(57)【要約】【課題】源（１６）から人の外耳道へ音を運ぶためのイヤホン（１０）は、軟らかい発泡本体（２０）と、この本体内にある、より硬い材料のスリーブ（２６）とを含む。【解決手段】この本体は、スリーブの周りに成形され、間に接着剤なしに、スリーブと化学結合される。イヤホンは、鋳型キャビティ（３２）の中において、マンドレルピン（４２）の上にスリーブを置き、鋳型内に発泡性材料を置き、そして鋳型を閉じることにより、スリーブの周りに成形される。この鋳型は肩部を有する。１つは、スリーブの一端（４６）に当接する鋳型肩部（５２）であり、別のものは、他方のスリーブ端（６２）の０．１ミリメートル以内に横たわる鋳型肩部（６０）である。これにより、発泡材料が、マンドレルピンとスリーブ通路との間の空間（６４）の中へ漏れてくるのを防ぐ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーの本体材料（２２）の軟らかい本体（２０、７２、１１４、１３２、１５０、１８２）を有し、軸（１４）および前記軸に沿って延在する本体を通る通路（２４）を有するイヤホン（１０、８０、１１０、１２０、１４０、１６０、１７０、１８０、１９０）を製造するための方法であって、前記方法は、前記本体材料よりも硬い材料のスリーブ（２６、７４、１１２、１２２、１５２、１６４、１７２）を、前記スリーブがスリーブ通路（３０、８４）を有する状態で、前記本体を通る通路内に横たわるよう形成するステップを含み、前記方法は、
前方鋳型部分（４４）のキャビティ（３２）の中にスリーブを置くステップを含み、このステップは、前記キャビティの中に横たわるマンドレルピン（４２）の上にスリーブを置くステップと、流動状態にある量の前記エラストマーの本体材料を前記キャビティに置くステップと、前方鋳型部分の上に後方鋳型部分（５６）を置くことにより前記鋳型を閉じるステップとを含み、前記方法はさらに、
前記エラストマーの本体を固まらせ、次いで鋳型を開け、本体とスリーブとを一体として取除くステップを含む、方法。
【請求項２】
鋳型にスリーブを置く前記ステップは、前記スリーブの前端を、前記鋳型の後方向に向くレッジ（５２）に対して置くステップと、
前記鋳型を閉じるステップは、前記後方鋳型部分の前表面（６０）をスリーブの後端から０．１ミリメートル以内のところに置くステップを含む、前記前方鋳型部分の上に後方鋳型部分を置くステップを含み、これにより、前記マンドレルピンと前記スリーブの通路との間の空間への本体材料の漏れに抵抗する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記スリーブを形成する前記ステップは、前記スリーブを得るよう、長いスリーブ押出成形物を押出成形し、前記長いスリーブ押出成形物のある部分を分離するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記スリーブは前記本体よりも長さが小さく、前記スリーブは内側表面および外側表面を有し、
前記鋳型キャビティは、前記スリーブの端を超える、前記スリーブの前方向および後方向のそれぞれに横たわる前方本体通路端および後方本体通路端（２４Ｆ、２４Ｒ）を含む前記本体を通る通路の形を、前記スリーブの内径および前記スリーブの外径との間であるキャビティ直径（Ａ）を有する前記前方本体端の内側を形成する鋳型部分と、前記スリーブ内径と前記スリーブ外径との間のキャビティ直径を有する前記後方本体端を形成する鋳型部分（６３）とで規定する、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
環境におけるほとんどの音の通過を人の外耳道から遮断しつつ、特定の源から人の外耳道へと音を運ぶためのイヤホン（１０、８０、１１０、１２０、１４０、１６０、１７０、１８０、１９０）であって、前記イヤホンは、前端および後端を有しかつ前記本体の端の間を軸（１４）に沿って延在する本体通路（２４）を有する軟らかいエラストマーの本体（２０、７２、１１４、１３２、１５０、１８２）と、その材料よりも硬い材料のスリーブ（２６、７４、１１２、１２２、１５２、１６４、１７２）とを含み、前記スリーブは、前端および後端を有し、前記本体通路に横たわり、かつ前記スリーブ端の間を延在するスリーブ通路（３０、８４）を有し、
前記本体は、前記スリーブの周りに成形される、イヤホン。
【請求項６】
前記本体の材料（２２）は、間に接着剤なしに、前記スリーブの材料に直接化学結合される、請求項５に記載のイヤホン。
