JP2007043522A - スピーカー装置用振動板 - Google Patents

Abstract

【課題】 歪みの少ない高忠実度の再生を可能とするスピーカー装置用振動板を提供する。
【解決手段】 振動板は、発泡樹脂部材を成形してなり、厚さが部分的に異なるか、又は、部分的に凹凸形状を有する。この振動板では、部分的に厚さ又は形状が異なるため、部分毎に剛性が異なる。よって、入力信号に応じた振動に対する振動板のたわみが減少し、歪みの少ない音響変換が可能となる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、スピーカー装置用振動板に関する。

従来より、各種の発泡材料を用いたスピーカー装置用振動板が知られている（例えば、特許文献１乃至３を参照）。

特許文献１及び特許文献２には、内部が発泡層であり、表面が未発泡層である３層構造のスピーカー装置用振動板が開示されている。また、特許文献３には、ボイスコイルとの結合部分の近傍を高密度部とし、周縁を低密度部とするか、又はその逆にボイスコイルとの結合部分の近傍を低密度部とし、周縁を高密度部としたスピーカー用振動板が開示されている。

特開２０００−２４６７５６号公報 特開２００２−１６９９７号公報 特開２００２−２１８５８５号公報

上記のような発泡材料を用いたスピーカー振動板は基本的に均一の肉厚に成形されている。なお、振動板をスピーカー装置内で保持するために、ボイスコイルなどに固定される内周端近傍、エッジ又はフレームなどに固定される外周端近傍を振動板の本体部（振動部分）に比して肉厚に構成する場合はあるが、振動部分は一般的に均一の肉厚に形成される。

しかし、振動板が均一の肉厚であると、再生振動を必要な帯域まで再生できなかったり、再生信号の周波数特性に大きなピーク、ディップが生じたりして、十分な再生性能を得られない場合がある。また、大信号の入力時に振動板がたわみ、再生音に歪みを生じる原因ともなる。

本発明が解決しようとする課題としては、上記のものが例として挙げられる。本発明は、歪みの少ない高忠実度の再生を可能とするスピーカー装置用振動板を提供することを課題とする。

請求項１に記載の発明は、振動板であって、発泡樹脂部材を成形してなり、厚さが部分的に異なることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、振動板であって、発泡樹脂材料を成形してなり、部分的に凹凸形状を有することを特徴とする。

本発明の１つの実施形態では、振動板は、発泡樹脂部材を成形してなり、厚さが部分的に異なる。この振動板では、厚さが部分的に異なるため、部分毎に剛性が異なる。よって、入力信号に応じた振動に対する振動板のたわみが減少し、歪みの少ない音響変換が可能となる。また、高域まで再生が可能となる。好適な例では、振動板の厚さが前記振動板の内周縁から外周縁へ向かって徐々に変化するようにする。

本発明の他の実施形態では、振動板は、発泡樹脂材料を成形してなり、部分的に凹凸形状を有する。この振動板では、部分的に凹凸形状を有するため、部分毎に剛性が異なる。よって、入力信号に応じた振動に対する振動板のたわみが減少し、歪みの少ない音響変換が可能となる。

凹凸形状は、前記振動板の上下面の少なくとも一方に形成される。凹凸形状は、前記振動板の中心に対して点対称に形成されていることが好ましい。好適な例では、前記凹凸形状は、前記振動板の周方向に略等間隔で形成された複数の同一形状の凹部又は凸部により構成される。これにより、振動板の周方向のいずれの位置においても同様の剛性を得ることができる。

また、上記の振動板を用いることにより、歪みの少ない高品質のスピーカー装置を構成することができる。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例について説明する。

［スピーカー装置用振動板の構成］
以下、本発明の実施例に係る振動板の構成等について説明する。なお、本発明では、振動板の形状、大きさ等は、以下に述べる形態に限定されるものではない。

（第１実施例）
図１（ａ）は、各種のスピーカー装置に適用可能な第１実施例による振動板１０の斜視図を示す。図１（ｂ）は振動板１０の一部の層構造を示す部分断面図である。図１（ｃ）は、一般的な振動板の厚さを示し、図１（ｄ）は振動板１０の部分６１における厚さを示す。

振動板１０は、コーン形状に形成されている。振動板１０の内周縁部１０ａは、図示しないスピーカー装置の要素であるボイスコイルボビンに取り付けられる。一方、振動板１０の外周縁部１０ｂには、図示しないスピーカー装置の要素であるエッジが取り付けられる。

