JP3896900B2 - スピーカ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種音響機器や映像機器などに使用されるスピーカ装置に係わり、特に音響振動板の連結平坦部の強度を向上させたスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスピーカ装置の音響振動板１２０は、例えば図１２に示す様に中央にドーム形状のドーム状振動板１２１を有すると共に、このドーム状振動板１２１の円形辺縁から断面形状が所定の凹又は凸の曲率を有するように又は直線状のエッジ状振動板１２９を一体に高分子フィルムや金属等で構成している。
【０００３】
この音響振動板１２０のドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９とを一体化する連結部にはボイスコイル１２３を巻回したボイスボビン１２２を垂下する様に接合して、磁気空隙を形成するギャップ１２７内にボイスコイル１２３を上下に揺動可能に配設させる。
【０００４】
スピーカを構成するフレームは、金属からなる円盤状の下側のプレート上に配設したリング状のマグネット１２４と、下側プレートの略中央部に立設した円柱状のポールピース１２５と、マグネット１２４上に載置固定した金属性のリング状の上側のプレート１２６と、エッジ状振動板１２９の外周縁が固定される円筒状フレームで構成され、上側のプレート１２６の内周とポールピース１２５の外周間に形成されたギャップ１２７中にボイスコイル１２３が配設されて動電型のスピーカ装置が構成される。
【０００５】
この様なスピーカ装置の信号入力線１２８に音響信号が入力されると、ギャップ１２７の磁界内に配したボイスコイル１２３はギャップ１２７内で上下に揺動する駆動力を生じて、音響振動板１２０を振動させて音響信号を放音させる。
【０００６】
上述の如き例えば、動電型スピーカ装置ではボビン１２２と音響振動板１２０との従来の接合方法は図１３に示す様に成されている。図１３は図１２のＡ部拡大図を示すものであり、円筒状のボビン１２２のボイスコイル１２３が巻回される側と反対側の一端は音響振動板１２０のドーム状振動板１２１のドーム振動板内周縁部１３３に接着剤１３１により接着させる。
【０００７】
この音響振動板１２０はドーム状振動板１２１の辺縁から立ち下がったドーム振動板内周縁部１３３の下端から直角に折り曲げられた連結部を構成する連結平坦部１３２を介して凸状の曲線状断面あるいは直線状断面を持つエッジ状振動板１２９の振動板辺縁１３４に連設され、この振動板辺縁１３４は円筒状のフレームに固定される。
【０００８】
一方、動電型電磁誘導スピーカでは振動板の駆動手段として動作するボビン１２２に巻回するボイスコイル１２３の代わりに導電性１ターンリングを巻回したり、円筒状で均一な直径の導電性１ターンリングの上方端部を直接音響振動板１２０のドーム振動板内周縁部１３３に接着剤１３１により接着させるように成したものも提案されている。
【０００９】
上述のような小型で高域（例えば１００ｋＨｚ）まで再生可能な動電型スピーカあるいは動電型電磁誘導スピーカによるとドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９を有する音響振動板１２０は薄い金属シート、例えば、アルミニウム、チタニウム、或は高分子シート等を一体成型して得られるものであったため、ドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９を連結する連結平坦部１３２の金属シート、高分子シートは成形時に、ドーム状振動板１２１およびエッジ状振動板１２９側の両方向に引っ張られるため厚さが薄くなって、機械的強度が弱くなる不都合があった。
【００１０】
また、図１３に示す様なボビン１２２あるいは導電性１ターンリングをドーム振動板内周縁部分１３３に接着し、音響信号を入力すると、所定の周波数では、薄くて、機械的強度の弱い連結平坦部１３２を節としてドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９が１８０度位相のずれた振動を生ずる。この周波数ではドーム状振動板１２１から生じた音響信号とエッジ状振動板１２９から生じた音響信号が互いに打ち消し合い、音圧のディップを生じるという不都合があった。特に、このディップが可聴帯域にある場合には音響信号の品質を低下させるという不都合があった。
【００１１】
さらに、２０ｋＨｚ以上の高い周波数においては、ボビン１２２あるいは導電性１ターンリングからの駆動力が、接着剤１３１および機械的強度の弱い連結平坦部１３２により吸収されてしまい、エッジ状振動板１２９に伝達されなくなってしまう。これにより２０ｋＨｚ以上の高い周波数では必要な音圧が得られないという課題があった。
【００１２】
これらの課題を解決するために本発明者らは先に、特開２００１−３４６２９１号公報において、図１４に示すように、接着剤１３１を音響振動板１２０の連結平坦部１３２の幅に合わせて塗布し、連結平坦部１３２にボビン１２２を固定することにより連結平坦部１３２の機械的強度を増加させている。
【００１３】
さらに、上記公報では図１５に示す様な導電性１ターンリング１４１を駆動手段として用いる場合も披瀝している。導電性１ターンリング１４１はそれ自体の電気抵抗を小さくするために、その端面の幅ｔはボビン１２２の場合より大きくなる。この場合、ドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９とを連結する連結平坦部１３２の幅ｔ′を導電性１ターンリング１４１の端面の幅ｔと略等しくすることにより、さらにこの部分の機械的強度の増大を図ることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図１４で詳記したようにボビン１２２の端面の幅が連結平坦部１３２の幅ｔ′より薄い場合は接着剤１３１で補強する必要があるが、この場合は、接着剤の塗布条件により、強度にばらつきが生じてしまう。