【請求項７】
前記スリーブは前記本体よりも短く、前記本体の端（２４Ｆ、２４Ｒ）の両方は前記スリーブ端の対応するものを超えて延在し、各スリーブ端は、前記本体の中へ部分的にのみ埋込まれる、請求項５に記載のイヤホン。
【請求項８】
前記スリーブは、前記スリーブの外側表面のほとんどを超えて、前記本体内へと径方向に延在する少なくとも１つの突出部（９２、９４、９６、１３４）を有する、請求項５に記載のイヤホン。
【請求項９】
前記スリーブは、その後端に、径方向において外側へ向かう方向のフランジ（９２、１２４、１４４）を有する、請求項５に記載のイヤホン。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
発明の背景
着用者の外耳道の中へ挿入されるイヤホンは、そこから音が発せられる音響管を含むオーディオヘッドセットとともに一般に用いられる。このイヤホンは、周辺環境からの音を遮断しつつ、音響管から直接着用者の外耳道へと音を運ぶ。イヤホンは、一般に、本体を通る通路を有する軟らかい発泡本体と、その本体の中にある、より硬い材料（通常は発泡ではなく固体材料）のスリーブとを含む。このスリーブの中へ、ＭＰ３またはＩＰＯＤ対応スピーカ装置でのような音響管が挿入され、スリーブは音響管を本体に固定する。このイヤホンは人の耳の中へ挿入され、その人の外耳道の壁との発泡本体の圧入により保持される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００２】
イヤホンを製造する１つの方法は、通路を有する発泡本体を成形または押出成形し、スリーブを別途製造することである。スリーブは発泡本体通路の中へ挿入され、接着剤がこのスリーブと本体とをともに接合するのに用いられる。このような工程においては、スリーブおよび／または本体に対する接着剤の塗布が必要とされる。接合品質の問題（接着強度、接着剤所要量、および装飾）によって、製造工程が複雑になり、コストが増加することは一般的である。イヤホンが高品質の製品として低コストで一貫して製造されることは重要である。部品の取扱いを最小限にし、接着剤塗布の必要性を避け、かつイヤホンの製造を１ステップの工程にするということが望ましいであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００３】
発明の概要
この発明の一実施例に従って、出願人は、音響管へと結合し、かつ人の外耳道の中へとフィットするためのイヤホンと、そのイヤホンを製造する方法とを提供する。このイヤホンは、信頼性があり、魅力的で、かつ低コストの製造物のものである。イヤホンの軟らかい発泡本体は、イヤホンのより硬いスリーブの周りに成形されるが、それらの間にはいかなる接着剤も用いられず、本体およびスリーブの材料の化学結合に頼る。スリーブは本体よりも短く、本体の両端はスリーブの対応する端を超えて延在する。各スリーブ端は本体の中へ部分的に埋込まれており、そのため、スリーブの壁の厚みの約半分が本体の通路の中へと突出する。
【０００４】
イヤホンは、前方鋳型部分のキャビティの中において、このキャビティの中にあるマンドレルピンの周りにスリーブを置くことにより製造される。流体状態のある量の発泡材料をこのキャビティの中に置き、前方鋳型部分の上に後方鋳型部分を置くことにより、このキャビティを閉じる。これらの前方鋳型部分および後方鋳型部分は、スリーブの対向する端に実質的に当接する肩部を有し、これにより、発泡材料がピンとスリーブ通路との間の隙間空間の中へ漏れることを防ぐ。この発泡が固まると、鋳型は開けられ、イヤホンがマンドレルピンから取除かれる。部品の取扱いとしては、マンドレルピンの上にスリーブを置き、鋳型を閉じ、次いでそれを開け、イヤホンを取除くことを含むのみである。
【０００５】
さまざまなスリーブ製造技術が用いられ得る。好ましい製造技術としては、管を形成するよう材料を押出成形し、この押出成形物を個々のスリーブへと切断することである。これらのスリーブは、自身の長さに沿った一定の断面のものである。スリーブを発泡本体に保持するのに、スリーブの長さに沿った変化は必要とされない。なぜならば、スリーブは発泡に化学結合されるからである。さらに、スリーブが本体の中に埋込まれるフランジを
有するようにスリーブを製造すること、またはスリーブを本体において機械的に保持するよう他のスリーブ径方向突出部を設けることも可能である。
【０００６】