図１（ｂ）に示すように、振動板１０は、発泡アクリルなどの発泡樹脂部材１０ｃにより形成されている。振動板１０の表面、即ち発泡樹脂部材１０ｃの上下面には、所定厚さのスキン層１０ｆが形成されている。このスキン層１０ｆは、振動板１０の製造過程において、発泡樹脂部材よりなる基材を成形物としての振動板の形状を保持できる程度の温度、具体的には、室温より高い温度に且つ略１３０℃以下の温度に、好ましくは１３０℃付近の温度に設定された金型を有するプレス装置等によってプレス（クランプ）することにより形成される。

一般的な振動板は、図１（ｃ）に示すように、その厚さ（肉厚）ｄが均一となっている。即ち、振動板の内周縁部から外周縁部までの厚さが一定値となっている。これに対し、第１実施例による振動板１０は、厚さが一定でない部分を有している。例えば、図１０（ｄ）に示すように、振動板１０は、内周縁部１０ａから外周縁部１０ｂへ向かって厚さが徐々に増加するように成形される。もしくは、逆に、振動板１０は内周縁部１０ａから外周縁部１０ｂへ向かって厚さが徐々に減少するように成形される。なお、振動板の内周縁部１０ａから外周縁部１０ｂまでの間の部分、即ち、ボイスコイルへの信号入力に応じて振動する部分を振動部分と呼ぶこととすれば、本実施例の振動板は振動部分において厚さが異なる形状を有する点に特徴を有する。振動部分とは、ボイスコイルやエッジに対して振動板を固定する内周端部や外周端部を除く意味である。

図１（ｃ）に示すように、振動板が均一の肉厚であると、再生振動を必要な帯域まで再生できなかったり、再生信号の周波数特性に大きなピーク、ディップが生じたりして、十分な再生性能を得られない場合がある。また、大信号の入力時に振動板がたわみ、再生音に歪みを生じる原因ともなる。そこで、第１実施例では、振動板の厚さを均一でなくする。具体的には、振動板１０の厚さを部分的に異ならせることにより振動板自体の剛性を向上させる。具体的には、厚さが厚い部分ほど剛性を向上させることができる。

（第２実施例）
第２実施例では、振動板の表面に凹凸形状を設けることにより振動板の剛性を向上させる。図２に、第２実施例による振動板の概略構成を示す。図２（ａ）は第２実施例による振動板１１の平面図である。図２（ａ）に示すように、第２実施例に係る振動板１１は、その表面、即ち上面及び下面の少なくとも一方に凹部又は凸部などの凹凸形状を備える。

図２（ｂ）は図２（ａ）における切断面Ａ１−Ａ２による断面図であり、振動板１１の断面形状の一例を示す。図２（ｂ）の例では、凹凸形状として振動板１１の下面に凹部１１ｓが形成されている。

図２（ｃ）は図２（ａ）における切断面Ａ１−Ａ２による断面図であり、振動板１１の断面形状の他の一例を示す。図２（ｃ）の例では、凹凸形状として振動板１１の上面に凸部１１ｍが形成されるとともに、下面に凹部１１ｎが形成されている。

図２（ｄ）は図２（ａ）における切断面Ａ１−Ａ２による断面図であり、振動板１１の断面形状のさらに他の一例を示す。図２（ｄ）の例では、凹凸形状として振動板１１の上面に凸部１１ｐが形成されている。

図３には、第２実施例による振動板の他の例を示す。第２実施例による振動板は、上記のように、上面及び下面の少なくとも一方に凹凸形状を備える。なお、図３において、振動板１５は上下面ともに凹凸形状を有しない一般的な振動板であり、第２実施例による振動板１２〜１４及び１６との比較のために示したものである。

振動板１２は、凹凸形状として上面に複数の凸部１２ｍが、下面に複数の凸部１２ｎがそれぞれ形成されている。即ち、上面の凸部１２ｍは上方（スピーカー装置の放音方向、以下同じ）へ突出しており、下面の凸部１２ｎは下方（スピーカー装置の背面方向、以下同じ）へ突出している。また、上面における各凸部１２ｍの位置及び形状と下面における各凸部１２ｎの位置及び形状は一致している。

振動板１３は上面のみに複数の凸部１３ｐが形成されている。よって、下面は平坦になっている。振動板１４も、上面のみに複数の凸部１４ｐが形成されている。よって、下面は平坦になっている。振動板１５は通常の振動板の例であり、上下面ともに平坦であり、凹凸形状は形成されていない。振動板１６は、下面のみに複数の凸部１６ｓが形成されており、上面は平坦になっている。

