JP4153934B2 - 音響振動板 - Google Patents

Description

この出願は２００４年７月７日に出願された米国仮出願第６０／５８６，０６５，２００４号について優先権を主張する。
この発明は、電気−音響変換器システムと音響−電気変換器システム分野であって、より明確には振動板により支持される複数の音響素子をもつ、独特で優れた振動板システムに関するものである。

普通の電気−音響変換装置と音響−電気変換装置は以下の教本と文集に詳述されている。
Ａｃｏｕｓｔｉｃ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｈａｒｒｙ Ｆ．Ｏｌｓｏｎ，Ｐｈ．Ｄ．，Ｖａｎ Ｎｏｒｓｔｒａｎｄ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｊｅｒｓｅｙ，１９５７（以下“Ｏｌｓｏｎ”と称す）；Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ，Ａｎ ａｎｔｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｖｏｌ．１−Ｖｏｌ．２５（１９５３−１９７７），２^ｎｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｎ．Ｙ．；ａｎｄ Ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ，Ａｎ ａｎｔｈｏｌｏｇｙ ｏｆ ａｒｔｉｃｌｅｓ ｏｎ ｌｏｕｄｓｐｅａｋｅｒｓ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｐａｇｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ ｔｈｅ Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ Ｖｏｌ．２６−Ｖｏｌ．３１（１９７８−１９８３），Ａｕｄｉｏ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｓｏｃｉｅｔｙ，Ｉｎｃ．，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｎ．Ｙ．、これ等は夫々参照によりここに包含される。多くの設計上の努力が材料の物理特性、すなわち、高いヤング率Ｅ、低い密度ρ、高いＥ／ρと低い総重量のみならず音響振動板の構造に向けられた。一つの試みは米国特許第１，７５７，４５１号（１９３０、Ｃｒａｎｅ）で、これは振動板に押圧された穴、リブまたはこぶからなり、制動材で満たされることが出来、望ましくは対数曲線状に配される。この試みは振動板の放射特性を変えて定在波または分割振動を制限し、また減衰する方法に関する。

音響振動板中に層状繊維を包含する事により、望ましくない振動の問題を解決する、いくつかの試みがあった。例えば特願昭５８−１０８８９６号（１９８３、Ｇｕｙｏｔ）には、高弾性繊維シートとポリマーの積層により成型されたスピーカーコーンが開示されている。
日本特許第２６９３４４７号（１９９７、富宅，他）によれば、ポリマーと高弾性繊維条体によるスピーカーコーンで、各条体がコーンの首部分から放射状に向けられたものが開示されている。
更に日本特許第０９４６０３８号（１９７９、森田、他）中には、ドーム型振動板がポリマーと高弾性繊維よりなり、全ての繊維がドームの経線方向に向けられたものが記述されている。

しかしながら、上記のどの出願の構造や技術も、人間の鼓膜の成層構造により得られる、自然な特性の利点を利用も包含もしていない。望ましくない振動の問題を解決する優れた自然発生着想の他の例の一つに、羽根の自然成層繊維特性の利点を反映したものがある。しかし上記のどの出願も、其の構造や技術に羽根の優れた特性を採用も包含もしていない。よって、人間の鼓膜や羽根の優れた特性をもつ音響振動板には到達していない。

本発明の各種の態様は、人の鼓膜の素子の成層と羽根の成層構造を理解し、それらの自然の原理を理解することで、優れた音響振動板を創り出すものであると説明することが出来る。

本発明の一つの目的は、スピーカー、ヘッドフォン、イヤーフォン、電話器、補聴器をふくむ電気−音響変換器システムのみならず、例えばマイクロフォンなどの音響−電気変換器システムに使用する、自然生まれの音響振動板を提供することである。

本発明の他の目的は現行の電気−音響変換器および音響−電気変換器用機器、装置とシステムに互換性を有する、改良された自然生まれの音響振動板を提供し、画期的な改良を得ることである。

本発明の他の目的は、簡単な構造をもち、従って製造が比較的安価な改良された自然生まれの音響振動板を提供することである。

本発明の他の目的は、耐候性で長寿命の改良された自然生まれの音響振動板を提供することである。

本発明の他の目的は、自然生まれの音響振動板の製造方法を提供することである。

本発明の他の目的は、自然生まれの音響振動板を使用する電気−音響変換器および音響−電気変換器を提供することである。

上記および他の本発明の目的は、音響エネルギー伝達のために音響振動板に接続された駆動体を有し、次のものよりなる音響振動板により達成される：
（ａ） 複数の音響的に機能的且つ能動的素子（以後音響素子と称す）が音響振動板によって支持され（耳の鼓膜の繊維と羽根の小枝部から連想される）；
（ｂ） 各素子の最近端は駆動体に連携しており（鼓膜の槌骨と羽根の枝部から連想される）；
（ｃ） 駆動体の垂線に対し等しい鋭角で半径方向に伸長し（羽根の小枝部が枝部に連携し、且つ等しい鋭角で伸長することから連想される）；また
（ｄ） 素子は定められた硬化模様をもって駆動体を取り巻くように設けてなる（鼓膜の繊維と羽根の小枝部から連想される）；

性能の更なる改良は音響振動板の二重層構造により達成される、即ち：
（ｅ） 第一の層の繊維の方向は第二の層の繊維の方向と角度差を有する（鼓膜の繊維；放射状と輪状、そして重ねられた羽根の小枝部から連想される）。

駆動体の垂線に対し鋭角で、他の層に対し角度差を有するように並べられた音響素子の二重層は、音響振動板の特性に重要な改良を提供する。

しかし本発明者は振動板が唯一層の音響素子を持つ場合でも、マトリックスが一般的な音響振動板の硬度を有するか、それより小であると、音響振動板の顕著な改良が達成されることを強調する。

上記および他の目的は、音響エネルギー伝達のため駆動体が振動板に連携した自然生まれの音響振動板を製造する方法により達成される、それは等間隔にある複数の音響素子とマトリックスが振動板により支持され、そして駆動体との各接続点の垂線に対し等しい鋭角で半径方向に伸長し、駆動体を取り巻く定められた硬化模様をもつ音響素子よりなる。

更なる自然生まれの音響振動板の製造方法は、繊維強化プラスチックを使用し、其の繊維を音響素子とし、プラスチックをマトリックスとすることにより達成される。

更なる自然生まれの音響振動板の製造方法は、ここに述べられた音響素子を普通の音響振動板に付加することにより達成される。

更なる自然生まれの音響振動板の製造方法は、振動板を音響素子と共にプラスチックモールドすることにより達成される。本発明の原理と方法は平面駆動型音響振動板にも適用される、それは電気励起平面駆動システムから形成された複数の素子を持ち、励振装置が電気的または電磁的に励起されると、前記振動板の各素子が振動するように適用され、各素子は音響振動板の中央部に連携され、半径方向に振動板中央部の垂線に対し等しい鋭角で伸長する。

本発明の原理と方法は周波数帯に関係なく、あらゆる種類の音響振動板に適用することが出来、普通の音響振動板を超える実質的な進歩が得られる。

本発明の上記および他の目的もまた、音と電気信号を発生するための音響素子をもつ自然生まれの音響振動板を使用した、電気−音響変換器および音響−電気変換器により達成される。その様な変換器はまたボイスコイルアセンブリーを含む。普通の形態において磁石とポールピースを含む磁場構造、それはボイスコイルに近い空隙中に、強力で均整のとれた磁場を発生する。支持枠構造はボイスコイルを有する音響振動板と磁場構造に連携し支持している。

音響振動板がここに説明される。以下の説明において本発明のより完全な記述を提供するために、非常に多くの独特の細部を典型的実施例として公にする。しかし本技術に熟達した人には、これ等の独特の細部なしでも本発明を実行できることは明らかであろう。他の例では周知の特色が発明をわかりにくくするので詳細に説明されなかった。本発明の望ましい実施例は、ここに図、写真及び詳細な説明により明らかにされる。特に注釈のない場合、明細書と請求範囲の語と句は、適用可能な技術類に普通に熟達した人によって理解される、通常且つ慣用の意味を与えると解釈されるべきである。もし他の意味を意図するときは、本明細書は特別の意味が語または句に与えられるべきであると明確に規定するであろう。

本発明は音響振動板に自然を取り入れることにより、効率的で均等な音響エネルギー伝送に伴う、望ましくない振動の制動や強化の問題を解決するのに、従来技術等と異なる手法を用いる。Ｏｌｓｏｎ，（ｐ．５５８）に述べられているように“再生された音はみな最後には人間の耳で聞くものである”。人間の聴音は音が鼓膜を振動することにより始まる。

実際には原音はマイクロフォンの振動板によって電気信号に変換され、電気的に伝送され、それから上記耳の鼓膜を振動させるために、音の再生装置の振動板により音として再生される。
より進歩した測定装置や精巧な測定法が開発され導入されたが、現在でも人の耳が究極、最良の音質評価法であることは事実である。今日でも測定装置によって得られたデータと実際に人の聴覚で知覚し評価した音との間には大きな食い違いがある。
Ｏｌｓｏｎ，（ｐ．５５８−９） によれば“再生された音の生理的および心理的効果が、あらゆる音響再生システムの最も大切な要素である。話し声と聴音については、非常に多くの貴重なデータが今までに蒐集されている。この情報は音響再生装置の開発と設計に非常に有用である。音波が耳に当たると、それは外耳道にはいり、鼓膜に振動を起す”。