この発明の新規な特徴は、特許請求の範囲において詳細に記載される。この発明は、添付の図面と併せて読むと、以下の記載から最もよく理解されるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
好ましい実施例の説明
発明の詳細な説明
図１は、この発明のイヤホン１０と、このイヤホンの中へとイヤホン軸１４に沿って前方向Ｆに挿入された先行技術の音響管１２とを示す。この音響管は、音を生成するスピーカ１６によって形成される音源から延在する。このイヤホンは軟らかいエラストマーの発泡材料２２の本体２０を含む。この本体２０は、本体における対向する端の間を延在する、本体を通る通路２４を有する。イヤホンは、さらに、より剛性の、好ましくはエラストマーの固体材料で形成されるスリーブ２６を含む。このスリーブはスリーブ通路３０を有する。スリーブは、外耳道の中へ挿入される際、発泡本体がつぶれるのを防ぎ、よりしっかりと音響管に取付けられる。発泡本体は軟らかいエラストマーの材料のものであり、５ニュートンと３０ニュートンとの間、好ましくは１０ニュートンと２０ニュートンとの間の２５％ＩＦＤ（押込み力撓み（identation force deflection））値を有する。エラストマーの材料とは、５０，０００ｐｓｉ以下の弾性のヤング率を有する物質である。
【０００８】
このスリーブのより剛性の材料により、スリーブは音響管１２上にフィットするが音響管１２を掴むことが可能になり、確実な保持が得られる。音響管が設置された後、イヤホンは人の外耳道の中へ前方向Ｆで挿入され得る。そして、環境ノイズを遮断または環境ノイズに対して封止しつつ、スピーカ１６からその人の外耳道の内側部分へと音を運ぶことになる。図示される特定的なスリーブ２６は均一の内径および外径のものであり、これにより、管を押出成形し、それを個々のスリーブへと切断する、またはそうでなければ、その管のある部分を分離することによって簡単に作製することができる。
【０００９】
図２は、最小限の回数で最小限の数の小さい部品を扱うことを含む工程において、イヤホン１０を製造するのに出願人が用いる方法を示す。スリーブは鋳型４０のキャビティ３２の中に置かれ、スリーブ通路３０が、下鋳型部材である前方鋳型部材または部分４４に固定されたマンドレルピン４２を受入れる。このスリーブは所定の位置へと前方向Ｆに完全にスライドし、スリーブの下または前端が、鋳型における、後方向Ｒもしくは上向き表面またはレッジ５２に当接する。ある量の発泡性材料が、キャビティの下部分５４の中に、スリーブの周りへと投入される。次いで、後方もしくは上鋳型部材または部分５６が、下鋳型部材の上に閉じられ、発泡材料を固まらせる。
【００１０】
マンドレルピン４２は、発泡本体において、スリーブが正確に中心に位置することを保証する。このピンは、鋳型の上向き肩部５２がスリーブの下端４６と係合し、上鋳型部材の下表面６０がスリーブ上端６２のとても近くにあることになるよう保証するのを助ける。上鋳型部材は、スリーブの上端６２にとても近く（０．１ミリメートル以内）にある前または下表面６０を形成する下方向突出部６３を有する。このように近いことにより、イヤホンの本体を形成することになる発泡性材料が、マンドレルコアピン４２とスリーブ通路３０との間にあるギャップ６４の中へ漏れなくなるのが保証される。このようなわずかなギャップ６４は、たとえスリーブが砥石車を用いたように切断され、面取りされないとしても、鋳型において、マンドレルピンの周りにスリーブを設置するのを容易にするので好ましい。図２の成形工程によって、各スリーブ端が本体に部分的にのみ埋込まれるように、前方および後方本体通路端２４Ｆ、２４Ｒ（図１）が、スリーブの内径と外径との間である直径Ａを有することとなる。本体の端の間のこの本体通路は、イヤホンが人の耳の
中にないときには、圧迫またはそうでなければ屈折されない。
【００１１】
このように、イヤホンの製造のステップは、スリーブ２６に適した長さへと管状の押出成形物を切断（またはスリーブを成形）するステップと、鋳型のマンドレルピンの上にスリーブをスライドすることによりスリーブを設置するステップと、発泡性材料を鋳型のキャビティへと投入するステップと、鋳型を閉じその後開けるステップと、完成したイヤホンを鋳型から取除くステップとを含む。取扱われなければならない小さい品目は、マンドレルピンの上にスライドされなければならないスリーブ、および最終のイヤホンのみである。
【００１２】
