レコードプレーヤー

レコードプレーヤーは、アナログレコードを再生する音響機器である。蓄音機とも。古くは蓄音機と称した。用語としては、SP盤専用のものを「蓄音機」、LPレコードがかけられるものを「レコードプレーヤー」と呼んでいる。最近ではDJ用語から「ターンテーブル」と呼ぶ事が多い。基本構造としては、レコードを載せて回転させるターンテーブル、レコード表面の音溝の振幅を拾うピックアップ、ピックアップ部が取り付けられたトーンアームが一体化されている。

1. 概要
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レコードプレーヤーから出力される信号は微弱であるため、オーディオアンプで増幅して、最終的に人間に聞こえる音圧レベルの音声信号としてスピーカーやヘッドフォンなどに出力する。

レコードプレーヤーとは前述のように、コンポの一機器として、アンプに微弱な信号だけを出力するが、イコライザーアンプを含むプリアンプを備え、カセットデッキなどの出力信号と同等の強さの信号を出力するものもある。

かつてコンポなどがなかった頃は、プレーヤーといえば、パワーアンプとスピーカを備え、単独でレコード再生できる一体型機器を指した。その中で小型で移動可能なものをポータブルと呼んでいた。また、SP盤時代を引きずった1960年代初頭あたりまでは、LPレコード用であっても電蓄と呼ばれることも多かった。

現在ではレーザー光で音溝を読み取る非接触型のレコードプレーヤーも商品化されている。

2. 構成
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レコードプレーヤーは次のような主要部分からなる。

ターンテーブル
トーンアーム
ピックアップ
筐体ピックアップは、交換可能なモジュールになっているカートリッジ式であることが多い。ピックアップ・カートリッジ、もしくは単にカートリッジと呼ばれる。トーンアームと一体になっていて交換できないものもピックアップまたはカートリッジと呼ばれることがある。

2.1. ターンテーブル
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レコード盤を水平に載せて、一定速度で回転する回転台。台の部分をプラッターもしくはターンテーブル、駆動部をフォノモータと呼ぶ。一般に使われる回転数は、16 2/3・33 1/3・45・78rpmである。但し近年の製品に16 2/3回転と78回転のSP盤対応機は少ない。またSP盤の再生には専用カートリッジが必要である。

初期の蓄音機はぜんまいばねを手回しで巻く事によりターンテーブルを駆動し、ガバナーと呼ばれる仕組みで一定速度の回転を得ていた。電気を使うものはモータで駆動するが、レコード盤を自動的に一定速度で回転させるためにはモータの回転数を規整しなければならない。初期には電力会社の供給する交流電源の商用電源周波数  を基準として、同期モータで一定回転を得ていた。この場合は電源周波数の異なる東日本/西日本を移動する場合に、回転数に対応した調整改造を受ける必要があった。以後、モータサーボ回路やPLLなどの電子技術によって独自にモータの回転数を制御できるようになり、回転数の安定とレコード盤に応じた回転数切り替えなどもモータ側で行えるようになった。また、現在でも安価なもの、および一部のプレーヤーには手動式で回転数を調整出来るものがある。

