(57)【要約】      （修正有）【課題】聴取者の音質の好みに合わせて尖鋭度を調整できるヘッドホンユニットを提供する。【解決手段】ヘッドホンユニット１００は、振動板１０と、ユニットフレーム３０と、エッジ支持部５０と、を有する。ユニットフレームは、エッジ支持部を備えていて、振動板は、外縁部分に形成されるエッジ部１１がエッジ支持部を介してフレームに支持されている。エッジ支持部は、スチフネス変化体５１と、変化体保持部（リングマグネット５２、前ヨーク５４および後ヨーク５５）と、変化体特性可変部（コイル５３）と、を有する。スチフネス変化体は、外部から与えられるエネルギーの強弱に応じて、自由流体と半固体との間で可逆的に特性が変化する素材である。変化体保持部は、スチフネス変化体がエッジ部の周囲に留まるように保持する。変化体特性可変部は、スチフネス変化体に与えるエネルギーを発生させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動子と、フレームと、エッジ支持部と、を有し、
前記フレームは、前記エッジ支持部を備えていて、
前記振動子は、外縁部分に形成されるエッジ部が前記エッジ支持部を介して前記フレームに支持されていて、
前記エッジ支持部は、スチフネス変化体と、変化体保持部と、変化体特性可変部と、を有し、
前記スチフネス変化体は、外部から与えられるエネルギーの強弱に応じて、自由流体と半固体との間で可逆的に特性が変化する物体であり、
前記変化体保持部は、前記スチフネス変化体が前記エッジ部の周囲に留まるように保持し、
前記変化体特性可変部は、前記スチフネス変化体に与える前記エネルギーを発生させる、
ことを特徴とするヘッドホンユニット。
【請求項２】
前記スチフネス変化体は、ＭＲ流体であり、
前記変化体特性可変部は、励磁電流の大きさに応じた磁界を前記ＭＲ流体に与えるコイルである、
請求項１記載のヘッドホンユニット。
【請求項３】
前記振動子は、基材と、円形の平面体を一体に接合した平面振動板である、
請求項１または２に記載のヘッドホンユニット。
【請求項４】
前記エッジ部は、前記振動子における前方と後方の凹凸パターンを有する、
請求項１乃至３のいずれかに記載のヘッドホンユニット。
【請求項５】
磁気ギャップを備える磁気回路を有し、
前記フレームは、中央に前記磁気回路が固定され、周辺に前記エッジ部が固定されていて、
前記振動子は、基材と、前記基材の外周部分に前記エッジ部が形成される振動板であって、
前記振動板は、前記基材の一方の面にはボイスコイルが固定され、前記磁気ギャップ内に前記ボイスコイルが配置されるように前記エッジ部と前記エッジ支持部を介して前記フレームに支持される、
請求項１乃至４のいずれかに記載のヘッドホンユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘッドホンユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般的に知られているヘッドホンユニットは、電気音響変換器を備えている。電気音響変換器は、ダイナミック型やコンデンサ型が知られている。ダイナミック型電気音響変換器は、振動板と、磁気回路部と、ユニットフレームと、を基本的な構成とする。なお、電気音響変換器は、マイクロホンにも適用できる。
【０００３】
通常の振動板は、一枚の合成樹脂フィルムから作製される。一枚の合成樹脂フィルムの中央部分には、センタードームが形成され、センタードームの周囲にサブドームが形成される。センタードームとサブドームの頂上がある方を振動板の表側とした場合、振動板の裏側のセンタードームとサブドームの境界部分には、ボイスコイルが固定される。振動板へのボイスコイルの固定には、接着材などが用いられる。なお、以下の説明において振動板の表側を前方、振動板の裏側を後方と表記することもある。
【０００４】