此処に到って本発明者は人間の鼓膜が進化の過程を経て手に入れた、究極の音響振動板であると思考する。
音響振動板のモデルである人間の鼓膜
Ｓｐｅｅｃｈ ａｎｄ Ｈｅａｒｉｎｇ Ｓｃｉｅｎｃｅ，（ｐ．５５０），Ｗｉｌｌａｒｄ Ｒ．Ｚｅｍｌｉｎ，Ｐｒｏｆ．，１９８１ ｂｙ Ｐｒｅｎｔｉｃｅ Ｈａｌｌ，Ｉｎｃ．，Ｅｎｇｌｅｗｏｏｄ Ｃｌｉｆｆｓ，Ｎ．Ｊ．０７６３２，（以下“Ｚｅｍｌｉｎ”と称す）と耳科学アトラス、（ｐ。５４）野村恭也、平出文久、１９７４、中外医学社、東京（以下“野村”と称す）を参照する、これ等は夫々参照によりここに包含される。“Ｚｅｍｌｉｎ”は鼓膜について次のように述べている：“構造的に鼓膜は三つの組織からなる：外側の薄い皮膚層、それは外耳道の被膜につながっている；繊維よりなる中間層、これは鼓膜の弾性を大きく担っている；しょう液（粘液）膜の内層、それは内耳の被膜につながっている。繊維層は実際には一つが他の一つと密接した二層を有する。二つからなる繊維のより表面側のものは中心から外周に放射する。これ等の繊維は鼓膜の全面に亘ってほぼ均等に分布している、それは繊維層が車輪のスポークに似ているとの想像を与える（ここでは放射状繊維と称す）。内側の層は繊維組織の同心環からなりこれ等は不同な分布をもつ（ここでは輪状繊維と称す）。その密度は外縁で最大で中心において膜は槌骨の柄の終端につながっている”。

上記のごとく二つの繊維層は共に槌骨に連携し近接して接合されている、しかし織ったり、ましてや編んだりした組織ではない。これ等の層は夫々独立して分離できることが医学的に証明されている。参照、中耳・内耳走査電顕アトラス、（ｐ．４−５）、原田 康夫、広島大学教授、１９８０、金原出版株式会社、東京、（以下“原田”と称す）、これは参照によりここに包含される。
人間の鼓膜に霊感を得た音響振動板の着想は、次ぎの各項により特徴付けられる：
（１） 放射状繊維、輪状繊維が共に駆動体に連携している；
（２） 織ったり編んだりすることにより起こる屈曲や撚りによる障壁が無いので、音響エネルギーの有効且つ均等な伝達が達成される；
（３） 繊維材自身に適度の内部損失があり、そこへ更なる制動が各層の振動した際に起こる角度差のある動きによって与えられる、即ち放射状繊維は円周方向に動き、輪状繊維は半径方向に動く；
（４） 輪状繊維による周縁と槌骨の柄から反射される定在波の減衰；
（５） 適切な重量内での繊維の剛性による鼓膜の強化；上記のごとく、鼓膜の繊維は機能的能動素子の一例であって、これが即ち本発明者がこれ以降“音響素子”と呼ぶものである；そして
（６） 鼓膜は聴覚器官に梃子式の機械的結合で連携されている。従ってこの鼓膜の構造は、機械的に絶縁された往復運動が要求される音響振動板には直接適用できない。

音響振動板のモデルである羽根
本発明の新規な他の具体例は、自然の制震膜の他の例、羽根によって説明される。羽根の構造は一億年以上にわたって同じものが保持されてきた音響振動板の優れたモデルである。
羽根の接写は写真１と日本経済新聞、２００２年１０月２７日、ｐ．２６、“自然界の回折格子”に示される（以下“日経”と称す）、これは参照によりここに包含される。この説明の中での論議として、羽根は枝部（駆動体）に鋭角に連携し単層に整列した小枝部（空力的エネルギー伝達素子）よりなる。もう一つの隣の枝部に連携した小枝の層が第一の小枝層に交差積層されている。羽根の小枝部は空気をマトリックスとする空力的機能素子である。

よって羽根の構造は次ぎの各項により特徴付けられる：
（１） 小枝部は枝部に鋭角で連携される。鋭角取り付け小枝部の利点は枝部の二次元的な強化である；
（２） 織ったり編んだことで起こる屈曲や撚りによる障壁が無く、能率的で均等な空力的エネルギーを伝達する；
（３） 小枝部自身にある適度の内部損失があり、そこに各小枝層の角度差のある動きによって、更なる制動が与えられる；
（４） 枝部から反射される定在波の減衰と、羽根の振動とはためきの小枝部による減衰；
（５） 適切な重量内での繊維性小枝部による空力的膜の構造；そして
（６） 両側に並んだ小枝部の付いた枝部よりなる、空気をマトリックスとし伸長する平面が、機械的結合を基に空力的駆動力を伝達する。従って羽根の構造は、機械的に絶縁された往復運動が要求され、駆動体が閉回路型に組み立てられた音響振動板には直接適用できない。

本発明の音響素子は、上記のような鼓膜の繊維と羽根の小枝部に霊感を得、またそれらの新規性をもつ。本発明の一つの望ましい実施例の物理的構造は図１Ａに示される。音響素子１は円錐形の音響振動板２により支持されている。音響素子１は駆動体３に、駆動体３の垂線８に対し鋭角４で連携し、外方へ境界５に向かって延伸する。点７における音響エネルギー６の伝達は二つのベクトルを持つと考えられる、８で示される垂線成分と、９で示される接線成分である。換言すれば、図１Ａにおいて、音響素子１は音響エネルギーを８、９ａ、８ａと９からなる面にあたえる。
図１Ｂにおいて、音響素子１０はドーム形の音響振動板１１により支持されている。音響素子１０は駆動体１２に、駆動体１２の垂線８に鋭角４にて連携し、中心１３に向かって内方へ延伸する。点７における音響エネルギー６の伝達は、二つのベクトルを持つと考えられる、８で示される垂線成分と、９で示される接線成分である。換言すれば、図１Ｂにおいて、音響素子１０は音響エネルギーを８，９ａ，８ａと９からなる面にあたえる。
同時に、音響素子１と１０によって垂線ベクトル方向と接線ベクトル方向の強化が与えられる。内部損失はかくして音響素子１及び１０と、音響振動板マトリックスの間に誘起される。

垂線成分と接線成分は前記鋭角が４５度のとき等しくなり、其の時８，９ａ，８ａ９で構成される面積は最大となる。４５度プラスまたはマイナス１０度は許容できる、何故ならば上記ベクトルの減少が３０％以下であるからである。鋭角は音響振動板上の接平面上で規定される。
図２Ａを参照し、音響素子１は円錐形音響振動板２により支持されている、音響素子１は最近端が駆動体３に連携し、垂線１６に対し鋭角４で放射方向に伸長する、そして遠心端は駆動体から外方の音響振動板の境界５の方向に間隔をもって設けられる。図２Ａにおいて、境界５からの残留音エネルギー１４は、音響振動板２上の音響素子１の働きによって方向１５に反射され、結果として内部損失を発生させ定在波を減衰する。駆動体３からの残留音エネルギー１４ａは、音響振動板２上の音響素子１の働きによって方向１５ａに反射され、結果として内部損失を発生させ定在波を減衰する。
図３Ａに示すように、第一層の上に互いに角度差を有して音響素子１９の第二層をもつことは望ましい。点７の音響エネルギー伝送６と２０は二倍の垂線成分８と２１、及び反対方向にある二重の接線成分９と２２を有する。交差積層による接線成分９と２２は逆向きで、相互運動によって内部損失を増大する。

図２Ｂを参照し、音響素子１０はドーム形音響振動板１１により支持されている、音響素子１０は最近端が駆動体１２に連携し、放射方向に垂線１６に対し鋭角４で伸長する、そして遠心端は駆動体から内方、音響振動板の中心１３の方向に一定の間隔で設けられる。図２Ｂにおいて、中心１３からの残留音エネルギー１７は、音響振動板１１上の音響素子１０の働きによって方向１８に反射され、結果として内部損失を発生させ定在波を減衰する。駆動体１２からの残留音エネルギー１７ａは、音響振動板１１上の音響素子１０の働きによって方向１８ａに反射され、結果として内部損失を発生させ定在波を減衰する。
図３Ｂに示すように第一層の上に互いに角度差を有して音響素子２３の第二層をもつことは望ましい。点７の音響エネルギー伝送６と２４は二倍の垂線成分８と２５、及び反対方向にある二重の接線成分９と２６を有する。交差積層により接線成分９と２６は逆向きで、相互運動によって内部損失を増大する。
均等な音響エネルギーの分配と反射音響波の減衰は、その半径での各垂線に対する、更に望ましくは各半径での、音響素子の鋭角が実質的に等しいときに得られる。それ故に、一つの望ましい実施例は、音響素子に曲線部または折れ線部があり、それが対数螺旋を形成するものである。