回転をプラッターに伝えるための方法として次のような方式がある。

アイドラー駆動方式 モーター軸とプラッター内周の間にアイドラーを押し当て、減速しつつ回転を伝える方式。 多くの場合、モータ軸には径が段階的に変わるスリーブが取り付けてあり、アイドラーの接する位置を機械的に変えることで減速比を変え、回転数を切り替えられるようになっている。電源周波数に同期して回転するモーターを使用するものには周波数に対応する２種類のスリーブがあり、地域の電源周波数によって交換する必要がある。多段の回転数の切り替えが比較的容易にできるが、モーターの振動がプラッターのリムまで伝わりやすい。また、アイドラーを接触させたまま止めておくとアイドラーが変形して回転むらを発生するようになる。安価なプレーヤーに多用された方式だが高級品もあり、海外メーカーのガラード・ EMT などのビンテージ品は高価で取引されている。 ベルト駆動方式 モーター軸とプラッターの間にベルトをかけ、減速しつつ回転を伝える方式。 ベルトはプラッター外周に外から見えるように掛けるタイプと、段付きもしくは二重プラッターを用いて外から見えない位置に掛けるタイプがある。ほとんどの場合ベルトは材質にポリウレタンを配合した合成ゴムの弾性ベルトで、ベルト自体の弾性による張力で掛かっている。アイドラー駆動方式と同様に段付きプーリーを用いて回転数を切り替えるものもあるが、機械的にやや無理があるのでモーター側で回転数を切り替えるものが多い。ベルトがモーターの振動を吸収し、また伸縮により回転むらも吸収できる利点があるが、特定の周波数で共振し逆に回転むらを発生させる可能性もある。ベルトが伸びたり切れたり硬化する、あるいは最悪の場合、水分・湿度・高温などに由来する加水分解の影響でベルトがプラッターの内側やモーターのプーリーに粘着し、最終的にベルトが糊化し、溶けてしまうなどの経年劣化があるため、製造メーカーにもよるが、1年ごとを目安に新品のベルトに交換することが推奨されている。2022年現在、新品で購入可能なレコードプレーヤーの大部分はこの方式が主流となっており、低廉品から高級品まで幅広く用いられている。 ベルトの代わりに､伸び縮みの少ない糸を使った「糸ドライブ」も存在する。 直接駆動方式 モーター軸がプラッターを直接駆動する方式。 モーターが 33 1/3 rpm
など目的の回転速度で回転し、減速や伝達のための機構を持たない方式である。高速回転に起因する振動や伝達機構に起因する回転むらや経年劣化がない。しかしモーター自体が超低速で大トルクを発生し滑らかに回転しなければならないため、サーボ回路を用いた回転速度制御や極数の多い特殊なモーターが必要となる。1970 年当時は高級機のみだったが、日本では急速に低価格化が進み、 1970 年代中頃から 1980 年代にかけてレコードプレーヤー市場を席巻した。当初は DC モーターを採用するものと AC モーターを採用するものがあり、前者は駆動回路が簡単で済み、高効率で振動や発熱が少なく大トルクを発生させやすい、後者はトルクむらが少なく回転が滑らかなことが利点であるが、徐々に DC モーターが主流となった。トルクむらの一つであるコギングトルクのないスロットレス DC モーターも使用されるようになったが、 DC モーターの利点である効率が悪いとして使いたがらないメーカーもあった。直接駆動方式の欠点として、突然の大きな音でレコード盤と針の間の摩擦が増えて回転速度が落ち、サーボ回路が回転速度を上げようとするためにピッチが不自然に揺らぐといわれるが、制御設計が適切であれば杞憂である。

2.2. トーンアーム
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カートリッジをレコード盤に対して適切な位置関係で保持しつつ再生する溝に追従してレコードの外周から内周に動かす機構で、針を溝に対して適切な力で接触させる機構も有する。カートリッジ取り付け部と反対側の一端に設けた回転軸を中心にスイングする方式が主流で、アームを支えるベース部分とカートリッジを移動するためのアーム、カートリッジを取り付けるヘッドシェルと呼ばれる部分から構成される。アームとヘッドシェルの間をコネクタとしカートリッジ交換を容易にしたものがあり、オルトフォン社が提唱し後に共通規格となったヘッドシェルコネクタを備えた物をユニバーサル・トーンアームと呼ぶ。また、回転軸の替わりにレールを設け、アームが平行に移動するリニアトラッキング方式と称する方式もある。

針圧の調整にばねなどの能動的な圧力を使用する物をダイナミックバランス型、錘の調節により重力で針圧を得る物をスタティックバランス型と呼ぶ。

トーンアームで溝をトレースしつつ、針は溝の振動を拾うため、溝の内周への動きに相当する周波数をカートリッジで拾ってしまうとアームが溝をトレースできなくなる。レコード盤の反りに対しても対応が求められる。従って、カートリッジで再生できる周波数には下限があり、カンチレバーを含めた振動系のコンプライアンスとアームのそれを適切に設定する必要がある。オイルによる制動機構、レゾナンスのキャンセル機構などの工夫をした製品も存在する。

2.2.1. スイングアーム方式
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回転軸を中心に水平・垂直方向にスイングするアームにより針の盤面への接触と音溝への追従を行う。回転軸の抵抗を小さくすることは容易であるため、高級機から廉価品まで大多数の製品がこの方式である。