ダイナミックヘッドホンユニットが備える磁気回路部は、皿状のヨークと、ヨークの底に相当する部分の中央に配置された円盤状のマグネットと、マグネットの上に配置されたポールピースと、を有する。このマグネットは、厚さ方向に着磁されている。一般的にヨークもポールピースも前方から見た形状は円形である。ポールピースはヨークの内側に配置されている。ポールピースの外周の壁と、ヨークの内周の壁との間には、隙間が形成されている。この隙間は、マグネットによって磁界が生じている磁気ギャップである。
【０００５】
ダイナミックヘッドホンユニットが備えるユニットフレームは、中央部分で磁気回路部を保持する円盤状の支持体である。ユニットフレームは、中央部分の外周の壁を拡径して形成したフランジ部を有する。ユニットフレームは、振動板に固定されているボイスコイルが磁気ギャップに配置された状態で固定される。そのため、振動板のサブドームの端部はフランジ部の周縁部分に支持される。なお、ユニットフレームには、振動板の前方を覆って保護するためのプロテクタが取り付けられる。
【０００６】
上記のボイスコイルに対して電気信号を流すと、これが駆動電流となって振動板は振動する。振動板の振動によって音波が放音される。センタードームには、振動時に容易に変形しないことが求められる。サブドームは、振動板にスチフネスを与える部分として機能する。サブドームのスチフネスの影響で振動板の共振周波数は変わる。振動板の共振周波数が設計上目指す周波数になるように、サブドームのスチフネスが調整される。  
【０００７】
センタードームとサブドームは、ともにドーム状である。したがって、センタードームとポールピースとの間や、サブドームとユニットフレームとの間には、空間が形成される。すなわち、センタードームとサブドームの後方には、空気室と呼ばれる空間が形成される。空気室は、ダイナミックヘッドホンユニットの音響特性に影響を与える音響容量として動作する。空気室の音響容量と磁気ギャップの音響質量とは、共に所定の周波数において、振動板に共振を引き起こす要因となる。なお、音響容量は、空気ばねであって、等価回路的には静電容量成分で表すことができる。また、音響質量は、等価回路的にはインダクタンス成分で表すことができる。
【０００８】
上記のような共振は、ダイナミックヘッドホンユニットの周波数応答に対して悪影響を与える要因になる。上記の共振における共振周波数がダイナミックヘッドホンユニットにおいて放音する周波数帯域にあると、周波数応答が悪化する。
【０００９】
上記のダイナミックヘッドホンユニットにおいて周波数応答を悪化させる共振を防ぐためには、上記の空気室をできるだけ小さくすることが望ましい。そこで、振動板の形状を平らにし、振動板のエッジ部分もほぼ平らにして、ボイスコイルの裏側の空気室の容積を小さくする振動板を有するダイナミックヘッドホンユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２０１５−１１９２６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献１に記載されているダイナミックヘッドホンは、平面振動板の周囲にエッジ部を備えている。平面振動板が前後に十分な振動ができるように、エッジ部はユニットフレームに固定されている。したがって、エッジ部は、平面振動板に比べて柔らかいものである。また、エッジ部は、平面振動板の前後を音響的に分離する役割を果たす。
【００１２】
柔らかいエッジ部は、逆共振を発生させる要因になる。この逆共振はダイナミックヘッドホンユニットの周波数応答を悪化させる。また、平面振動板の振動によってエッジ部も振動する。平面振動板の振動がボイスコイルへの駆動電流に対して線形であったとしても、エッジ部の振動は平面振動板の振動に対して非線形になる。これは、エッジ部が平面振動板よりも柔らかいためである。しかし、エッジ部が振動すると、その周囲の空気を振動させるので、エッジ部による放音が生じる。この放音はダイナミックヘッドホンユニットの歪率に悪影響を与える。
【００１３】
平面振動板の共振は、平面振動板の質量とエッジ部のスチフネスによって生じる。平面振動板の後方にあるユニットフレームの開口に音響抵抗を固定すれば、上記の共振の尖鋭度を調整することができる。しかし、ダイナミックヘッドホンユニットをハウジングに組み込んだ後に、上記の音響抵抗を固定することは難しい。すなわち、ダイナミックヘッドホンユニットにおける共振の尖鋭度をハウジングへの組み込み後に調整をすることは難しい。