本体２０およびスリーブ２６は、本体の発泡がスリーブと接触しつつ固まる際に、互いに確実に接合する材料からできている。本体がスリーブの周りに成形されたという事実は、イヤプラグを切開し、スリーブの端の近くでそれを検査することにより容易に判断し得る。本体が成形された後にスリーブが設置された場合、出願人の本体においては存在しない変形が、本体において、スリーブの各端の近くに現われることになる。
【００１３】
このイヤホンの好ましい実施例は、熱可塑性エラストマーウレタン（ＴＰＵ）のスリーブの周りに形成される、またはこのスリーブを取囲む発泡ポリウレタン（ＦＰＵ）からなると出願人は発見した。この２つの同族の（相互に化学結合する）ポリマーの間の化学結合は、ＦＰＵがスリーブのＴＰＵと反応する間に起こる。スリーブおよび本体用のこれらの材料の結合により、通常使用において最も大きな圧力を受ける領域である界面において、イヤホンはより大きな完全性を有することとなる。さらにそれは、接着または凝集破壊においてのような中間層接着剤の使用または接着剤の誤った塗布に起因する物理特性の損失の可能性を最小限にする。
【００１４】
ＴＰＵまたは熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）の化学結合または機械的ロッキングを達成するための能力は、表面接触領域を増加させるよう、コロナもしくはプラズマ処理、化学プライミング、または表面エッチングのような手段（ただし、これらに限定されない）によって、そのポリマーの表面エネルギを上昇させることにより向上するということが示されている。上述した処理工程に加え、鋳型自体のキャビティの壁構造にさらなる表面積を設けることも可能である。化学的適合性の類似点並びに極性および表面強化技術により、さまざまな非同族の熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ’ｓ）もスリーブ材料として用い得、ここで記載したような化学結合および／または機械的ロッキング可能であるようにされ得る。
【００１５】
図３は、スリーブ通路８４を有するスリーブ７４の周りに成形され、スリーブに物理的にロックされる本体７２を示す。図３のイヤホン７０は、径方向において外側へ向かう方向に突出するフランジ９２、９４、および９６を有し、スリーブにおいて本体の発泡を確実に包み込むよう、これらフランジのうちの２つの外周に沿ったアンダーカットを有する。これらの突出する環状の構造は、音響管が設置または取除かれる際にスリーブが本体から引っ張り出されるのを防ぐことにより、たとえ強い化学結合が存在しない場合でも、本体に対する複数の物理的アンカーを提供する。図３において、後方スリーブフランジ９２は、本体の後端と同一平面である。スリーブ内部溝にあるスクリーン８０は、耳垢を遮断する。
【００１６】
出願人は、図１および図２に示されるタイプのイヤホンを製造した。そのスリーブは、長さが０．３００インチ（７．６ｍｍ）で、スリーブ通路内径が０．１２０インチ（３０ｍｍ）である。スリーブの硬度は、３０ショア硬度Ａと９０ショア硬度Ａとの間であるべきである。本体外径は、０．４２インチと０．６０インチ（１１ｍｍと１５ｍｍ）との間で変動し得、または０．４９インチ（１２ｍｍ）のサイズのみが用いられ得る。快適さの
向上および遮音の最適化の両方のために、スリーブの壁の厚み、特にスリーブの前端の近くの厚み、を最小限にすることが望ましい。前端の近くに最も薄い壁を有するテーパされたスリーブはこれをなし得るが、このようなスリーブは単純な押出成形によっては通常得られない。
【００１７】
出願人は、上記方法によってイヤホンを形成するよう、本体の中に成形されるべきスリーブをさまざまな設計において作り出した。これらには、テーパされ、外部フランジを有し、内部に掛かりがつき、音声フィルタの設置のための内部通路ポケットを有するよう作られ、抗耳脂（耳垢）シールドの設置用の内部溝を有するよう作られ、長いベル形状の断面または低い／短い断面を有するよう作られるスリーブが含まれた。スリーブの前方軸位置または後方軸位置は、後端と面一、後方向へ延在、または完全に包み込まれるように変更し得る。
【００１８】
図４〜図１０はさらなるイヤホンを示す。図４において、イヤホン１１０は、発泡本体１１４において完全に囲まれかつフランジを有するスリーブ１１２を有する。図５において、イヤホン１２０は、その後端にフランジ１２４を有するスリーブ１２２を含み、このフランジの後端は発泡本体１３２の後端１３０と面一である。さらに、このフランジは、本体の通路において自身を物理的に保持するよう、掛かり１３４を有する。