上に述べた各層の鋭角４が４５度であるとき、結果として二重層の二つの音響素子の交差角は９０度になる。二層以上の成層が可能である。
この発明は表１に記す様に五つの構造から成る。
表１：構造
ａ） 複合材、繊維強化プラスチック
ｂ） 付加
ｃ） 除去
ｄ） モールド
ｅ） エンボス
本発明の一つの実施例で、先行例を超えて非常な好結果をもたらすものは、音響素子としていつでもすぐ手に入る、表３の繊維を使用する繊維強化プラスチックを採用したものにより達成される（表２−１（ａ）参照）

表２−１：繊維強化プラスチック構造
ａ） 繊維性材とマトリックス
ｂ） 繊維プリプレグ
ｃ） ａ）とｂ）の混合
ｄ） 鼓膜型［皮膚状層−繊維層−制動材］

表３：材料
現存する音響振動板と材料が本発明に使用可能である（即ち、いつでもすぐ手に入る）如何なる材料でも、音響振動板上に固定するものは音響素子として使用可能である。
ａ） 繊維［有機、無機］、超機能繊維（即ち、カーボン、アラミド、等）は以下の文献に詳述されている：ニュー繊維の世界、本宮達也、日刊工業新聞、東京、１９８８、（ｐ．１２−６６、１３５−１３８）、ハイテク繊維の世界、本宮達也、日刊工業新聞、東京、１９９９、（ｐ．６６−１２７）これ等は夫々参照によりここに包含される。
ｂ） 糸、よりがけしていない繊維束、繊維束、プリプレグ、チップ
ｃ） 薄板、フィルム、シート、条体、布、織物、パルプ、紙［有機、無機］［積層材］［アルミニューム、アルミニューム合金、チタニューム、チタニューム合金、マグネシューム、マグネシューム合金］
ｄ） 粉体、薄片、長方形［有機、無機］［アルミニューム、アルミニューム合金、チタニューム、チタニューム合金、マグネシューム、マグネシューム合金］セラミック、ナノ・カーボン（管、カップ、ホーン、フラーレン形）
ｅ） ペンキ、ラッカー、絵の具、マーカーペン、インク、紫外線反応インク、色素、［アルミニューム、アルミニューム合金、チタニューム、チタニューム合金、マイカ、セラミック］
ｆ） 樹脂、熱硬化性樹脂、紫外線硬化性樹脂、熱可塑性樹脂、ポリプロピレン、ポリエステル、エポキシ、フェノール、液晶プラスチック（ＬＣＰ）
ｇ） 接着剤 充填材あり／なし［有機、無機］
ｈ） 付加蒸着用原材料［有機、無機］［アルミニューム、アルミニューム合金、チタニューム、チタニューム合金、マグネシューム、マグネシューム合金］
ｉ） 積層材、接合材
ｊ） 強磁性、粉体、長方形、電磁システム用板
ｋ） ピエゾエレクトリック材
ｌ） 静電気応用材

本発明の円錐形音響振動板の製作方法は次の段階を含む。
（１） 図４Ａに示すように、例えばフッ素樹脂を一つの望ましい材料に使用した、凸状面２９と凹状面３０をもつ凸状冶具２７と凹状冶具２８を用意する。
（２） 例えば、引っ張り強さ３６０ｋｇｆ／ｍｍ^２そして引っ張り弾性２４０００ｋｇｆ／ｍｍ^２の炭素繊維が使用される。図５Ａにしめす、外径１２０ｍｍそして内径３３ｍｍの円錐音響振動板を作るために、各３０００本の繊維からなる１００ｍｍ長の炭素繊維の繊維束約三十四本を用意する。音響素子が全面を覆うように、その有効長が有効半径より大なることが望ましい。
（３） 次に凸状面２９に付着性エポキシ樹脂を塗布する。
（４） 炭素繊維束３３は隣り合って並べられ、首部３４の周りにフッ素樹脂テープによって巻き付けられる。図４Ａのように炭素繊維３１の最近端は駆動体に連携しており、音響振動板の半径が増大するに従って振動板面の接平面上で鋭角をもって半径方向に伸長する。炭素繊維の量は実質的に同じであるから、音響素子、即ち炭素繊維の線密度は振動板の半径が増大するとともに減少し、従って炭素繊維は各半径内で均等に分布する。
（５） 一旦全ての炭素繊維が全凸面を覆って配置されたならば、エポキシ樹脂の追加塗布を炭素繊維に付加することが出来る。かくしてエポキシ樹脂はマトリックスを構成する。
（６） 凸状冶具２７の上に凹状冶具２８を、一定時間一定温度の元で硬化のため締結する。望ましい実施例として硬化温度１２０度Ｃで少なくとも１時間が用いられる。低温用エポキシ樹脂を使用することも出来る。冷却後音響振動板は冶具から外される。図５Ａは円錐形音響振動板３９における炭素繊維３１の分布を示す。外周部の円周断面は図８Ａに示される。
（７） 本発明の一つの実施例において、追加の逆方向の炭素繊維３１ｂが図５Ｂのように付加される。もし必要なら薄い紙片またはフィルムを、第一層の炭素繊維層３１ａの上に加えることが出来る。上記（５）の段階で付加を始め上述の（２）から（６）段階の工程を繰り返す。図５Ｂは円錐形音響振動板４０における炭素繊維３１ａと３１ｂの分布を示す。外周部の円周断面は図８Ｂに示される。

本発明の音響振動板は、以下の説明に見るように、人間の鼓膜と羽根の都合の良い特性を包含すると理解できる（参照、“Ｚｅｍｌｉｎ”、“野村”、“日経”と“写真１”）。
図５Ａと図５Ｂの円錐形音響振動板にとって、振動板と鼓膜及び羽根によって共有される特性は以下の通りである：
（ａ） 振動板の音響素子３１、３１ａと３１ｂは、鼓膜の繊維と羽根の小枝部を連想させる。
（ｂ） 各素子の最近端は、鼓膜の槌骨と羽根の枝部と同様に駆動体３に連携している。
（ｃ） 各素子は駆動体３の垂線に対し均等な鋭角で半径方向に伸長する、それは羽根の小枝部が、写真１に示すように枝部から均等な鋭角で伸長するのと同様である。
（ｄ） 適切な内部損失が繊維とマトリックスの間に生ずる、それは鼓膜の繊維の組織と羽根の小枝部と空気マトリックスの場合と同様である。
（ｅ） 二重層構造においては、第一層の繊維の方向が第二層の繊維の方向に対し角度差を有する、これは鼓膜の繊維と羽根の小枝部の場合と同様である。
（ｆ） 音響素子は外周部と駆動体から反射した定在波を減少する、これは鼓膜の繊維と羽根の小枝部と同様である。
（ｇ） 適切な重量内での繊維の必要量について、本発明者は其の実験から、音響振動板を人間の鼓膜の重量／面積比の三倍、望むべくは二倍までに収めることにより、人間の鼓膜の特性が十分に与えられる事を発見した。人間の鼓膜の重量／面積比は０．２５ｍｇ／ｍｍ^２（１４ｍｇ／５５ｍｍ^２（有効可動面積）、（参考“Ｚｅｍｌｉｎ”と“野村”）、以下Ｇ／Ｓ比と称する。Ｇ／Ｓ比の減少は音響振動板の有効周波数帯域を広げる。

本発明のドーム形音響振動板の製作方法は次の段階よりなる。
（１） 図４Ｂに示す凸状冶具３５と凹状冶具３６を用意する。凸状面３７と凹状面３８は非接着性で、望ましくはフッ素樹脂のような材料で作られている。
（２） 例えば、引っ張り強さ３６０ｋｇｆ／ｍｍ^２、そして引っ張り弾性２４０００ｋｇｆ／ｍｍ^２の炭素繊維が使用される。図６Ａにしめすドーム形音響振動板４２を作るために、約１０ｍｍ幅に広げ筆のような形に成型された、３０００本の繊維からなる繊維束を用意する。
（３） 次に凸状面３７と首部３４に付着性エポキシ樹脂を塗布する。
（４） 炭素繊維束３３は隣り合って並べられ、首部３４の周りにフッ素樹脂テープによって巻き付けられる。図４Ｂのように炭素繊維３３の最近端３２は駆動体に連携しており、音響振動板の半径が減少するに従って、振動板面の接平面上で鋭角をもって半径方向に伸長する。音響素子、即ち炭素繊維の線密度は与えられた半径で実質的に一定で、そして炭素繊維は各半径で均等に分布する。
（５） 一旦全ての炭素繊維が全凸面を覆って配置されたならば、必要に応じ炭素繊維にエポキシ樹脂の追加塗布が付加される。結果エポキシ樹脂がマトリックスとなる。
（６） 凸状冶具３６の上に凹状冶具３５を、一定時間一定温度の元で硬化のため締結する。望ましい実施例として硬化温度１００度Ｃで少なくとも１時間が用いられる。冷却後音響振動板は冶具から外される。図６Ａはドーム形音響振動板４２における炭素繊維３３の分布を示す。外周部の円周断面は図８Ａに示される。
（７） 本発明の一つの実施例において、追加の逆方向の炭素繊維３３ｂが図６Ｂのように付加される。もし必要なら薄い紙片またはフィルムを第一層の炭素繊維層３１ａの上に加えることが出来る、上記（５）の段階で付加を始め、上述の（２）から（６）段階の工程を繰り返す。図６Ｂはドーム形音響振動板４０における炭素繊維３３ａと３３ｂの分布を示す。外周部の円周断面は図８Ｂに示される。

