振動板支持体Ｚの中央部に応力を加えながら振動板支持体Ｚを研磨する。
そして、研磨工程が終了した後で、定盤４２から取り出すと、図６（ｃ）に示すように、外周部に比べて中央部側が凹んだ振動板支持体１０が得られる。
【００２９】
次に、振動板支持体１０に振動板１２を貼り付ける接着工程を行う。
具体的には、図５（ｄ）に示すように、治具５１の上に、金属蒸着膜を備えた樹脂フィルムにより形成された振動板１２を載置する。また、上述した研磨工程により得られた中央部が凹んだ振動板支持体１０の一方面（塗布面）１０ｂに接着剤を塗布し、振動板１２に当該接着剤の塗布面を当接させる。
なお、前記接着剤には、例えば、２液エポキシ接着剤を用いることができる。
そして、図５（ｅ）に示すように、振動板支持体１０の他方面（上記塗布面１０ｂの反対側）から、先端部が円弧凸状に形成された錘５２により振動板支持体１０及び振動板１２を押圧する。これにより、振動板支持体１０及び振動板１２は、治具５１及び錘５２により、中央部に大きい荷重が加えられた状態で押さえられる（挟持される）。
【００３０】
次に、上述した図５（ｅ）の状態において、例えば、７０℃で２時間程度加熱して接着剤を硬化させる硬化工程を行う。
そして、前記接着剤が硬化したら、振動板支持体１０の外径に沿って、当該外径からはみ出したフィルムを切断して、治具５１から振動板組立体１を取り出す。
これにより、図５（ｆ）に示すように、振動板支持体１０に、振動板１２が、その中央部が凹んだ凹曲面をなした状態で張設された振動板組立体１が得られる。
【００３１】
以上説明したように、本実施形態によれば、高い感度が要求されるコンデンサマイクロホンに用いられても、静電吸引力により振動板１２が固定極２０側に吸い寄せられて吸着することが防止された振動板組立体を提供することができる。
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００３２】
例えば、上述した振動板支持体１０に代えて、図６に示す振動板支持体１５を用いるようにしてもよい。
図６に示す振動板支持体１５は、円板状に形成されていると共に、その中心部に表裏面を貫通する円形の開口部１５ａが形成されている。また、振動板支持体１５は、中心部に配置された円形の開口部１５ａの外周側に、表裏面を貫通する複数の開口部１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３、１５ｂ４、１５ｂ５、１５ｂ６、１５ｂ７、１５ｂ８が配置されている。
また、開口部１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３、１５ｂ４、１５ｂ５、１５ｂ６、１５ｂ７、１５ｂ８は、開口部１５ａの外周部に環状に配置されている。
【００３３】
また、振動板支持体１５は、振動板支持体１０と同様、その中央部が凹んだ凹状に形成されている。
そして、上記構成により、振動板支持体１５は、上述した振動板支持体１０と同様、振動板１２を中央部が凹んだ凹曲面を形成させた状態で張設できる。
そのため、上述した振動板支持体１０の代わりに振動板支持体１５を用いて振動板組立体１を形成しても、上述した実施形態と同様、振動板１２が固定極２０に吸着することを防止した振動板組立体を提供することができる。
【符号の説明】
【００３４】
Ｚ    振動板組立体
１    振動板組立体
１０    振動板支持体（振動板組立体）
１０ａ    開口部（振動板支持体（振動板組立体））
１０ａ１、１０ａ２、１０ａ３    貫通孔（開口部（振動板支持体（振動板組立体）））
１０ａ４、１０ａ５、１０ａ６    貫通孔（開口部（振動板支持体（振動板組立体）））
１０ａ７    貫通孔（開口部（振動板支持体（振動板組立体）））
１０ｂ    塗布面（振動板支持体（振動板組立体））
１２    振動板（振動板組立体）
１５    振動板支持体
１５ａ    開口部（振動板支持体）
１５ｂ１、１５ｂ２、１５ｂ３    開口部（振動板支持体）
１５ｂ４、１５ｂ５、１５ｂ６    開口部（振動板支持体）
１５ｂ７、１５ｂ８    開口部（振動板支持体）
２０    固定極
３０    スペーサリング
４１    定盤
４２    加圧保持部材
５１    治具
５２    錘
【図１】
0005570010.tif 000002
【図２】
0005570010.tif 000003
【図３】
0005570010.tif 000004
【図４】
0005570010.tif 000005
【図５】
0005570010.tif 000006
【図６】
0005570010.tif 000007
【図７】
0005570010.tif 000008
【図８】
0005570010.tif 000009
【図９】
0005570010.tif 000010
【図１０】
0005570010.tif 000011