【００１５】
また連結平坦部１３２の幅ｔ′を非常に広くとることは設計的に問題が生ずる。例えば、導電性１ターンリング１４１の幅ｔを連結平坦部１３２の幅ｔ′に合わせようとすると、磁気空隙、即ち、ギャップ１２７の幅も広くする必要を生じて音圧感度を小さくする不都合を生ずる。
【００１６】
本発明は叙上の課題を解決するために成されたもので、本発明が解決しようと課題は音響振動板の連結平坦部、あるいは連結平坦部近傍に補強用リングを接合させて、連結平坦部の強度を大きくし、ドーム状振動板とエッジ状振動板との１８０°位相のずれた振動を除去するとともに、ボイスコイル等の駆動手段からの駆動力を音響振動板に伝達させることで、高音域まで音響信号の品質が良好なスピーカ装置を提供するにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型で高域まで再生可能なスピーカ装置は、動電型スピーカおよび動電型電磁誘導スピーカに用いる振動板を中央のドーム状振動板とエッジ状振動板を連結する平坦部分、あるいはこの平坦部分とその近傍に補強用リングを固定するとともに音響振動板あるいは補強用リングの平坦部分にボイスコイルボビンの端面、あるいは導電性１ターンリングの端面を接着することにより、平坦部分の機械的強度を増加させるものである。
【００１８】
斯かる、本発明のスピーカ装置によれば音響振動板あるいは補強用リングの連結平坦部あるいは連結平坦部近傍を補強用リングで補強したので、機械的強度の弱かったドーム状振動板とエッジ状振動板とを連結する連結平坦部の強度が増加して、ドーム状振動板とエッジ状振動板との１８０度位相のずれた振動を除去するとともに、コイルボビンからの駆動力をエッジ状振動板に伝達させることで、高音域、（例えば、１００ｋＨｚ）までの高域の再生を可能とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のスピーカ装置の各実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明を動電型電磁誘導スピーカに適用した側断面図を示したものであり、図２は図１に示す動電型電磁誘導スピーカの等価回路を示すものである。
【００２０】
図１に於いて、スピーカ装置１はフレーム部および音響振動板ならびに駆動手段で構成される。
【００２１】
フレームは、円盤状の金属より成る下面プレート２ａの略中心位置に下面プレート２ａと一体に成形し、下面プレート径より小径の円柱状のポールピース２が立設され、このポールピース２の外周を囲繞するように同心円状のマグネット６を下面プレート２ａに接合させる。
【００２２】
さらに、マグネット６上に同心円状に形成した金属より成る盤状の上面プレート７を接合させる。上面プレート７の外周に嵌め込まれた円筒状フレーム１０を上面プレート７と一体化させて、フレーム部が構成される。
【００２３】
音響振動板５は後述するように、中央の凸状のドーム状振動板と、このドーム状振動板の辺縁から断面形状が曲率Ｒを有するようにまたは直線状のエッジ状振動板とで構成される。
【００２４】
また、電磁誘導型スピーカの駆動手段はポールピース２あるいは図示しないがポールピース２上に固定した円盤状のポールピースプレートに絶縁して巻回された励磁用１次コイル３ａと、上面プレート７の内周間に形成されるギャップ８内に音響振動板５の後述する連結平坦部から垂下したボビン４の内径に嵌着させた導電性１ターンリング３を電磁誘導可能に対向配置させ、信号入力線９を介して音響入力信号等の駆動電流を供給すると励磁用１次コイル３ａに流れる電流が変化してマグネット６および励磁用１次コイル３ａによる磁界が変化することにより、導電性１ターンリング３に誘導電流が流れ、電磁力により導電性１ターンリング３が上下振動するので、これに対応して音響振動板５が振動する。
【００２５】
図２は図１に示した動電型電磁誘導スピーカの誘導部の等価回路を示すもので、図１に示した励磁用１次コイル３ａに相当する入力インピーダンスＺｉｎの１次側の抵抗Ｒ1 及びインダクタンスＬ1 に音響入力信号に相当する電圧Ｖ1 が印加されると電流Ｉ1 が流れ、導電性１ターンリング３に相当する２次側の抵抗Ｒ2 及びインダクタンスＬ2 に相互インダクタンスＭによる誘導によって出力信号に相当する電流Ｉ2 が流れることで導電性１ターンリング３が上下動する駆動力を生じて音響振動板５から音響信号を放音させることができる。
【００２６】
以下、図３乃至図６を用いて、音響振動板及び駆動手段の取付方法を説明する。
【００２７】
図３は音響振動板５と駆動手段である導電性１ターンリングを一部断面とした斜視図であり、図１５に示したと同様の駆動手段（導電性１ターンリングのみ）を有するもので音響振動板５は金属材料、例えば、アルミニウム、チタニウム等のシート状の材料あるいは、高分子材料から成るシート状の材料をプレス加工することで一体に構成され、中央部には略半球状のドーム状振動板１１を有し、このドーム状振動板１１の外周に連続した連結平坦部１２と、該連結平坦部１２の外周に連続した断面形状で略円弧状あるいは直線状をなすエッジ状振動板１３と、該エッジ状振動板１３の外周に連続して形成した円筒状フレーム１０に取り付けられるエッジを構成する振動板辺縁１４とから構成される。
【００２８】