本発明の音響振動板は、人間の鼓膜と羽根の都合の良い特性を以下の説明に見るように包含すると理解できる（参照、“Ｚｅｍｌｉｎ”、“野村”、“日経”と“写真１”）。
図６Ａと図６Ｂのドーム形音響振動板にとって、振動板と鼓膜及び羽根によって共有される特性は以下の通りである：
（ａ） 振動板の音響素子３３、３３ａと３３ｂは鼓膜の繊維と羽根の小枝部を連想させる。
（ｂ） 各素子の最近端は鼓膜の槌骨と羽根の枝部と同様に駆動体１２に連携している。
（ｃ） 各素子は駆動体１２の垂線に対し均等な鋭角で半径方向に伸長する、それは羽根の小枝部が枝部から均等な鋭角で伸長するのと同様である。
（ｄ） 適切な内部損失が繊維とマトリックスの間に生ずる、それは鼓膜の繊維の組織と羽根の小枝部と空気マトリックスの場合と同様である。
（ｅ） 二重層構造においては、第一層の繊維の方向が第二層の繊維の方向に対し角度差を有する、これは鼓膜の繊維と羽根の小枝部の場合と同様である。
（ｆ） 音響素子による中心と駆動体から反射した定在波の減衰、これは鼓膜の繊維と羽根の小枝部と同様である。
（ｇ） 適切な重量内での繊維の必要量について、本発明者は其の実験から音響振動板を前記Ｇ／Ｓ比の三倍、望むべくは二倍までに収めることによって、人間の鼓膜の十分な特性が与えられる事を発見した。

上に述べた円錐形またはドーム形音響振動板において、表３に記載されたどの種類の繊維も単一または混合で使用可能である。例えばアラミド繊維は内部損失と制動を増大するのに好まれる。
本発明の他の実施例は、図５Ａの円錐型音響振動板と、図６Ａのドーム形音響振動板を結合して、図７Ａの複合型音響振動板が作られる。更に図５Ｂの円錐形と、図６Ｂのドーム形の結合は、図７Ｂの複合音響振動板を提供する、これ等は共に先行例を超える非常な好結果をもたらす。
本発明の音響振動板は音響素子として何時でもすぐ入手できる材料を利用する。これは如何なる現有の音響振動板をも超える主要な進歩、高忠実度音再生の結果として実在性を持つ自然な広帯域周波数特性、高い能率と大きなダイナミックレンジを長寿命で具現し、しかも耐候性である。

本発明の他の実施例、先行例を超えて非常な好結果をもたらすものは、音響素子としていつでもすぐ手に入る単一方向性”炭素繊維プリプレグ“（表２−１（ｂ））を使用して達成される。求める音響振動板の特定の寸法と形状に従って、炭素繊維プリプレグを切り出したものを図９に示す。
本発明の円錐形の音響振動板を製作するため次の段階を遂行する：
（１） 図４Ａの凸状面２９は薄い紙、フィルム、シートまたは付着性エポキシ樹脂、または熱可塑性プラスチックで覆われる。
（２） スリット４５のついたプリプレグシート４４は図９Ａに示されている。上側（図中）非スリット範囲は図１０Ａの首部３４の周りにフッ素樹脂テープによって巻きつけられる。図１０Ａと図１１Ａ中に示すように、各炭素繊維プリプレグの条体４６の最近端３２は駆動体３に連携しており、そして半径方向に４７ａにおいて折り返すことによって、垂線に対し音響振動板の接平面上で鋭角に伸長し、そして横にずらすことによって予め定められた線に整列させる。炭素繊維プリプレグの条体４６は凸面２９上に、例えば半田鏝の熱い先端を使用して圧着される。更なる折り返し４７ｂと４７ｃが必要に応じ作られる。
（３） 図１０Ｂ，図１１Ｂと図１１Ｃに示すように、追加の炭素繊維プリプレグ層４６ｂと４６ｃを第一層の上に追加できる。外周部５での炭素繊維プリプレグ条体４６の最適分布は、整数の層が適用される時に得られる。結果円錐形音響振動板の外径と内径の比は規範化される。例えば外径が１２０ｍｍそして内径が３３ｍｍであると、その比は１２０／３３＝３．６。従って本件では３層が最良比とされる。
（４） 交差積層を作るために図１１Ｄに示すように、逆方向の追加層４６ｄ、４６ｅそして４６ｆが組み立てられる。
（５） 次に炭素繊維プリプレグに追加エポキシ樹脂塗布が与えられる。
（６） 凸状冶具２７の上に図４Ａの凹状冶具２８を締結し、その後硬化するため一定時間一定温度に保たれる。プリプレグの樹脂とエポキシ樹脂の硬化温度１３０度Ｃで１．５−２時間が条件に合う。エポキシ樹脂の硬化温度を上げることも出来るであろう。１８０度Ｃまでの温度が高温用エポキシ用に試験された。冷却後音響振動板は冶具から外される。外周部の円周断面の単層分は図８Ｃに、二重層分は図８Ｄに示される。図８Ｄに示すように、第一層の条体４６ａ、４６ｂと４６ｃと第二層の条体４６ｄ、４６ｅと４６ｆは飛び越し配置される。
（７） 本発明には条体の長さＬと幅Ｗの比である縦横比が１０以上、望ましくは２０を使用する。一つの実施例では条体の縦横比は３５である。
（８） 第９Ｂ図のシートが使用される場合は第一の折り返し点４７ａは省略される。
（９） 円錐形の音響振動板の実施例で、外径１２０ｍｍそして内径３３ｍｍのものは、単一方向性炭素繊維プリプレグ、２０ミクロン厚、表５に示す生産者の標準複合材物理特性が曲げ強度１８０ｋｇ／ｍｍ^２、曲げ弾性率１５．５Ｔ／ｍｍ^２、層間せん断強度９．５ｋｇ／ｍｍ^２を三層に、逆方向の三層も層間せん断強度９．５ｋｇ／ｍｍ^２で重ねられて（合計６層）、完成重量２．８グラム、Ｇ／Ｓ比＝［（１２０／２）^２ｘπ−（３３／２）^２ｘπｘ０．２５（Ｇ／Ｓ ｒａｔｉｏ）ｘ２＝５．２グラム］の二倍以下に作られる。円錐形の振動板で外径３００ｍｍそして内径１００ｍｍのものは、５０ミクロン厚プリプレグから完成重量２４グラムで作られる、其れはそのＧ／Ｓ比の二倍以下である［（３００／２）^２ｘπ−（１００／２）^２ｘπｘ０．２５（Ｇ／Ｓ ｒａｔｉｏ）ｘ２＝３１．４グラム］。もし振動板が７０ミクロン厚プリプレグから作られるとき、その完成重量３５グラムはそれでもＧ／Ｓ比の３倍以下である。

表５ プリプレグ
標準コンポジット物性

曲げ強度 曲げ弾性率 層間せん断強度
１８０ｋｇ／ｍｍ^２ １５．５Ｔ／ｍｍ^２ ９．５ｋｇ／ｍｍ^２

本発明のドーム形の音響振動板を製作するために次の段階を遂行する：
（１） 図４Ｂの振動板の凸状面３７は薄い紙、フィルム、シートまたは付着性エポキシ樹脂または熱可塑性プラスチックで覆われる。
（２） 図９Ｃに示すように、プリプレグシート４９の図の下側非スリット範囲は、首部３４の周りにフッ素樹脂テープによって巻きつけられる。図４Ｂと図９Ｃ中に示すように、各炭素繊維プリプレグの葉片５０は５０ａのように変形され、その最近端３２は駆動体に連携しており、そして半径方向に音響振動板の接平面上で、垂線に対し鋭角を持って伸長し、予め定められた線に整列させる。炭素繊維プリプレグの葉片は凸面３７上に、例えば半田鏝の先端を使用して圧着される。
（３） 二層または交差積層を作るために追加層が逆方向に加えられる。
（４） 次に炭素繊維プリプレグに追加エポキシ樹脂塗布が加えられる。
（５） 凸状冶具３５の上に図４Ｂの凹状冶具３６を締結し、その後硬化するため一定時間一定温度に保たれる。硬化時間と温度についてはこの明細書に前述されている。冷却後音響振動板は冶具から外される。
（６） ドーム形の音響振動板の実施例として、直径３３ｍｍのものが０．２８グラムで製作された、これはＧ／Ｓ比の二倍以下である［（３３／２）^２ｘπｘ０．２５（Ｇ／Ｓ ｒａｔｉｏ）ｘ２＝０．４３グラム］