アームの形状は「S字」「J字」「ストレート」に大別される。J字やS字の形状はそのアームの形状により先端カートリッジ中心軸をトーンアーム中心軸に対して若干内側に向けるためである。ストレート型でもヘッドシェル部分が角度を持ってカートリッジを取付けるものが一般的である。この角度をオフセット角という。また、針先の位置はアーム支点からターンテーブル中心よりも遠くにオーバーハングする位置に調整され、オフセット角とともに後述するトラッキングエラーを軽減する働きがある。

トラッキングエラースイングするトーンアームによってカートリッジは音溝に対する相対角度がアームのスイングする角度分変化することになる。正しい角度との差をトラッキングエラー角という。トラッキングエラーにより再生信号に歪みが生じるため前述のオフセット角とオーバーハングにより軽減するものが一般的である。より完全な対策として、カートリッジが常に音溝の接線方向を向くように専用の回転軸を持たせる方法も考案されている。インサイドフォーストーンアームにオフセット角が存在することにより、アームの支点と針先を結ぶ方向と針先が溝の摩擦により引っ張られる方向にズレが生じ、アームがターンテーブル内側、即ち中心方向へ引き寄せられる力が働く。この力をインサイドフォースと呼ぶ。トーンアームにはこれを打ち消す機構が備わっているものがあり、これをインサイドフォース・キャンセラーまたはアンチ・スケートと呼ぶ。

2.2.2. リニアトラッキング方式
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回転軸の替わりにレールを設けアームをスライド、針先をレコードの中心に向かって直線的に平行移動させる方式である。タンジェンシャル方式、または日本語で「直線追従方式」ともいう。

スイングアーム方式に比較して、音溝に対する相対角度が変化せずに平行移動するためトラッキングエラーが無く、この対策のオーバーハングもオフセット角によるインサイドフォースの発生も無いという利点がある。また、レコードを再生しながら針圧を変えることもできる。

スライド移動部分をレコード盤面上に設置することにより、本来の意味のトーンアーム部分を比較的短くもしくは殆ど無くすことが出来る。これはスライド質量を減らし動きやすくする効果もある。

アームの移動方法はモーターにより能動的に駆動するものと、音溝によって受動的に移動するものに分けられる。

受動型スライド移動に対する摩擦抵抗を十分に低く抑えることで針先が音溝に導かれる力でアームも共に移動する。摩擦抵抗を減らすために、特に高精度のベアリングや空気浮上式の//エアベアリング//などが使用される。能動型センサーにより位置検出を行いアームを能動的に駆動するサーボ機構により音溝に追従する。アームが傾くことによる機械的スイッチによるものからレーザーセンサーによるものまでその精度は様々である。高精度になるほど理想的なトラッキング位置を保つことが出来るが、レコード盤の偏心に過敏に反応しないような調整も必要になる。

2.3. ピックアップ}}T4P規格}}
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レコードに刻まれた音溝の振幅を電気信号に変換する機構。「ピックアップカートリッジ」「フォノカートリッジ」とも呼ばれる。実際には「カートリッジ」と呼ばれることが多く、単に「カートリッジ」では意味不明な場合に「ピックアップカートリッジ」とか「フォノカートリッジ」と呼ばれることが多い。

レコードの音溝を実際に電気信号に変換する部分で、レコードプレーヤーの他の部分は単にこのカートリッジの補助をしているにすぎないとも言える。そのためカートリッジが再生音に与える影響は大きく、カートリッジを高級なものに交換すると再生音が一変することが多い。また高級なカートリッジ同士でも特徴があるため、カートリッジを交換して違いを楽しむことが普通に行われる。

カートリッジで最も一般的な互換規格は IEC ならびに JIS に準拠したもので、 12.7 mm  間隔の取り付け孔を持ち、自重などが適合範囲内であればユーザーが自由に交換可能である。ただし取り付け孔寸法以外の寸法や自重、針圧などまちまちであり、必ず使用できるとは限らないばかりか、取り換えた場合いちいち調整しなければならず、ある程度面倒なものである。1979年に松下電器が提唱した T4P 規格は、寸法や自重 、針圧  が標準化されており、またプラグイン方式で配線をつなぐ手間もなく、無調整で交換可能である。しかしこれは IEC/JIS と互換性がなく、現在では T4P 規格のカートリッジ自体が少なくなってしまった。