上述の音響振動板５のドーム状振動板１１とエッジ状振動板１３を連結する連結平坦部１２は図５（Ａ）、（Ｂ）に示すドーム状振動板１１の外周から垂下する様に延びるリング状のドーム振動板内周縁部（以下円周部と記す）１２ａと、該内周部１２ａの下縁に水平方向に延設した平面部１２ｂと、該平面部１２ｂの終縁部に連続して形成されたエッジ状振動板１３とで構成される。
【００２９】
上述の連結平坦部１２の平面部１２ｂはプレス加工による一体成形時にドーム状振動板１１とエッジ状振動板１３との両方向引っ張られるため薄くプレスされることになる。
【００３０】
また、動電型電磁誘導スピーカでは駆動手段としての２次側のコイルとして図３及び図５（Ａ）、（Ｂ）に示すような導電性１ターンリング３あるいは図１、および図６（Ａ）、（Ｂ）に示す様なボビン４の内周に導電性１ターンリング３を装着したボビン４を平坦部１２ｂの下面にエポキシ樹脂系の接着剤１６にて接合されている。このようなボビン４および導電性１ターンリング３は振動系を軽くするため非常に軽いシートを用いているため極力厚みの薄いシートが用いられる。このためボビン４あるいは導電性１ターンリング３の端面の厚みは連結平坦部１２の平面部１２ｂの幅より狭くなっていて接着剤１６による平面部１２ｂに接合するボビン４および導電性１ターンリング３の一端面での補強効果は期待できない。
【００３１】
そこで、本発明では図３乃至図６に示すように連結用平坦部１２を図４に示すような補強用リング１５を用いて平面部１２ｂの強度を補強するように成す。
【００３２】
即ち、図３と図５（Ａ）および図１と図６（Ａ）に示す連結平坦部１２の平面部１２ｂに、図４に示すアルミニウム、チタニウム、高分子シート等のシートあるいは紙等から構成した補強用リング１５の幅ｗを平面部１２ｂの幅に合わせて凹溝状の窪みを形成する連結平坦部１２に接着剤１６等を介して接着固定し、連結平坦部１２の機械的強度を増加させている。補強用リングの材質は音響振動板５と同じであってもよいし、違ってもかまわない。音響振動板５と同じ材質の場合には、厚さは音響振動板５の厚さ以上が好ましい。材質が音響振動板５と異なる場合には、貼り合わせた部分の強度が音響振動板５の材質の２倍の厚さの強度以上になるような厚さが好ましい。
【００３３】
図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示す連結平坦部１２の平面部１２ｂでは図４に示す補強用リング１５を接着剤１６を介して下側（底面側）から接合し、さらに接着剤１６を介して導体性１ターンリング３あるいは導電性１ターンリング３を装着したボビン４の一端を補強用リング１５に接合させている。
【００３４】
図５（Ａ）、（Ｂ）および図６（Ａ）、（Ｂ）では連結平坦部１２の平面部１２ｂの上側または下側から補強用リング１５を接合させた場合を説明したが平面部１２ｂの上側および下側の両方から所定厚みで所定の種類の材質から成る補強用リング１５を接合させて補強させてもよい。
【００３５】
また、スピーカの駆動手段としては電磁誘電型のスピーカについて説明したが図１２で示すように通常のボビンにボイスコイルを巻回した動電型スピーカにも、本発明を適用し得ることは明らかである。
【００３６】
さらに図７乃至図９を用いて、本発明の他の構成を説明する。図７は本発明を動電型スピーカに適用した場合の他の構成を示す振動板及びボビンの一部を断面とする斜視図、図８は本発明に用いる補強用リングの他の構成を示す一部を断面とする斜視図、図９は図７のＢ部分の他の構成を示す側断面図である。
【００３７】
本例に使用する補強用リングは図９に示すように音響振動板５の連結平坦部１２の内周部１２ａおよび平面部１２ｂと、該平面部１２ｂの終縁がエッジ状振動板１３に沿う一部曲面と、連結平坦部１２の内周部１２ａの立ち上がり周縁がドーム状振動板１１に沿う一部曲面とに上または下から接するように接合させる。
【００３８】
即ち、補強用リング１５ａは図８に示すようにエッジ状振動板１３の一部曲面およびドーム状振動板１１の一部曲面に上側または下側から接する内接合リング部１７と外接合リング部１８を補強用リング立ち上がり部および補強用リング平面部２０に連設して設けた断面凹状の接合部２３を有する様にプレス等で一体形成する。
【００３９】
上述の如き補強用リング１５ａを連結平坦部１２の下側から図７のように接着剤１６を介して平面部１２ｂと内周部１２ａならびにドーム状振動板１１とエッジ状振動板１３の一部に接着固定する。
【００４０】
あるいは図９のように、連結平坦部１２の上側から補強用リング平面部２０に接着剤１６を介して補強用リング１５ａを接合させる。この接合時に内接合リング部１７、補強用リング立ち上がり部２１、補強用リング平面部２０、外接合リング部１８のすべての外側（底面側）の接合部２３に接着剤を均一に塗布して接合させるようにしてもよい。
【００４１】
上述の図７乃至図９の構成によれば、幅が連結平坦部１２に等しい補強用リング１５ａを接着固定するとともに、その連結平坦部１２の近傍にも接着固定し、連結平坦部１２及び補強用リング平面部２０の下面にボビン４を固定することにより連結平坦部１２とその近傍の機械的強度を増加させている。補強用リング１５ａの材質は音響振動板５と同じであってもよいし、違ってもかまわない。音響振動板５と同じ材質の場合には、厚さは音響振動板５の厚さ以上が好ましい。材質が音響振動板５と異なる場合には、張り合わせた部分の強度が音響振動板５の材質の２倍の厚さの強度以上になるような厚さが好ましい。
【００４２】
上述の例では音響振動板５を形成しておいて、振動板に補強用リング１５および１５ａを接合した場合を説明したが音響振動板成形時に同時に積層プレスさせる様にしてもよい。勿論、補強用リングを音響振動板５の連結平坦部１２の上及び下からの両方から接合させることもできる。