上に述べた円錐形またはドーム形音響振動板において、表３に記載されたどの種類の繊維を利用したプリプレグ、または表２−１（ｃ）の様にそれらの混合での使用も可能である。アラミド繊維は内部損失と制動の増大が必要なときに好まれる。
上記の繊維生まれの構造において、繊維を横方向の接着性糸、リボン、テープ、熱収縮性のものを含めたもの、により、音響素子を曲げたり織ったりせずに固定することは製造を容易に出来る。
図８Ｅに示す実施例は構造的に鼓膜（表２−１（ｄ）と“Ｚｅｍｌｉｎ”を参照”）と同一の三層の組織からなる：薄い外部皮膚層としての薄い紙または不織布５１、上記繊維性中間層５２、しょう液（粘液性）膜としての高分子制動材塗布膜５３。高分子制動材の塗布は本発明のあらゆる場面に使用可能である。

本発明の他の実施例、表２−２付加構造は先行例を超えて非常な好結果をもたらすもので、更に簡単になった低価格の製造工程は、表３にある何時でもすぐ手に入る標準的材料、またはどんな種類の付着性材料でも、其れを普通の音響振動板に音響素子として付加する事により達成される。
表２−２：付加構造
ａ） 手作業［筆、ディスペンサー］［直接、接着剤］
ｂ） 印刷、直接［シルクスクリーン］、間接［インクジェット、バブルジェット（登録商標）］［噴霧またはイオン化形式の材料は付加前にマスクがマトリックス上に設けられる］
ｃ） 空気中の金属スパッタリング
ｄ） 真空中の蒸発、スパッタリング、ＣＶＤ［加熱、プラズマ、極超短波、イオン−ビーム］
ｅ） 塗装［噴霧、静電］
ｆ） 鍍金［電気的、化学的］
ｇ） 接着材と箔、シート、リボン、条体、チップ、薄片、粉体
ｈ） 強磁性材

標準的な何時でもすぐ手に入る材料を使用して，本発明の音響振動板を製作するために次の段階を遂行する：
а−１） 図１２Ａに示すように、付加音響素子５４は手書きで，普通の円錐形音響振動板５５上に，ペンキ、ラッカー、絵の具、マーカーペン、インクまたは他の色素を使用して描かれる。金色、銀色、黒色または他のどんな色でも、マイカ、アルミニュームまたはアルミニューム合金粉、薄片、カーボン材例えばナノ・カーボンまたはセラミックを含むラッカーが望ましい、何故ならばその弾性対密度比が比較的高いからである。外周部の断面図を図８Ｆに示す。
図１２Ｂに示すように、付加音響素子５６は上記のドーム形音響振動板５７上にペンキ、ラッカー、絵の具、マーカーペン、インクまたは色素を使用して手書きで描かれる。
金色、銀色、黒色または他のどんな色でも、マイカ、アルミニュームまたはアルミニューム合金粉、薄片、カーボン材例えばナノ・カーボンまたはセラミックを含むラッカーが望ましい、何故ならばその弾性対密度比が比較的高いからである。外周部の断面図を図８Ｆに示す。図１２Ｃは本発明の音響振動板の他の側の上に、追加された逆方向音響素子５８または５９を示す。外周部の断面図を図８Ｇに示す。図８Ｇに示すように追加の逆方向音響素子５８または５９は、第一の音響素子５４または５６と外周部において飛び越し配置にある。

普通のパルプ円錐振動板、外形１２０ｍｍ内径３３ｍｍ、に金色ラッカーの音響素子を付加したものは３．５グラム以内で作られる、そのＧ／Ｓ比重量の二倍以下。［Ｇ／Ｓ比重量Ｘ２＝５．２グラム］
普通のパルプ・ドーム振動板、外形３３ｍｍ、に金色ラッカーの音響素子を付加したものは０．２１グラム以内、Ｇ／Ｓ比重量に等しい。
普通のパルプ・ドーム振動板、外形１００ｍｍ、に金色ラッカーの音響素子を付加したものは３．８グラム以内、Ｇ／Ｓ比重量の二倍以下である。［Ｇ／Ｓ比重量Ｘ２＝３．９グラム］
а−２） 図８Ｈと図８Ｉに示すように、付加音響素子６１は上記音響振動板の実施例に、接着剤６０例えばエポキシ樹脂を使用し、それを音響素子６１で覆うことで創成される。エポキシ樹脂の硬化には最短１２時間、２５度Ｃが推奨される。音響素子６１の材料は表３から選択できる。
ｂ） 音響素子を創成する他の選択は、シルクスクリーン等の直接印刷、またはインクジェット印刷またはバブルジェット（登録商標）印刷を使用した非接触印刷である。インクジェット印刷法を用いるとき３ミクロンの音響素子幅も可能である。
図８Ｊに示すように、マスク６２が音響振動板５５または５７上に着けられる、次に図８Ｊと図８Ｋに示すように、付加材６３が空気中の噴霧、またはイオン化、金属スパッタリング、真空中の蒸着、スパッタリング、化学蒸着（ＣＶＤ）、塗装または鍍金技術を使用して与えられる。
図８Ｌと図８Ｍに示すように、接着剤６０もまた音響振動板５５または５７にマスク６
２を透して付着させ、次に音響素子６１が接着剤６０の上に着けられる。
図８Ｎと図８Ｏに示すように、磁石６４による磁場が音響素子と一致して音響振動板５５または５７の背後から設置される、そして強磁性材６５を音響素子に合致させる。次に強磁性材６５は音響振動板５５または５７に予め混合された、または上から供給された接着剤によって固定される。

本発明を変化させた実施例、除去構造 表２−３、は先行例を超えて非常な好結果をもたらす、また原価の引き下げを伴う更に簡単化製造工程が、表３にある何時でもすぐ手に入る標準的材料により達成される、それは不必要な材料を音響振動板から取り除き、音響素子を残す事により行われる。
表２−３：除去構造
音響振動板上に積層され、または接合された除去可能な材料から音響素子を残す方式。
ａ） 手作業
［下記の手法を使用して除去する前に、マスクが音響振動板の音響素子上に設けられる］
ｂ） 物理的［サンドブラスト、プラズマ、エネルギービームによる蒸発］
ｃ） 化学的［エッチング、電気化学的エッチング］

このような改良された効果を達成するための詳細な手法は以下のとおりである：
図８Ｐは音響振動板６８または６９上に積層、または接合された音響素子から材料６６を除去する手法を示す。マスク６２が残されるべき音響素子材の為に創成される、そしてマスクが材料６６上に置かれ、しかる後不必要な材料に対し手作業、物理的または化学的手法による除去作業が行われる。残された音響素子６７は図８Ｑに示される。マスクは音響振動板上に振動板の特性を更に改善するために残すことも出来る。
全ての付加方式と除去方式の工程は、円錐またはドームの形状が形成される前または後に適用できる。
音響素子部分間の望ましい空隙長は音響振動板の対応動作周波数の波長より小にされるべきである。

図１３は一般にヘッドフォン，イヤーフォン、そしてダイナミック・マイクロフォンに使用される音響振動板を示し、それらはドーム６８、接線方向の楔付き、または無しの同軸環状部６９と駆動体７０により構成される。図１３Ａはドーム形音響振動板６８の下部にある音響素子７１を示す。図１３Ｂは同軸環状部６９の下部にある音響素子７２を示す。図１３Ｂに示すように音響素子は楔と共に整列させる。この配列は望ましいもので、しかも振動板の低音特性を向上する。図１３Ｃはドーム形音響振動板６８の下部にある音響素子７１と同軸環状部６９の音響素子７２を示す。中心部分７３は音響素子７１の先端に接続され高周波数帯の第二振動板としても働く。特性の更なる改善は図１３Ｄ（ａ）と図１３Ｄ（ｂ）に示すように逆方向音響素子７１ａをドーム６８の上側に設けることで達成される。特性の更なる改善は図１３Ｅに示すように逆方向音響素子７２ａを同軸環状部６９上側に設けることで達成される。特性の更なる改善は図１３Ｆに示すように逆方向音響素子７１と７２をドーム６８と同軸環状部６９上側に設けることで達成される。図１３Ｂと図１３Ｄの組み合わせもまた望ましい。

本発明を変化させた実施例、モールド構造表２−４、は先行例を超えて非常な好結果をもたらし、また原価の引き下げを伴うよう更に簡単化した製造工程が、表３にある何時でもすぐ手に入る標準的材料により達成される、それは標準の何時でもすぐ手に入る単一プラスチック材により達成される。
表２−４：モールド構造
ａ） モールド法
ｂ） 外部音響素子付き
ｃ） 内部音響素子リボン、条体、チップまたは粉体入り
ｄ） 整流式：長方形片、チップ、パルプ入り、または液晶プラスチック（ＬＣＰ）
ｅ） 局部発泡
ｆ） 強磁性材入り
ｇ） 磁石入り
ｈ） レーザー・モデリング