カートリッジは音溝をトレースするスタイラスチップとこれを支えるカンチレバー、機械的な振動を電気信号に変換する機構、電気信号接続用のピンで構成される。ピンはステレオの場合は通常 4 本 、モノラルの場合は通常 2 本  となる。

スタイラスチップは、ダイアモンド、ルビー、サファイアなどの硬度の高い物質で作られており、断面の形状は、円形、楕円形、ラインコンタクト等がある。特にラインコンタクトは1954年フランスのレコード・メーカーパテ・マルコーニで考案された「深さ方向に大きい曲率と、小さな実効針先曲率で音溝に接触させて諸特性を改善する」といった提案思想が、柴田憲男の4チャンネル針で初めて実現化され、チャンネル・セパレーションや周波数特性で大幅な性能向上、およびスタイラスの長寿命化を実現した。

スタイラスチップの大きさはレコード盤の種類に合わせて適切なものを用いる。大きさによる種類では、SPレコード用、モノラルレコード用、ステレオレコード用の3種類がある。

スタイラスチップの寿命については、判定の基準として「曲率の変化、変化比を基準とする。再生歪みを基準とする。磨耗面の幅を基準とする。」方法が考えられるが、針先の形状や使用状況によって磨耗の状況が異なってくることから一概に「寿命は何時間程度」と定義するのは難しい。レコード盤面に接触するため機械的な摩耗や摩擦熱などにより消耗・摩滅する。消耗が進んだ針の使用はレコード盤を傷める原因となるため、一定時間おきでの交換が推奨される。

カンチレバーは、先端にスタイラスチップを装着した細長い棒で、スタイラスチップと反対側に発電機構を備える。スタイラスチップをレコード音溝に押し付ける機能と、音溝の振幅に正確に追従し電気信号に変換する2つの機能を持つ重要な部品である。カンチレバーの形状には、無垢棒、アングル、パイプ、テーパー形状などがある。カンチレバーのおもな材料は安価で加工が容易なアルミニュウムやジュラルミンなどの軽合金が用いられるが、高級品には高度な加工技術を必要とするが音響特性に優れたボロンやベリリウムが用いられる。

現在使用されている機械‐電気変換方式の主流は電磁型で、その中でも MM 型と MC 型の 2 種類がほとんどである。

MM  型 カンチレバー後端部分に磁石を取り付け、カートリッジ本体に固定された磁気回路内に置く。磁気回路にはコイルが巻かれている。針先が動くと磁石が動き、磁気回路の磁束の変化をコイルに発生する起電力として取り出し、信号出力とする方式。 MC  型 カンチレバー後端部分にコイルを取り付け、カートリッジ本体に固定された磁石の磁場内に置く。針先が動くとコイルが動き、コイルに発生する起電力を信号出力とする方式。コイルは磁性体コアに巻かれているものと、そうでないものとがある。簡単に言えばコイルが固定されていて磁石が動くのが MM 型、磁石が固定されていてコイルが動くのが MC 型である。

MM 型は MI  型から発展したものである。 MI 型とはカンチレバー後端部分に磁性材料を取り付け、磁石もコイルもカートリッジ本体に固定する方式である。なぜそんなことをしたかというと、昔は強力な磁石がなく、直接動かすには磁石が大きく重くなりすぎたからである。しかし強力な磁石が使えるようになると、カンチレバーに超小形の磁石を付けるだけで済み、また磁束の経路がカンチレバー後端から出て戻るだけで完結する MM 型はきわめて合理的な構造となった。しかし MM 型には特許があったため、 1980 年代までは MI 型もよく使われた。

MC型のほうが繊細で高音質とされる。実際の製品では、MC型は出力電圧がMM型の1/10程度のため、特に高出力を謳った製品でない限りはイコライザーアンプの前段に低雑音の前段増幅器または昇圧トランスを必要とする。また、スタイラスチップが磨耗した場合に、構造上MM型がスタイラスチップとカンチレバーを含めた「レコード針」のみの交換であるものが多いのに対し、MC型はカートリッジ全体の交換となるため、交換時の費用はMC型のほうが大きくなる。このように、コスト的にはMMに分があるため、一般用の製品は殆どMM型である。

かつてはMC型でも、発電機構そのものを交換針と一体化する形で針交換が出来る機種があったが、電気接点が1ヶ所増加する欠点があり、その種類は少なかった。(交換針のみ交換可能な製品も有った。）（
メルコホールディングス）