【００４３】
以下、図１０および図１１の音圧−周波数特性を用いて本発明と従来の特性差を説明する。
【００４４】
図１０は図６（Ａ）で説明した動電型電磁誘導スピーカの音圧−周波数特性を有限要素法を用いて計算した結果を示すものである。音響振動板５の連結平坦部の幅ｗは略０．２５ｍｍに対し導電性１ターンコイル用のボビン４の厚みｗ′は０．０５ｍｍを用い補強用リング１５は音響振動板５と同一材料、同一厚を用いて計算を行なっている。図１０で縦軸は音圧レベル（ｄＢ）、横軸は１０ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚまでの周波数をとっている。
【００４５】
上述の音圧−周波数特性に依ると１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚまで、略平坦なレベルの周波数特性が得られ、４０ｋＨｚ以下での音圧も、後述する従来構成に比べて大きなレベル低下がみられずボビン４からの駆動力が位相反転等を起こさず効率よくエッジ状振動板１３に伝達されている。
【００４６】
さらに、図７で説明したスピーカの同様の音圧−周波数特性の有限要素法による計算では音圧−周波数特性曲線では略同一の結果が得られた。
【００４７】
この場合、音響振動板５の連結平坦部１２とその近傍を補強する補強用リング１５ａは振動板と同じ材質同じ厚さの物を用いて計算を行なっている。連結平坦部近傍の補強部分である内接合リング部１７と外接合リング部１８の幅は１ｍｍとした。連結平坦部１２の幅、ボイスボビンの厚さは図１０で計算を行なったものと同一である。この場合も４０ｋＨｚ付近での大きな音圧の低下が見られず、図１０の場合と同じようにボイスボビンからの駆動力がエッジ状振動板に伝達され効率良く音響出力への変換が行なわれていて、図４に示した補強用リング１５に比べて４０ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚでの音圧レベル低下は改善されていることを確認した。
【００４８】
図１１は、図１４で説明したスピーカの音圧−周波数特性の有限要素法により計算した結果である。連結平坦部１３２の幅は０．２５ｍｍに対してボビン１２２の厚さは０．０５ｍｍと非常に小さくなっている場合である。約４０ｋＨｚ以上では急激な音圧の低下が見られる。この場合には連結平坦部１３２の強度が不十分なために、４０ｋＨｚ以上の高い周波数ではボビン１２２による駆動力が充分にエッジ状振動板１２９に伝達できないため、音響振動板１２０から音響出力への変換が効率良く行なわれていない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のスピーカ装置によればドーム状振動板とエッジ状振動板とを連結する連結平坦部を有する振動板の連結平坦部あるいは連結平坦部近傍の上側または下側から強度を高めるため補強用リングを接合させ、連結平坦部あるいは連結平坦部とその近傍、ならびに補強用リングにボイスコイル等の駆動手段を接合させたので連結平坦部の機械的強度が高められ、不要振動が除去され、接着剤を塗布する場合に比べて作成し易く、効率よく音響出力変換を行なうことができ高域の１００ｋＨｚまで略平坦に再生可能な動電型のスピーカ装置を得られる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すスピーカ装置の側断面図である。
【図２】図１の動作説明用の等価回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すスピーカ装置の一部を断面とする斜視図である。
【図４】本発明のスピーカ装置に用いる第１の実施の形態を示す補強用リングの斜視図である。
【図５】図３のＣ部拡大断面図および他の取付方法を示す拡大側断面図である。
【図６】図１のＤ部拡大図および他の取付方法を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示すスピーカ装置の一部を断面とする斜視図である。
【図８】本発明のスピーカ装置に用いる第２の実施の形態を示す補正用リングの斜視図である。
【図９】図７のＢ部の他の構成を示す側断面図である。
【図１０】本発明のスピーカ装置の音圧−周波数特性曲線である。
【図１１】従来のスピーカ装置の音圧−周波数特性曲線である。
【図１２】従来のスピーカ装置の側断面図である。
【図１３】図１２のＡ部の拡大側断面図である。
【図１４】図１２のＡ部の他の構成を示す拡大側断面図である。
【図１５】図１２のＡ部の更に他の構成を示す拡大側断面図である。
【符号の説明】
１‥‥スピーカ装置、２‥‥励磁用一次コイル、３‥‥導電性１ターンリング、５‥‥音響振動板、１１‥‥ドーム状振動板、１２‥‥連結平坦部、１２ａ‥‥内周部、１２ｂ‥‥平面部、１３‥‥エッジ状振動板、１５，１５ａ‥‥補強用リング、１６‥‥接着剤、１７‥‥内接合リング部、１８‥‥外接合リング部、２３‥‥接合部
【発明の属する技術分野】
本発明は、各種音響機器や映像機器などに使用されるスピーカ装置に係わり、特に音響振動板の連結平坦部の強度を向上させたスピーカ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のスピーカ装置の音響振動板１２０は、例えば図１２に示す様に中央にドーム形状のドーム状振動板１２１を有すると共に、このドーム状振動板１２１の円形辺縁から断面形状が所定の凹又は凸の曲率を有するように又は直線状のエッジ状振動板１２９を一体に高分子フィルムや金属等で構成している。