【００１４】
ハウジングに組み込んだ後においても、ヘッドホンユニットの共振の尖鋭度を任意に調整できると、聴取者の好みに合わせた音質の調整が実現できる。そこで、ヘッドホンユニットをハウジングに組み込んだ後であっても、共振の尖鋭度を任意に、また、容易に調整できるヘッドホンユニットが望ましい。
【００１５】
本発明は、聴取者の好みの音質に合わせて尖鋭度を調整できるヘッドホンユニットを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、振動子と、フレームと、エッジ支持部と、を有し、前記フレームは、前記エッジ支持部を備えていて、前記振動子は、外縁部分に形成されるエッジ部が前記エッジ支持部を介して前記フレームに支持されていて、前記エッジ支持部は、スチフネス変化体と、変化体保持部と、変化体特性可変部と、を有し、前記スチフネス変化体は、外部から与えられるエネルギーの強弱に応じて、自由流体と半固体との間で可逆的に特性が変化する物体であり、前記変化体保持部は、前記スチフネス変化体が前記エッジ部の周囲に留まるように保持し、前記変化体特性可変部は、前記スチフネス変化体に与える前記エネルギーを発生させる、ことを主な特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、聴取者の好みの音質に合わせて尖鋭度を調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係るダイナミックヘッドホンユニットの構成例を示す縦断面図である。
【図２】上記ダイナミックヘッドホンの特徴部分を拡大した拡大縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明に係るヘッドホンユニットの一例として、ダイナミックヘッドホンユニットの実施形態について図を参照しながら説明する。図１に示すようにヘッドホンユニット１００は、振動板１０と、磁気回路部２０と、ユニットフレーム３０と、プロテクタ４０と、エッジ支持部５０と、を有してなるダイナミック型の電気音響変換器を備えている。
【００２０】
磁気回路部２０は、ヨーク２１と、マグネット２２と、ポールピース２３と、を有してなる。ヨーク２１は、周辺部２１ａがほぼ直角に立ち上げられた皿状の磁性体である。マグネット２２は、円盤状の永久磁石であって、ヨーク２１の底の中央部分に固定されている。ポールピース２３は、マグネット２２に積み重ねられて固定されている磁性体である。マグネット２２は、その厚さの方向に着磁されている。図１の紙面左側をヘッドホンユニット１００の前方とし、紙面右側を後方とする。前方から磁気回路部２０を見たとき、ヨーク２１の外形とポールピース２３の外形は、ともに円形である。ヨーク２１はドーナツ状であって、その内側の円形の空間内にポールピース２３が配置されている。
【００２１】
ポールピース２３の外周の壁と、ヨーク２１の周辺部２１ａの内周の内との間には隙間が形成されている。マグネット２２によって、この隙間には磁界が生ずるので、磁気回路部２０は、ヨーク２１とポールピース２３の間に磁気ギャップを形成している。
【００２２】
ユニットフレーム３０は、中央部分において磁気回路部２０を保持し、中央部分の周囲を拡径したフランジ部３１においてエッジ支持部５０を保持している。エッジ支持部５０の詳細な構成は後述する。フランジ部３１の周縁部分には、振動板１０の前面を覆うように、パンチングメタルもしくは金網体等からなるプロテクタ４０が取り付けられている。
【００２３】
振動板１０は、自身の振動により周囲の空気を振動させて音波を出力する振動子である。また、振動板１０は周囲の空気の振動（音波）を検知することで音波を電気振動に変換し出力させることもできる。
【００２４】