ａ） 図８Ｒと図８Ｓは、単側面と両側面にモールド音響素子７４を有する音響振動板を示す。
ｂ） 図８Ｔと図８Ｕは、モールド外部音響素子７５を有する音響振動板を示す。
ｃ） 図８Ｖと図８Ｗは、モールド内部音響素子７６を有する音響振動板を示す。
ｄ） 図８Ｘは、材料の流れを制御するための冶具の捻り、または図８Ｙの溝付き冶具による整流式で加工処理された、長方形片、チップ、パルプ入り、または液晶プラスチック（ＬＣＰ）の音響振動板を示す。これ等の原理は本発明の紙の円錐形やドーム形振動板の製造にも適用される。ＬＣＰ内部の液晶ポリマー配向については、日本特許第１９２４４３６号が参照文として引用される。チップまたは薄片入りＬＣＰ内部の液晶ポリマー配向については、日本特許第１８７５１５９号が参照文として引用される。
ｅ） 図８Ｚは発泡音響素子７９を有する音響振動板を示す。モールドされた発泡樹脂により作られるスピーカー振動板については、米国出願特許第ＵＳ２００２／００２７０４０Ａ１が参照文として引用される。
ｆ） ポリマー中に混入された強磁性材粉を、図８Ｎと図８Ｏに示すような磁場により、音響素子として整列させることが出来る、冶具は非磁性材例えばセラミックで作られる。
ｇ） ポリマー中に混入された磁石粉を、図１２に示すような形の磁場により、音響素子として整列させることが出来る、冶具は非磁性材例えばセラミックで作られる。
ｈ） レーザー・モデリングは本発明の小型品や実施例の試作に推奨される。

本発明を変化させた実施例でエンボス構造、表２−５、に材料を使用したものは、先行例を超えて非常な好結果をあげ、更に製造工程を簡略化する。原価の引き下げは表３にある何時でもすぐ手に入る標準的材料の使用により達成される。
表２−５：エンボス構造
ａ） 刻印、痕跡を残す、くぼませる（加熱、冷間）
ｂ） 付加材接着
ｃ） 放射エネルギー走査［光、レーザー、Ｘ線］硬化、変性、（急速冷却）

ａ） 図８ＡＡと図８ＡＢに示すように、音響素子８０が音響振動板５５または５７上に、加熱または冷間で刻印され、痕跡を残し、または窪ませる。
ｂ） 図８ＡＣに示すように強化材８１、例えば表３から薄板、フィルムまたはシートが音響素子８０上に接着される。
ｃ） 放射エネルギー（光、レーザー、紫外線ＵＶ）Ｘ線）ビームを適切な音響振動板上で図５または図６の作図に従って走査し硬化または改質によって音響素子を作る。
音響素子は駆動体から円環形状に延伸する、音響素子はその幅の２０％以上になることが望ましい。
本発明の音響素子は同軸コルゲーションをもつ音響振動板、及びパッシブラジエータにも適用出来てその特性を改良する。

本発明の望ましい実施例において、音響エネルギーの有効な伝達を為す為に、伸長した音響素子は駆動体に表４のように連携している。本実施例においては、表３の標準的な何時でもすぐ手に入る材料を使用して非常な好結果をもたらす。
表４：音響素子と駆動体の連携
ａ） 駆動体の一面または以上が音響素子と連携する
ｂ） 繊維強化プラスチック
ｃ） 付加
ｄ） 除去
ｅ） モールド
ｆ） 音響インピーダンス整合
ａ） 一般的に音響素子は本発明の新規の特性を得るために、駆動体の一面または以上に連携される。
ｂ） 繊維強化プラスチック構造において、繊維は駆動体、例えばムービングコイルの一面または以上に連携される。図１４Ａは繊維３１が駆動体１２の一面と連携されている事を示す。図１４Ｂは繊維３１と追加繊維８２が、駆動体の二または三面と連携することを示す。
図１４Ｃは二重層の繊維３１ａと３１ｂ夫々が駆動体１２の二または三面と連携することを示す。図１４Ｄは二つの追加ファイバー８２ａと８２ｂが駆動体１２と共に繊維３１を間に挟んでいる事を示す。それ故に実質的には駆動体１２の三面と連携されていることを示す。
ｃ） 付加構造においては、音響素子５４は図１４Ｅ，図１４Ｆと図１４Ｇに示すように、駆動体１２の一面またはそれ以上で連携されている。同軸環状部６９とドーム６８の音響素子７１と７２は駆動体７０と結合されているのが、図１４Ｈと前掲図１３Ａから図１３Ｆ及びそれらに対応する説明により示される。図１４Ｋに示す音響素子７１、７２と１０８のドーム６８、同軸環状部６９、そして駆動体７０への同時付加は優れた効果を提供する。
ｄ） 除去構造の音響素子７１と７２が、駆動体７０の一つの面と結合することもまた図１４Ｈに示される。
ｅ） 図１４Ｉと図１４Ｊに示すように、モールド構造の音響素子７４は駆動体の二つまたはそれ以上の面と結合している。
ｆ） 本発明において、音響素子と駆動体の間の音響インピーダンス整合は、高効率で均等なエネルギー伝達、そして高い内部制動特性が音響素子によって提供されることを理由に重要である。試聴実験結果より、透過率により表される音響インピーダンス整合は、５５％以上、望ましくは７０％であるべきことが示された。透過率は次の文献に詳しく述べられている、超音波工学、ｐ．１７、島川正憲、株式会社 工業調査会、１９７７、これは参照によりここに包含される。

本発明の変化した実施例、先行例を超えて非常な好結果をもたらすものは、図１５Ａに示される様に、標準の強磁性材料を例えば電話機、イヤーフォンそして補聴器の平面駆動電磁式音響振動板として使用することにより達成される。それは強磁性のフィルムまたはシートの中心駆動部分８３と音響素子８４と積層されたマトリックス８５からなる。図１５Ｂは強磁性音響振動板を示し、そこでは音響素子８４の厚みは半径に対応して減少する。
図１５Ａはピエゾエレクトリック材または静電気応用材にもまた適用可能である。
駆動体が安定した往復運動を備えるために、よく知られた三脚の原理を参考に三またはそれ以上の音響素子が必要である。

図１６は一般的なダイナミック・ムービングコイル円錐形スピーカー方式８６の側断面図を示す。ボイスコイル１２には外部源、例えばオーディオ・システム（記載せず）から加えられる変動する電流を流す。スピーカー方式８６のボイスコイル１２は、磁場構造８７により形成される一定の磁界の中に位置させる。典型的な磁場構造８７は永久磁石８８が前板８９と後ろ板９０を含んで成る。ポールピース９１はそれ自身と前板８９の間に空隙９２を形成する。ボイスコイル１２は空隙９２中に位置せしめる。後ろ板９０、前板８９とポールピース９１は一般的に鉄の様な高導磁性材により作られ、磁石８８の磁束に通り道を提供する。磁石８８は典型的にはセラミック／フェライトより作られ円環状である。強力で一定の磁場が空隙９２に形成され、そこで磁気回路は完結する。ボイスコイル１２は第一“内側”または“下側”懸垂部材９３で可動的に支持される、そしてそれは音響素子が備えられた円錐形振動板９４に連携されている。下側懸垂部材９３はまた”コルゲーション ダンパー“と一般的に称される。円錐形振動板９４はその周辺で第二“外側”または“上側”懸垂部材９５により支持されている。上側懸垂部材９５はまた“エッジ”と一般的に呼ばれる。センターキャップ９６は高い周波数の放射器のみならず防塵キャップとして設けられる。磁場構造８７、コルゲーション ダンパー９３そしてエッジ９５は適当な支持構造９７によって接続且つ支持されている。

代表的動作は、ボイスコイル１２に電流が加えられると、対応する電磁場が電流の流れと空隙９２内の永久磁石磁場に直角に生まれる、そしてボイスコイル方式１２を駆動し、対応して円錐形振動板９４に、矢印９８で表示されるピストンのような往復運動の機械力を発生する。より明確には、ボイスコイル１２に与えられる音信号は、代表的には変化する周波数のサイン波形の交流である。ボイスコイル１２に流れる交流サイクルの、一つの正の半分の時の電流方向は極性を持った磁界を生じ、結果としてボイスコイル１２と、其れに付けられた振動板９４を、第一の方向（即ち外方）に動かす。ボイスコイル１２を流れる電流の方向が反転する負の半サイクルでは、ボイスコイル１２によって誘起される磁界の極性は反転し、ボイスコイル１２と振動板９４の動く方向は逆（即ち内方）になる。かくしてボイスコイル１２とそれに付けられた円錐形振動板９４には、ボイスコイル１２に入力される交流電流の周波数に対応した、ピストン様動作の動きが起る。