【０００３】
この音響振動板１２０のドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９とを一体化する連結部にはボイスコイル１２３を巻回したボイスボビン１２２を垂下する様に接合して、磁気空隙を形成するギャップ１２７内にボイスコイル１２３を上下に揺動可能に配設させる。
【０００４】
スピーカを構成するフレームは、金属からなる円盤状の下側のプレート上に配設したリング状のマグネット１２４と、下側プレートの略中央部に立設した円柱状のポールピース１２５と、マグネット１２４上に載置固定した金属性のリング状の上側のプレート１２６と、エッジ状振動板１２９の外周縁が固定される円筒状フレームで構成され、上側のプレート１２６の内周とポールピース１２５の外周間に形成されたギャップ１２７中にボイスコイル１２３が配設されて動電型のスピーカ装置が構成される。
【０００５】
この様なスピーカ装置の信号入力線１２８に音響信号が入力されると、ギャップ１２７の磁界内に配したボイスコイル１２３はギャップ１２７内で上下に揺動する駆動力を生じて、音響振動板１２０を振動させて音響信号を放音させる。
【０００６】
上述の如き例えば、動電型スピーカ装置ではボビン１２２と音響振動板１２０との従来の接合方法は図１３に示す様に成されている。図１３は図１２のＡ部拡大図を示すものであり、円筒状のボビン１２２のボイスコイル１２３が巻回される側と反対側の一端は音響振動板１２０のドーム状振動板１２１のドーム振動板内周縁部１３３に接着剤１３１により接着させる。
【０００７】
この音響振動板１２０はドーム状振動板１２１の辺縁から立ち下がったドーム振動板内周縁部１３３の下端から直角に折り曲げられた連結部を構成する連結平坦部１３２を介して凸状の曲線状断面あるいは直線状断面を持つエッジ状振動板１２９の振動板辺縁１３４に連設され、この振動板辺縁１３４は円筒状のフレームに固定される。
【０００８】
一方、動電型電磁誘導スピーカでは振動板の駆動手段として動作するボビン１２２に巻回するボイスコイル１２３の代わりに導電性１ターンリングを巻回したり、円筒状で均一な直径の導電性１ターンリングの上方端部を直接音響振動板１２０のドーム振動板内周縁部１３３に接着剤１３１により接着させるように成したものも提案されている。
【０００９】
上述のような小型で高域（例えば１００ｋＨｚ）まで再生可能な動電型スピーカあるいは動電型電磁誘導スピーカによるとドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９を有する音響振動板１２０は薄い金属シート、例えば、アルミニウム、チタニウム、或は高分子シート等を一体成型して得られるものであったため、ドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９を連結する連結平坦部１３２の金属シート、高分子シートは成形時に、ドーム状振動板１２１およびエッジ状振動板１２９側の両方向に引っ張られるため厚さが薄くなって、機械的強度が弱くなる不都合があった。
【００１０】
また、図１３に示す様なボビン１２２あるいは導電性１ターンリングをドーム振動板内周縁部分１３３に接着し、音響信号を入力すると、所定の周波数では、薄くて、機械的強度の弱い連結平坦部１３２を節としてドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９が１８０度位相のずれた振動を生ずる。この周波数ではドーム状振動板１２１から生じた音響信号とエッジ状振動板１２９から生じた音響信号が互いに打ち消し合い、音圧のディップを生じるという不都合があった。特に、このディップが可聴帯域にある場合には音響信号の品質を低下させるという不都合があった。
【００１１】
さらに、２０ｋＨｚ以上の高い周波数においては、ボビン１２２あるいは導電性１ターンリングからの駆動力が、接着剤１３１および機械的強度の弱い連結平坦部１３２により吸収されてしまい、エッジ状振動板１２９に伝達されなくなってしまう。これにより２０ｋＨｚ以上の高い周波数では必要な音圧が得られないという課題があった。
【００１２】
これらの課題を解決するために本発明者らは先に、特開２００１−３４６２９１号公報において、図１４に示すように、接着剤１３１を音響振動板１２０の連結平坦部１３２の幅に合わせて塗布し、連結平坦部１３２にボビン１２２を固定することにより連結平坦部１３２の機械的強度を増加させている。
【００１３】
さらに、上記公報では図１５に示す様な導電性１ターンリング１４１を駆動手段として用いる場合も披瀝している。導電性１ターンリング１４１はそれ自体の電気抵抗を小さくするために、その端面の幅ｔはボビン１２２の場合より大きくなる。この場合、ドーム状振動板１２１とエッジ状振動板１２９とを連結する連結平坦部１３２の幅ｔ′を導電性１ターンリング１４１の端面の幅ｔと略等しくすることにより、さらにこの部分の機械的強度の増大を図ることができる。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の図１４で詳記したようにボビン１２２の端面の幅が連結平坦部１３２の幅ｔ′より薄い場合は接着剤１３１で補強する必要があるが、この場合は、接着剤の塗布条件により、強度にばらつきが生じてしまう。
【００１５】
また連結平坦部１３２の幅ｔ′を非常に広くとることは設計的に問題が生ずる。例えば、導電性１ターンリング１４１の幅ｔを連結平坦部１３２の幅ｔ′に合わせようとすると、磁気空隙、即ち、ギャップ１２７の幅も広くする必要を生じて音圧感度を小さくする不都合を生ずる。
【００１６】