振動板１０は、基材の中央部分に、所定の剛性を有する円形の平板体を一体に接合してなる平面振動板である。振動板１０の基材の材質は、熱可塑性の合成樹脂フィルムなどであって、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムである。振動板１０の平板体の材質は、平板として変位し得る剛性を備えていればよい。振動板１０の材質は、例えば、金属材、硬質の合成樹脂材、カーボン材等である。この平板体には、軽量であり、基材に半径方向の応力を加えても容易に変形しないカーボン材（カーボン板）が好適である。
【００２５】
振動板１０の外周部分には、前方と後方の凹凸パターンをからなり、所定のスチフネスを有するエッジ部１１が形成されている。エッジ部１１の凹凸パターンは、同心円の波形状、ジグザク形状であってもよいし、これらが混合するパターンであってもよい。
【００２６】
なお、ヘッドホンユニット１００は、後述するとおり、エッジ部１１のスチフネスを変化させることで振動板１０のスチフネスを変化させる機能を備えている。したがって、エッジ部１１は振動板１０の外周部分においてスチフネスを変化させることができる形態であればよく、上記に示した形態に限るものではない。例えば、エッジ部１１が凹凸上ではなく平坦であっても、後述する構成によって振動板１０のスチフネスを変化させることができる形態であればよい。
【００２７】
エッジ部１１の外周の縁部分は振動板支持リング１２に固定されている。振動板支持リング１２は、後述するエッジ支持部５０を介して、ユニットフレーム３０のフランジ部３１に支持されている。エッジ部１１には、振動板支持リング１２と振動板１０の間において、所定の張力がかけられ、エッジ部１１の一方の端は振動板１０に固定され、他方の端は振動板支持リング１２に固定されている。所定の張力が加えられた状態でエッジ部１１が上記のように固定されることで、振動板１０も所定の張力が加えられた状態でユニットフレーム３０に保持される。
【００２８】
振動板１０の後方（裏面側）には、磁気ギャップに配置されるボイスコイル１３が固定されている。したがって、振動板１０は、ボイスコイル１３の外径よりも大きな直径を有する。なお、振動板１０の寸法は、より大きな直径の方が望ましいが、ユニットフレーム３０の内側に収まる寸法でなければならない。また、振動板１０の寸法がより大きくなったとしても、振動板１０が音波を出力するときの振動を許容できるように、エッジ部１１の領域をある程度確保しなければならない。したがって、振動板１０の寸法は、ユニットフレーム３０の寸法と、振動に必要なエッジ部１１の領域の寸法によって制限される。
【００２９】
振動板１０の裏側におけるポールピース２３と振動板１０との隙間、およびユニットフレーム３０と振動板１０と隙間の寸法は、振動板１０が変位する最大値を超える寸法を確保できればよい。これによって、振動板１０の裏側の空気室の容積をできるだけ少なくすることができる。また、上記の隙間は、振動板１０の全体に対して、ほぼ一律に設定できる。
【００３０】
次に、エッジ支持部５０について図２を用いて説明する。エッジ支持部５０は、振動板１０の前後の空間を、振動板１０とエッジ部１１と共に音響的に分離する。エッジ支持部５０は、ユニットフレーム３０の拡径部分の内側に固定されている。エッジ支持部５０は、スチフネス変化体５１と、リングマグネット５２と前ヨーク５４と後ヨーク５５から構成される変化体保持部と、コイル５３と、を有してなる。エッジ支持部５０は、エッジ部１１のスチフネスを変化させることができる。言い換えると、エッジ支持部５０は、エッジ部１１のスチフネスを調整することができる。エッジ部１１のスチフネスを所定の値に調整することで、振動板１０のスチフネスは可変になる。このような実施の形態によると、振動板１０のスチフネスは調整可能にできる。
【００３１】
スチフネス変化体５１は、外部から加えられるエネルギーに応じて剛性や粘性が変化する素材である。スチフネス変化体５１は、例えば、機能性流体として知られている磁気粘性流体（Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｈｅｏｌｏｇｉｃａｌ  Ｆｌｕｉｄ流体：ＭＲ流体）である。ＭＲ流体は、加える磁界の強さによって、自由流体と半固体の間で固さを変化させる。すなわち、スチフネス変化体５１としてＭＲ流体が用いられた場合、外部から加えられるエネルギーは磁気である。