図１７は一般的なダイナミック・ムービングコイル・ドーム・スピーカー方式９９の側断面図を示す。ボイスコイル１２は外部源、例えばオーディオ装置（記載せず）から加えられる変動する電流を流す。ドーム・スピーカー方式９９のボイスコイル１２は、磁場構造８７により形成される一定の磁界の中に位置させる。典型的な磁場構造８７は永久磁石８８が前板８９と後ろ板９０を含んで成る。ポールピース９１はそれ自身と前板８９の間に空隙９２を形成する。ボイスコイル１２は空隙９２中に位置させる。後ろ板９０、前板８９とポールピース９１は一般的に鉄の様な高導磁性材により作られ、磁石８８に磁束の通り道を提供する。磁石８８は典型的にはセラミック／フェライトより作られ円環状である。強力で一定の磁場が空隙９２に形成され、そこで磁気回路は完結する。ボイスコイル１２は音響素子が備えられたドーム振動板１００に連携されている。ドーム振動板１００はその周縁で外側懸垂部材９５により支持されている。外側懸垂部材９５はまた“エッジ”と一般的に呼ばれる。磁場構造８７とエッジ９５は適当な支持構造９７によって接続且つ支持されている。ドーム・スピーカーの代表的動作は上記円錐形ラウドスピーカーと同様である。

図１８は一般的なヘッドフォン、イヤーフォンとマイクロフォンの為の同軸環状部付きドーム・システム１０１の側断面図を示す。ボイスコイル７０は外部源、例えばオーディオ装置（記載せず）から加えられる変動する電流を流す。同軸環状部付きドーム・システム１０１のボイスコイル７０は磁場構造８７により形成される一定の磁界の中に位置させる。典型的な磁場構造８７は、ポールピース９１と後部籠１０２に結合した永久磁石８８を含んで成る。ポールピース９１はそれ自身と後部籠１０２の間に空隙９２を形成する。ボイスコイル７０は空隙９２中に位置せしめる。後部籠１０２とポールピース９１は、一般的に鉄の様な高導磁性材により作られ、磁石８８の磁界の通り道を提供する。磁石８８は典型的には希土類永久磁石より作られる。強力で一定の磁場が空隙９２に形成され、そこで磁気回路は完結する。ボイスコイル７０は可動的に支持され、そしてドーム１００と同軸環状部１０３からなる振動板に連携されていて、そこに音響素子が備えられている。振動板１００と１０３は”エッジ“１０４で支持されている。磁場構造８７とエッジ１０４は、後部籠１０２付きの一体式支持構造１０５に結合され支持されている。同軸環状部付きドーム方式１０１の代表的動作は上記円錐形ラウドスピーカーと同様である。

図１９は一般的なダイナミック・マイクロフォン方式１０６の側断面図を示す。ボイスコイル１２は変化する電圧を誘起し外部装置、例えばオーディオ・アンプリファイヤー装置（記載せず）、に導かれる。マイクロフォン・システム１０６のボイスコイル１２は磁場構造８７により形成される一定の磁界の中に位置させる。典型的な磁場構造８７はポールピース９１に結合した永久磁石８８と後部籠１０２を含む。ポールピース９１はそれ自身と後部籠１０２の間に空隙９２を形成する。ボイスコイル１２は空隙９２中に位置させる。後部籠１０２とポールピース９１は一般的に鉄の様な高導磁性材により作られ、磁石８８の磁束の通り道を提供する。磁石８８は典型的には希土類永久磁石より作られる。強力で一定の磁場が空隙９２に形成され、そこで磁気回路は完結する。ボイスコイル１２は可動的に支持され、音響素子が備えられている振動板１００に連携されている。
振動板１００はその外周部で外側懸垂システム９５により支持されている。外側懸垂システム９５は一般的に“エッジ”とも呼ばれる。磁場構造８７とエッジ９５は適当な支持構造９７に接続且つ支持されている。

代表的動作は、音響波が振動板１００に加えられると、矢印９８で表示されるボイスコイルのピストンのような往復運動に対応し、音響波の周波数に対応する周波数の電気信号を発生する。
各種の変更が音響振動板の形状について為されるであろう事は明らかである、それらは円形のみならず図２０に示す楕円、正方形、矩形そして不等辺、また平面さえも該当する。
両耳の対称性と、音響素子によって起こされる音波の螺旋成分を理由に、図２１中の音響素子１０７ａと１０７ｂの螺旋方向の対称配置が複数のスピーカー・セットにおいて望ましい。
本発明の改良された振動板と、その結果改良された電気から音響、音響から電気への変換器システム、そして多くのこれ等に付帯する進歩性は、前記の説明から理解されると信じられ、本発明の精神または範囲からの逸脱や、全ての部材の進歩性を犠牲にすることなく、形状、構造、部分の組み合わせ、唯単に望ましい又は模範的実施例と、上に述べたここにある形態について、各種の変更を為し得る事は明らかである。

音響素子つきの円錐形音響振動板を示し、振動板上の点における音響エネルギー伝達を説明する。 音響素子つきのドーム形音響振動板を示し、振動板上の点における音響エネルギー伝達を説明する。 音響素子つきの円錐形音響振動板を示し、残留音エネルギーの反射を説明する。 音響素子つきのドーム形音響振動板を示し、残留音エネルギーの反射を説明する。 二重層の音響素子つきの円錐形音響振動板を示し、振動板上の点における音響エネルギー伝達を説明する。 二重層の音響素子つきのドーム形音響振動板を示し、振動板上の点における音響エネルギー伝達を説明する。 本発明に係る広げられた繊維束つきの円錐形音響振動板を作る冶具を示す。 本発明に係る広げられた繊維束つきのドーム形音響振動板を作る冶具を示す。 本発明に係る円錐形音響振動板上の繊維の分布の単層のものを示す。 本発明に係る円錐形音響振動板上の繊維の分布の二重層のものを示す。 本発明に係るドーム形音響振動板上の繊維の分布の単層のものを示す。 本発明に係るドーム形音響振動板上の繊維の分布の二重層のものを示す。 本発明に係る円錐とドーム結合形音響振動板上の繊維の分布の単層のものを示す。 本発明に係る円錐とドーム結合形音響振動板上の繊維の分布の二重層のものを示す。 本発明に係る音響振動板の外周部における音響素子配置の円周断面を示す。 本発明に係る円錐とドーム形音響振動板用の裁断した単一方向性繊維を示す。 本発明に係る単一方向性繊維条体を使用した音響振動板の製造過程の正面図を示す。 本発明に係る単一方向性繊維条体を使用した円錐形音響振動板の製造過程の平面図を示す。 本発明に係る付加音響素子を有する円錐とドーム形音響振動板の平面図を示す。 本発明に係る付加音響素子を有する円錐とドーム形音響振動板の平面図を示す。 本発明に係る付加音響素子を有する円錐とドーム形音響振動板の平面図を示す。 本発明に係る同軸環状部付きドーム形音響振動板と、其れに付加音響素子を有するものの平面図と中央断面図を示す。 本発明に係る同軸環状部付きドーム形音響振動板と、其れに付加音響素子を有するものの平面図と中央断面図を示す。 本発明に係る同軸環状部付きドーム形音響振動板と、其れに付加音響素子を有するものの平面図と中央断面図を示す。 本発明に係る同軸環状部付きドーム形音響振動板と、其れに付加音響素子を有するものの平面図と中央断面図を示す。 本発明に係る同軸環状部付きドーム形音響振動板と、其れに付加音響素子を有するものの平面図と中央断面図を示す。 本発明に係る同軸環状部付きドーム形音響振動板と、其れに付加音響素子を有するものの平面図と中央断面図を示す。 本発明に係る駆動体に連携する音響素子の概要図を示す。 本発明に係る平面駆動音響振動板の平面図を示す。 本発明に係るラウドスピーカーの中央断面図を示す。 本発明に係るドーム形スピーカーの中央断面図を示す。 本発明に係る同軸環状部付きドーム形イヤーフォンの中央断面図を示す。 本発明に係るマイクロフォンの中央断面図を示す。 本発明に係る楕円形音響振動板の平面図を示す。 本発明に係る対称の螺旋を有する複数の音響振動板セットの正面図を示す。 ここに引用した羽根の枝部と小枝部の構造を示す。 図１１Ｄに説明した厚さ５０μのプリプレグ使用の、３００ｍｍ直径円錐形音響振動板の実施例を示す。 図１１Ｄに説明したドーム形と円錐形の音響振動板の実施例で、共に厚さ２０μのプリプレグ使用、ドーム直径３３ｍｍ、円錐直径１２０ｍｍを示す。 図１２Ａに説明した付加音響素子を有する円錐形音響振動板で、１２０ｍｍ直径、パルプとラッカーからなる。 図１２Ｂに説明した付加音響素子１００ｍｍ直径のドーム形音響振動板で、パルプと描画よりなる。 銀色のマーカーペンを使用した付加音響素子を有する、ソニー製１６ｍｍ直径のステレオ・ヘッドフォンの例を示す。

Claims (67)