本発明は叙上の課題を解決するために成されたもので、本発明が解決しようと課題は音響振動板の連結平坦部、あるいは連結平坦部近傍に補強用リングを接合させて、連結平坦部の強度を大きくし、ドーム状振動板とエッジ状振動板との１８０°位相のずれた振動を除去するとともに、ボイスコイル等の駆動手段からの駆動力を音響振動板に伝達させることで、高音域まで音響信号の品質が良好なスピーカ装置を提供するにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の小型で高域まで再生可能なスピーカ装置は、動電型スピーカおよび動電型電磁誘導スピーカに用いる振動板を中央のドーム状振動板とエッジ状振動板を連結する平坦部分、あるいはこの平坦部分とその近傍に補強用リングを固定するとともに音響振動板あるいは補強用リングの平坦部分にボイスコイルボビンの端面、あるいは導電性１ターンリングの端面を接着することにより、平坦部分の機械的強度を増加させるものである。
【００１８】
斯かる、本発明のスピーカ装置によれば音響振動板あるいは補強用リングの連結平坦部あるいは連結平坦部近傍を補強用リングで補強したので、機械的強度の弱かったドーム状振動板とエッジ状振動板とを連結する連結平坦部の強度が増加して、ドーム状振動板とエッジ状振動板との１８０度位相のずれた振動を除去するとともに、コイルボビンからの駆動力をエッジ状振動板に伝達させることで、高音域、（例えば、１００ｋＨｚ）までの高域の再生を可能とすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明のスピーカ装置の各実施の形態を図面を用いて説明する。図１は本発明を動電型電磁誘導スピーカに適用した側断面図を示したものであり、図２は図１に示す動電型電磁誘導スピーカの等価回路を示すものである。
【００２０】
図１に於いて、スピーカ装置１はフレーム部および音響振動板ならびに駆動手段で構成される。
【００２１】
フレームは、円盤状の金属より成る下面プレート２ａの略中心位置に下面プレート２ａと一体に成形し、下面プレート径より小径の円柱状のポールピース２が立設され、このポールピース２の外周を囲繞するように同心円状のマグネット６を下面プレート２ａに接合させる。
【００２２】
さらに、マグネット６上に同心円状に形成した金属より成る盤状の上面プレート７を接合させる。上面プレート７の外周に嵌め込まれた円筒状フレーム１０を上面プレート７と一体化させて、フレーム部が構成される。
【００２３】
音響振動板５は後述するように、中央の凸状のドーム状振動板と、このドーム状振動板の辺縁から断面形状が曲率Ｒを有するようにまたは直線状のエッジ状振動板とで構成される。
【００２４】
また、電磁誘導型スピーカの駆動手段はポールピース２あるいは図示しないがポールピース２上に固定した円盤状のポールピースプレートに絶縁して巻回された励磁用１次コイル３ａと、上面プレート７の内周間に形成されるギャップ８内に音響振動板５の後述する連結平坦部から垂下したボビン４の内径に嵌着させた導電性１ターンリング３を電磁誘導可能に対向配置させ、信号入力線９を介して音響入力信号等の駆動電流を供給すると励磁用１次コイル３ａに流れる電流が変化してマグネット６および励磁用１次コイル３ａによる磁界が変化することにより、導電性１ターンリング３に誘導電流が流れ、電磁力により導電性１ターンリング３が上下振動するので、これに対応して音響振動板５が振動する。
【００２５】
図２は図１に示した動電型電磁誘導スピーカの誘導部の等価回路を示すもので、図１に示した励磁用１次コイル３ａに相当する入力インピーダンスＺｉｎの１次側の抵抗Ｒ1 及びインダクタンスＬ1 に音響入力信号に相当する電圧Ｖ1 が印加されると電流Ｉ1 が流れ、導電性１ターンリング３に相当する２次側の抵抗Ｒ2 及びインダクタンスＬ2 に相互インダクタンスＭによる誘導によって出力信号に相当する電流Ｉ2 が流れることで導電性１ターンリング３が上下動する駆動力を生じて音響振動板５から音響信号を放音させることができる。
【００２６】
以下、図３乃至図６を用いて、音響振動板及び駆動手段の取付方法を説明する。
【００２７】
図３は音響振動板５と駆動手段である導電性１ターンリングを一部断面とした斜視図であり、図１５に示したと同様の駆動手段（導電性１ターンリングのみ）を有するもので音響振動板５は金属材料、例えば、アルミニウム、チタニウム等のシート状の材料あるいは、高分子材料から成るシート状の材料をプレス加工することで一体に構成され、中央部には略半球状のドーム状振動板１１を有し、このドーム状振動板１１の外周に連続した連結平坦部１２と、該連結平坦部１２の外周に連続した断面形状で略円弧状あるいは直線状をなすエッジ状振動板１３と、該エッジ状振動板１３の外周に連続して形成した円筒状フレーム１０に取り付けられるエッジを構成する振動板辺縁１４とから構成される。
【００２８】
上述の音響振動板５のドーム状振動板１１とエッジ状振動板１３を連結する連結平坦部１２は図５（Ａ）、（Ｂ）に示すドーム状振動板１１の外周から垂下する様に延びるリング状のドーム振動板内周縁部（以下円周部と記す）１２ａと、該内周部１２ａの下縁に水平方向に延設した平面部１２ｂと、該平面部１２ｂの終縁部に連続して形成されたエッジ状振動板１３とで構成される。
【００２９】
上述の連結平坦部１２の平面部１２ｂはプレス加工による一体成形時にドーム状振動板１１とエッジ状振動板１３との両方向引っ張られるため薄くプレスされることになる。
【００３０】