【００３２】
変化体保持部を構成するリングマグネット５２は、フランジ部３１の内周面に沿って配置されるリング状の永久磁石である。また、変化体保持部を構成する前ヨーク５４および後ヨーク５５は、リングマグネット５２とともに磁気回路を形成する。この磁気回路は、前ヨーク５４と後ヨーク５５の互いに対向し合う面の間に形成されるリングマグネット５２の厚さ相当の空間に一定の強さの磁界を発生させる。
【００３３】
スチフネス変化体５１は、上記の磁界の影響によって前ヨーク５４と後ヨーク５５の間に留まる。なお、前ヨーク５４と後ヨーク５５との間の空間は振動板１０側において開口しているが、リングマグネット５２によって生じる磁界の作用によって、スチフネス変化体５１の開口からの流出は発生しない。
【００３４】
コイル５３は、変化体特性可変部であって、リングマグネット５２の内周側に配置されている。コイル５３の内周の壁には、振動板支持リング１２が固定されている。
【００３５】
コイル５３を形成する導線の端部に電源が接続され、励磁電流が流れると、コイル５３は励磁電流の大きさに応じた強さの磁界を発生させる。この磁界がスチフネス変化体５１に与えられる。
【００３６】
次に、ヘッドホンユニット１００におけるエッジ支持部５０の動作について説明する。スチフネス変化体５１は、ＭＲ流体であるから、磁界が加えられると、その磁界の強さに応じて粘性が変化する。スチフネス変化体５１の粘性は、磁界の強さに対して可逆的に変化する。強い磁界の中では、スチフネス変化体５１の粘度は高く、弱い磁界の中では、スチフネス変化体５１の粘度は低い。
【００３７】
コイル５３への励磁電流の値が大きくなると、コイル５３からスチフネス変化体５１に与えられる磁界は強まり、励磁電流の値が小さくなると磁界は弱まる。したがって、励磁電流の値が大きくなるとスチフネス変化体５１の粘性は強くなって固くなり、励磁電流の値が小さくなるとスチフネス変化体５１の粘性は弱まって柔らかくなる。
【００３８】
図２に示すように、スチフネス変化体５１はエッジ部１１の周囲を取り囲んでいる。上記のように、スチフネス変化体５１の粘度を強めるとエッジ部１１は振動しにくい状態になる。すなわち、スチフネス変化体５１は、エッジ部１１を固定することで、不要な放音を防止する。また、スチフネス変化体５１は、エッジ部１１における逆共振を防止する。これによってヘッドホンユニット１００における周波数応答の性能低下を防止することができる。
【００３９】
また、コイル５３への励磁電流の値を調整して、スチフネス変化体５１の粘性を調整すると、エッジ部１１のスチフネスは調整可能になる。エッジ部１１のスチフネスの調整によって、振動板１０の共振周波数は可変になる。また、共振時の尖鋭度（Ｑ値）が調整可能になる。
【００４０】
以上説明したヘッドホンユニット１００は、音響抵抗などを用いた音響特性の設定によって周波数応答の調整や共振周波数の調整をするのではなく、電気的に同様の調整を可能にする。
【００４１】
たとえば、ヘッドホンユニット１００の筺体に、コイル５３への励磁電流の大きさを変化させるスイッチ（例えばボリュームスイッチ）が設けられたヘッドホンによれば、その使用時に、利用者がエッジ部１１のスチフネスを任意に調整し、利用者の好みの音質に調整できる。
【符号の説明】
【００４２】
１０    振動板
１１    エッジ部
１２    振動板支持リング
１３    ボイスコイル
２０    磁気回路部
２１    ヨーク
２２    マグネット
２３    ポールピース
３０    ユニットフレーム
３１    フランジ部
５０    エッジ支持部
５１    スチフネス可変部
５２    リングマグネット
５３    コイル
５４    前ヨーク
５５    後ヨーク
１００  ヘッドホンユニット
【図１】
2017092704.tif 000003
【図２】
2017092704.tif 000004