1. 音響振動板が駆動体に連繋すると共に前記音響振動板により支持される複数の固形の音響素子を有し、該音響素子の各最近端が前記駆動体に連繋されてそこから半径方向に前記駆動体および前記音響振動板に関する接平面上において零度から九十度の間の鋭角で伸長し、前記複数の音響素子が定められた硬化模様をもって前記駆動体を取り巻いて設けられ、前記音響素子が編組または織られることなく、そして少なくとも該複数の音響素子の一つが非直線なる部分を有する音響エネルギー伝達のための音響振動板。
2. 前記複数の音響素子の前記鋭角が同半径において等しい請求項１の音響振動板。
3. 前記複数の音響素子の前記鋭角が各半径において一定である請求項１の音響振動板。
4. 前記複数の音響素子が直線でない部分を有す請求項１の音響振動板。
5. 前記複数の音響素子の有する前記鋭角が三十五度から五十五度である請求項１の音響振動板。
6. 前記音響素子の全長が半径より長い請求項１の音響振動板。
7. 前記音響振動板が波長を有する動作周波数をもち、前記複数の音響素子間の距離は前記波長より小である請求項１の音響振動板。
8. 前記音響素子の弾性率と比重の比が少なくとも前記音響素子に接し支持する母材の弾性率と比重の比の値を有する請求項１の音響振動板。
9. 前記複数の音響素子が前記駆動体と音響振動板の境界線長の二十パーセント以上百パーセントを占有する請求項１の音響振動板。
10. 前記複数の音響素子が少なくとも三つの音響素子を有する請求項１の音響振動板。
11. 前記複数の音響素子が前記音響振動板の表面に均等に分布する請求項１の音響振動板。
12. 前記複数の音響素子は複数層ある請求項１の音響振動板。
13. 前記複数層の前記音響素子の第一層が前記音響素子の第二の層に交差する角度に配される請求項１２の音響振動板。
14. 前記角度が七十度から百十度の交差である請求項１３の音響振動板。
15. 前記複数層の前記音響素子の第一層が前記音響素子の第二層と前記音響振動板の外周部において飛び越し配置されている請求項１２の音響振動板。
16. 前記音響振動板の重量と面積の比が０．２５ｍｇ／ｍｍ^２と０.７５ｍｇ／ｍｍ^２の間にある請求項１の音響振動板。
17. 前記音響素子が前記駆動体に直結している請求項１の音響振動板。
18. 前記音響素子と前記駆動体の間の音響透過率が五十五パーセントと百パーセントの間にある請求項１７の音響振動板。
19. 前記音響素子が少なくとも前記駆動体の一面に接している請求項１７の音響振動板。
20. 前記音響振動板が少なくとも薄い皮膚状の層と繊維層と制震材を有する請求項１の音響振動板。
21. 前記音響素子の遠心端が前記音響振動板の境界に向かって外方に伸長する請求項１の音響振動板。
22. 前記音響振動板が円錐形である請求項２１の音響振動板。
23. 前記音響素子の総量が各半径で一定量である請求項２１の音響振動板。
24. 前記音響素子の遠心端が前記音響振動板の内方に向かって境界から伸長する請求項１の音響振動板。
25. 前記音響振動板がドーム形である請求項２４の音響振動板。
26. 前記音響素子の線密度が各半径において一定である請求項２４の音響振動板。
27. 前記音響振動板が円錐形とドーム形の組み合わせである請求項１の音響振動板。
28. 前記音響振動板が同軸環状部を有するドーム形である請求項１の音響振動板。
29. 音響振動板が駆動体に連繋すると共に前記音響振動板により支持される複数の固形の音響素子を有し、該音響素子の各最近端が前記駆動体に連繋されてそこから半径方向に前記駆動体および前記音響振動板に関する接平面上において零度から九十度の間の鋭角で伸長し、前記複数の音響素子が定められた硬化模様をもって前記駆動体を取り巻いて設けられ、前記音響素子が編組または織られることなく、そして少なくとも該複数の音響素子の一つが非直線なる部分を有する音響エネルギー伝達のための音用スピーカー。
30. 請求項２９の音用スピーカーの音響振動板の駆動体に音信号電流を流すことにより音響振動板を振動させて音を生ずる方法。
31. 音響振動板が駆動体に連繋すると共に前記音響振動板により支持される複数の固形の音響素子を有し、該音響素子の各最近端が前記駆動体に連繋されてそこから半径方向に前記駆動体および前記音響振動板に関する接平面上において零度から九十度の間の鋭角で伸長し、前記複数の音響素子が定められた硬化模様をもって前記駆動体を取り巻いて設けられ、前記音響素子が編組または織られることなく、そして少なくとも該複数の音響素子の一つが非直線なる部分を有する音響エネルギー伝達のための音用マイクロフォン。
32. 請求項３１の音用マイクロフォンの音響振動板を空中を伝播する音波により振動させ、前記音響振動板に連携した駆動体を振動させることにより電気信号を発生する方法。
33. 複数のスピーカーのうちの少なくとも一つの前記スピーカーに複数の固形の音響素子が対称に配置されるものにおいて、少なくとも前記スピーカーの一つの前記音響素子の螺旋方向が他の音響素子の方向と逆方向である音用スピーカーシステム。
34. 音響振動板の形状を有する基台をもうけ、最近端は駆動体に連携し、前記音響振動板の接平面上で前記駆動体に対し九十度を超えない角度でそこから半径方向に伸長する固形の音響素子をもうけ、あらかじめ定められた硬化模様をもつよう前記音響素子を結合材を用いて前記基台上に固定する音響振動板の製造方法。
35. 非接着性の凸状の表面を有する凸状冶具をもうけ、非接着性の凹状の表面を有する凹状冶具をもうけ、少なくとも一層の繊維束を前記凸状冶具上に広げ、前記凸状冶具の凸状の表面にマトリックスを生成する結合材を塗布し、前記繊維束を前記冶具の首部に整列し、前記繊維束を共に結束し、そして一定時間一定温度のもとで前記凸状冶具上に前記凹状冶具を締結する請求項３４の方法。
36. 前記結合材がエポキシ樹脂である請求項３５の方法。
37. 非接着性の凸状の表面を有する凸状冶具をもうけ、非接着性の凹状の表面を有する凹状冶具をもうけ、少なくとも一層の条体を前記凸状冶具上に位置させ、前記条体を前記冶具の首部と前記冶具の凸状の表面に整列し、マトリックスを創成するために前記凸状の表面に結合材を塗布し、そして一定時間一定温度のもとで前記凸状冶具上に凹状冶具を締結する請求項３４の方法。
38. 前記条体が繊維プリプレグである請求項３７の方法。
39. 前記繊維プリプレグが単一方向性である請求項３８の方法。
40. 前記結合材がエポキシ樹脂である請求項３７の方法。
41. 前記条体が十以上の縦横比を有する請求項３７の方法。
42. 前記条体が捻りにより整形される請求項３７の方法。
43. 前記条体が横にずらすことにより整形される請求項３７の方法。
44. 前記条体の層数が前記音響振動板の外径を前記音響振動板の内径で除して得られる整数である請求項３７の方法。
45. 前記音響素子が繊維を有する請求項３４の方法。
46. 前記音響振動板が本質的に前記繊維とマトリックスの複合材よりなる音響素子を有する請求項４５の方法。
47. 前記繊維が人工繊維を有する請求項４５の方法。
48. 前記人工繊維がカーボン繊維を有する請求項４７の方法。
49. 前記音響振動板が本質的に積層材を具備する請求項３４の方法。
50. 前記音響振動板が本質的に単一材を具備する請求項３４の方法。
51. 前記音響振動板が本質的に異方性プラスチックを具備する請求項３４の方法。
52. 前記音響振動板が本質的にパルプを具備する請求項３４の方法。
53. 前記音響素子がエンボス手法で作られる請求項３４の方法。
54. 前記音響素子は描画、金属スパッタリング、塗装または接着剤による音響素子材の付加手法で作られる請求項３４の方法。
55. 前記付加手法が付着性材を有する請求項５４の方法。
56. 前記付加手法が蒸気を有する請求項５４の方法。
57. 前記付加手法がエッチングを有する請求項５４の方法。
58. 前記付加手法が印刷を有する請求項５４の方法。
59. 前記付加手法が鍍金を有する請求項５４の方法。
60. 前記付加手法がエネルギービームの走査を有する請求項５４の方法。
61. 前記付加手法が前記音響素子と前記駆動体の連携を同時に作る手段を有する請求項５４の方法。
62. 平面駆動システムで形成された複数の固形の素子を有する振動部材と、電気的駆動手段が励起されたときに前記各素子が振動を起すように音響振動板に加えられる電気的駆動手段とを備え、前記各素子の最近端が前記音響振動板の中央部に連繋され半径方向に前記音響振動板の前記中央部に対し零度から九十度の間の鋭角の等角度に伸長する音響振動板。
63. 前記電気的駆動手段が電磁的手段を有する請求項６２の音響振動板。
64. 前記振動部材が強磁性材により作られている請求項６２の音響振動板。
65. 前記振動部材がピエゾエレクトリック材により作られている請求項６２の音響振動板。
66. 前記複数の音響素子の有する前記鋭角が約四十五度である請求項５の音響振動板。
67. 前記角度が約九十度交差である請求項１４の音響振動板。