また、動電型電磁誘導スピーカでは駆動手段としての２次側のコイルとして図３及び図５（Ａ）、（Ｂ）に示すような導電性１ターンリング３あるいは図１、および図６（Ａ）、（Ｂ）に示す様なボビン４の内周に導電性１ターンリング３を装着したボビン４を平坦部１２ｂの下面にエポキシ樹脂系の接着剤１６にて接合されている。このようなボビン４および導電性１ターンリング３は振動系を軽くするため非常に軽いシートを用いているため極力厚みの薄いシートが用いられる。このためボビン４あるいは導電性１ターンリング３の端面の厚みは連結平坦部１２の平面部１２ｂの幅より狭くなっていて接着剤１６による平面部１２ｂに接合するボビン４および導電性１ターンリング３の一端面での補強効果は期待できない。
【００３１】
そこで、本発明では図３乃至図６に示すように連結用平坦部１２を図４に示すような補強用リング１５を用いて平面部１２ｂの強度を補強するように成す。
【００３２】
即ち、図３と図５（Ａ）および図１と図６（Ａ）に示す連結平坦部１２の平面部１２ｂに、図４に示すアルミニウム、チタニウム、高分子シート等のシートあるいは紙等から構成した補強用リング１５の幅ｗを平面部１２ｂの幅に合わせて凹溝状の窪みを形成する連結平坦部１２に接着剤１６等を介して接着固定し、連結平坦部１２の機械的強度を増加させている。補強用リングの材質は音響振動板５と同じであってもよいし、違ってもかまわない。音響振動板５と同じ材質の場合には、厚さは音響振動板５の厚さ以上が好ましい。材質が音響振動板５と異なる場合には、貼り合わせた部分の強度が音響振動板５の材質の２倍の厚さの強度以上になるような厚さが好ましい。
【００３３】
図５（Ｂ）および図６（Ｂ）に示す連結平坦部１２の平面部１２ｂでは図４に示す補強用リング１５を接着剤１６を介して下側（底面側）から接合し、さらに接着剤１６を介して導体性１ターンリング３あるいは導電性１ターンリング３を装着したボビン４の一端を補強用リング１５に接合させている。
【００３４】
図５（Ａ）、（Ｂ）および図６（Ａ）、（Ｂ）では連結平坦部１２の平面部１２ｂの上側または下側から補強用リング１５を接合させた場合を説明したが平面部１２ｂの上側および下側の両方から所定厚みで所定の種類の材質から成る補強用リング１５を接合させて補強させてもよい。
【００３５】
また、スピーカの駆動手段としては電磁誘電型のスピーカについて説明したが図１２で示すように通常のボビンにボイスコイルを巻回した動電型スピーカにも、本発明を適用し得ることは明らかである。
【００３６】
さらに図７乃至図９を用いて、本発明の他の構成を説明する。図７は本発明を動電型スピーカに適用した場合の他の構成を示す振動板及びボビンの一部を断面とする斜視図、図８は本発明に用いる補強用リングの他の構成を示す一部を断面とする斜視図、図９は図７のＢ部分の他の構成を示す側断面図である。
【００３７】
本例に使用する補強用リングは図９に示すように音響振動板５の連結平坦部１２の内周部１２ａおよび平面部１２ｂと、該平面部１２ｂの終縁がエッジ状振動板１３に沿う一部曲面と、連結平坦部１２の内周部１２ａの立ち上がり周縁がドーム状振動板１１に沿う一部曲面とに上または下から接するように接合させる。
【００３８】
即ち、補強用リング１５ａは図８に示すようにエッジ状振動板１３の一部曲面およびドーム状振動板１１の一部曲面に上側または下側から接する内接合リング部１７と外接合リング部１８を補強用リング立ち上がり部および補強用リング平面部２０に連設して設けた断面凹状の接合部２３を有する様にプレス等で一体形成する。
【００３９】
上述の如き補強用リング１５ａを連結平坦部１２の下側から図７のように接着剤１６を介して平面部１２ｂと内周部１２ａならびにドーム状振動板１１とエッジ状振動板１３の一部に接着固定する。
【００４０】
あるいは図９のように、連結平坦部１２の上側から補強用リング平面部２０に接着剤１６を介して補強用リング１５ａを接合させる。この接合時に内接合リング部１７、補強用リング立ち上がり部２１、補強用リング平面部２０、外接合リング部１８のすべての外側（底面側）の接合部２３に接着剤を均一に塗布して接合させるようにしてもよい。
【００４１】
上述の図７乃至図９の構成によれば、幅が連結平坦部１２に等しい補強用リング１５ａを接着固定するとともに、その連結平坦部１２の近傍にも接着固定し、連結平坦部１２及び補強用リング平面部２０の下面にボビン４を固定することにより連結平坦部１２とその近傍の機械的強度を増加させている。補強用リング１５ａの材質は音響振動板５と同じであってもよいし、違ってもかまわない。音響振動板５と同じ材質の場合には、厚さは音響振動板５の厚さ以上が好ましい。材質が音響振動板５と異なる場合には、張り合わせた部分の強度が音響振動板５の材質の２倍の厚さの強度以上になるような厚さが好ましい。
【００４２】
上述の例では音響振動板５を形成しておいて、振動板に補強用リング１５および１５ａを接合した場合を説明したが音響振動板成形時に同時に積層プレスさせる様にしてもよい。勿論、補強用リングを音響振動板５の連結平坦部１２の上及び下からの両方から接合させることもできる。
【００４３】
以下、図１０および図１１の音圧−周波数特性を用いて本発明と従来の特性差を説明する。
【００４４】
図１０は図６（Ａ）で説明した動電型電磁誘導スピーカの音圧−周波数特性を有限要素法を用いて計算した結果を示すものである。音響振動板５の連結平坦部の幅ｗは略０．２５ｍｍに対し導電性１ターンコイル用のボビン４の厚みｗ′は０．０５ｍｍを用い補強用リング１５は音響振動板５と同一材料、同一厚を用いて計算を行なっている。図１０で縦軸は音圧レベル（ｄＢ）、横軸は１０ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚまでの周波数をとっている。
【００４５】