【００１９】
図６は、スリーブ挿入部１４２が発泡本体１５０の後端１４６の後方向Ｒにあるフランジ１４４を有するイヤホン１４０を示す。この挿入部のスリーブ部分１５２は、より前方向Ｆの位置であればあるほど段々と厚みが小さくなるようテーパされる。これにより、人の外耳道における屈曲に追従してこのスリーブ部分が屈曲するのを促進する。
【００２０】
図７は、スリーブ１６４内へと圧入される音声フィルタ１６２を有するイヤホン１６０を示す。図８は、雄型の掛かりを有する音響管によって掛かりを掛け得る内部溝１７４を有するスリーブ１７２を有するイヤホン１７０を示す。図９は、本体１８２が後方向Ｒおよび（軸１８４に対して）径方向において外側へ向かう方向のフレアを有する、長い断面のイヤホン１８０を示す。図１０は、短いイヤホン１９０を示す。
【００２１】
このように、この発明は、音響管をイヤホンのスリーブ内へと挿入することにより音響管に接続され得、環境ノイズを遮断しつつ音響管から人の外耳道へと音を運ぶよう人の外耳道の中へ挿入され得るイヤホンを提供する。このイヤホンは、軟らかい発泡の本体と、より硬い材料のスリーブとを含む。本体およびスリーブは、本体がスリーブの周りに成形される際に、両者が化学結合するように同族の材料から形成されるのが好ましい。発泡本体は、鋳型のキャビティの中において、スリーブの周りに成形されるのが好ましい。鋳型は、スリーブの下表面に接する上向き肩部を有する。鋳型はさらに、スリーブの最上部の上にある本体通路の最上部を形成するよう、キャビティの中において下方向に突出する下方向突出部の上にあるもののような下向き肩部を有する。この下向き肩部は、スリーブの上端のとても近く（０．１ｍｍ以内）に横たわり、これにより、本体とスリーブとの間のギャップへの発泡材料の漏れが最小限になる、またはこの漏れを防ぐ。スリーブは、切断された押出成形された管の単純な長さとなり得る。その他のスリーブ製造物が用いられ得、これらには、本体へのロッキングのために、フランジを有するスリーブと、径方向において外側へ向かう方向の突出部を有するスリーブとが含まれる。
【００２２】
ここでは、この発明の特定的な実施例が記載および説明されてきたが、当業者には修正物および変形物が容易に思いつき得ると認識される。その結果、特許請求の範囲は、このような修正物および均等物も含むと解釈されると意図される。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１の実施例のイヤホンの断面図であり、さらにこのイヤホンに結合されるスピーカの音響管も示す図である。
【図２】イヤホンを製造する工程において見られる、図１のイヤホンの断面図である。
【図３】この発明の第２の実施例のイヤホンの断面図であり、スリーブが自身を本体へと固定するための径方向において外側に向かう方向の突出部を有する図である。
【図４】この発明の第３の実施例のイヤホンの断面図であり、スリーブが自身の後端に、径方向において外側に向かう方向のフランジを有する図である。
【図５】この発明の第３の実施例の変形例であるイヤホンの断面図であり、フランジが発泡本体の後端にある図である。
【図６】この発明の第３の実施例の別の変形例であるイヤホンの断面図であり、スリーブがテーパされる図である。
【図７】図４に似た断面図であり、音声フィルタがスリーブ内にある図である。
【図８】第３の実施例の別の変形例であるイヤホンの断面図であり、音響管を掴むための溝が存在する図である。
【図９】第３の実施例の別の変形例であるイヤホンの断面図であり、イヤプラグがその軸に沿って延びる図である。
【図１０】第３の実施例の別の変形例であるイヤホンの断面図であり、このイヤホンが短くされている図である。
【符号の説明】
【００２４】
１０，８０，１１０，１２０，１４０，１６０，１７０，１８０，１９０  イヤホン、２０，７２，１１４，１３２，１５０，１８２  本体、２２  本体材料、１４  軸、２４
本体を通る通路、２６，７４，１１２，１２２，１５２，１６４，１７２  スリーブ、３０，８４  スリーブ通路、３２  キャビティ、４４  前方鋳型部分、４２  マンドレルピン、５６  後方鋳型部分。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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