上述の音圧−周波数特性に依ると１０ｋＨｚ〜１００ｋＨｚまで、略平坦なレベルの周波数特性が得られ、４０ｋＨｚ以下での音圧も、後述する従来構成に比べて大きなレベル低下がみられずボビン４からの駆動力が位相反転等を起こさず効率よくエッジ状振動板１３に伝達されている。
【００４６】
さらに、図７で説明したスピーカの同様の音圧−周波数特性の有限要素法による計算では音圧−周波数特性曲線では略同一の結果が得られた。
【００４７】
この場合、音響振動板５の連結平坦部１２とその近傍を補強する補強用リング１５ａは振動板と同じ材質同じ厚さの物を用いて計算を行なっている。連結平坦部近傍の補強部分である内接合リング部１７と外接合リング部１８の幅は１ｍｍとした。連結平坦部１２の幅、ボイスボビンの厚さは図１０で計算を行なったものと同一である。この場合も４０ｋＨｚ付近での大きな音圧の低下が見られず、図１０の場合と同じようにボイスボビンからの駆動力がエッジ状振動板に伝達され効率良く音響出力への変換が行なわれていて、図４に示した補強用リング１５に比べて４０ｋＨｚ乃至１００ｋＨｚでの音圧レベル低下は改善されていることを確認した。
【００４８】
図１１は、図１４で説明したスピーカの音圧−周波数特性の有限要素法により計算した結果である。連結平坦部１３２の幅は０．２５ｍｍに対してボビン１２２の厚さは０．０５ｍｍと非常に小さくなっている場合である。約４０ｋＨｚ以上では急激な音圧の低下が見られる。この場合には連結平坦部１３２の強度が不十分なために、４０ｋＨｚ以上の高い周波数ではボビン１２２による駆動力が充分にエッジ状振動板１２９に伝達できないため、音響振動板１２０から音響出力への変換が効率良く行なわれていない。
【００４９】
【発明の効果】
本発明のスピーカ装置によればドーム状振動板とエッジ状振動板とを連結する連結平坦部を有する振動板の連結平坦部あるいは連結平坦部近傍の上側または下側から強度を高めるため補強用リングを接合させ、連結平坦部あるいは連結平坦部とその近傍、ならびに補強用リングにボイスコイル等の駆動手段を接合させたので連結平坦部の機械的強度が高められ、不要振動が除去され、接着剤を塗布する場合に比べて作成し易く、効率よく音響出力変換を行なうことができ高域の１００ｋＨｚまで略平坦に再生可能な動電型のスピーカ装置を得られる効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態を示すスピーカ装置の側断面図である。
【図２】図１の動作説明用の等価回路図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示すスピーカ装置の一部を断面とする斜視図である。
【図４】本発明のスピーカ装置に用いる第１の実施の形態を示す補強用リングの斜視図である。
【図５】図３のＣ部拡大断面図および他の取付方法を示す拡大側断面図である。
【図６】図１のＤ部拡大図および他の取付方法を示す拡大断面図である。
【図７】本発明の第３の実施の形態を示すスピーカ装置の一部を断面とする斜視図である。
【図８】本発明のスピーカ装置に用いる第２の実施の形態を示す補正用リングの斜視図である。
【図９】図７のＢ部の他の構成を示す側断面図である。
【図１０】本発明のスピーカ装置の音圧−周波数特性曲線である。
【図１１】従来のスピーカ装置の音圧−周波数特性曲線である。
【図１２】従来のスピーカ装置の側断面図である。
【図１３】図１２のＡ部の拡大側断面図である。
【図１４】図１２のＡ部の他の構成を示す拡大側断面図である。
【図１５】図１２のＡ部の更に他の構成を示す拡大側断面図である。
【符号の説明】
１‥‥スピーカ装置、２‥‥励磁用一次コイル、３‥‥導電性１ターンリング、５‥‥音響振動板、１１‥‥ドーム状振動板、１２‥‥連結平坦部、１２ａ‥‥内周部、１２ｂ‥‥平面部、１３‥‥エッジ状振動板、１５，１５ａ‥‥補強用リング、１６‥‥接着剤、１７‥‥内接合リング部、１８‥‥外接合リング部、２３‥‥接合部
Claims (6)
- ドーム状振動板とエッジ状振動板を連結する連結平坦部とが一体に形成された振動板と、
前記振動板の前記連結平坦部を構成する窪みの外部に配設されると共に、前記ドーム状振動板に接する内接合リング部と、前記エッジ状振動板に接する外接合リング部と、前記連結平坦部に接する補強用リング平面部とが一体に形成された補強用リングと、
前記振動板を駆動する磁気空隙内に配設され、前記補強用リングに接合された駆動手段と
を具備したことを特徴とするスピーカ装置。 - 前記駆動手段を構成するボイスコイルを巻回したボビンの一端を前記補強用リングに固定させた
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。 - 前記駆動手段を構成する導電性１ターンリングの一端を前記補強用リングに固定させた
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。 - 前記駆動手段を構成する導電性１ターンリングを装着したボビンの一端を前記補強用リングに接合させた
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。 - 前記補強用リングは、
前記振動板と同一の材質であると共に、前記振動板の厚さ以上である
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。 - 前記補強用リングは、
前記振動板と異なる材質であり、
前記補強用リングの配設された部分の強度が、前記振動板の材質の２倍の厚さの強度以上である
ことを特徴とする請求項１記載のスピーカ装置。
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