図４は、図３に示す各振動板の領域毎の応力（剛性）を示す。図中、黒に近い領域は応力（剛性）が小さく、白に近い領域は応力（剛性）が大きい。振動板１２〜１４、１６の応力の分布から理解されるように、振動板の上下面の少なくとも一方に凹凸形状を設けることにより、その形状に応じて応力の大きい領域が形成される。即ち、凹凸形状を設けることにより、振動板の剛性を向上させることができる。

（周波数特性）
次に、実施例に係る振動板を用いたスピーカー装置の周波数特性について検討する。図５は、通常の振動板、即ち肉厚が一定の振動板を用いたスピーカー装置の周波数特性の例を示す。図６は、第１実施例による、肉厚が徐々に変化する振動板を用いたスピーカー装置の周波数特性の例を示す。図５と図６とを比較すると理解されるように、再生周波数特性のピーク、ディップは図６に示す実施例の振動板の特性の方が減少している（例えば破線Ｘ１参照）。また、２次歪み、３次歪みの量も図６に示す実施例の振動板の特性の方が減少している（例えば破線Ｙ１〜Ｙ３参照）。このように、振動板の厚さを部分的に変化させるか、又は、振動板の上下面の少なくとも一方に凹凸形状を設けて剛性を向上させることにより、スピーカー装置の周波数特性を改善することができる。

［振動板の製造方法］
次に、図７及び図８を参照して、上記の振動板の製造方法について説明する。

図７は、本発明の実施例に係る振動板の製造方法を示すフローチャートである。図８は、図７のフローチャートに対応する工程図を概略的に示す。

まず、予備加熱工程と、その次工程としての基材取り出し工程とを有する基材準備工程Ｓ１を実行する。具体的には、まず、シート状に形成された発泡アクリルなどの発泡樹脂部材よりなる基材２０を用意し、その基材２０を一組のヒーター３０の間に配置して、ある程度軟化するまでその基材２０を予備加熱する（予備加熱工程）。次いで、その予備加熱された基材２０をヒーター３０内から取り出す（基材取り出し工程）。

次に、成形工程Ｓ２を実行する。具体的には、まず、予備加熱され、ある程度柔らかくなった状態の基材２０を、金型３１の要素である雄型３１ａと、同じくその要素である雌型３１ｂの間に配置して、その後、その配置された基材２０を雄型３１ａと雌型３１ｂとによってプレス（クランプ）する。このとき、金型３１の温度は、成形物としての振動板の形状を保持できる程度の温度、具体的には、室温より高い温度に且つ略１３０℃以下の温度に、好ましくは１３０℃付近の温度に設定されている。なお、プレス（クランプ）は、図示しないプレス装置を通じて行われる。第１実施例の振動板の場合、金型３１は内周縁部から外周縁部にかけて振動板の厚さが徐々に厚く又は薄くなるような形状を有する。また、第２実施例の場合、金型３１は、図２及び図３に例示した各種の凹凸形状に対応する凹凸を有する。

次いで、雄型３１ａと雌型３１ｂとによる基材２０のクランプを解除し、図示しない工程において、その基材２０の不要部分を除去する。こうして、上記の実施例に示した振動板が成形（作製）される。

[スピーカー装置への適用例]
次に、図９を参照して、本実施例に係る振動板を外磁型のスピーカー装置に適用した一例について説明する。図９は、本実施例に係る振動板を代表して、第１実施例による振動板１０を適用したスピーカー装置１００の構成を示す片側断面図である。

スピーカー装置１００は、主として、ヨーク１、マグネット２及びプレート３を有する磁気回路４０と、フレーム４、ボイスコイルボビン５、ボイスコイル６、ダンパー７、第１実施例に係る振動板１０、エッジ８及びキャップ９を有する振動系４１とを備えて構成されている。なお、本発明の振動板は、下記の構成を有するスピーカー装置１００だけに適用されるものでなく、各種の構成及び駆動方式等を有するスピーカー装置に適用可能であることは勿論である。

まず、磁気回路４０の構成について説明する。本磁気回路４０は、外磁型の磁気回路として構成されている。ヨーク１は、略円柱状の形状をなすポール部１ａと、そのポール部１ａの外周壁の下端部から外側へ延在するフランジ部１ｂとを有する。フランジ部１ｂ上には、略環状の形状をなすマグネット２が取り付けられていると共に、そのマグネット２上には、略環状の形状をなすプレート３が取り付けられている。ポール部１ａの外周壁はマグネット２及びプレート３の内周壁と対向しており、プレート３の内周壁とポール部１ａの外周壁との間には磁気ギャップ５０が形成されている。

次に、振動系４１の構成について説明する。

フレーム４は、スピーカー装置１００を構成する様々な構成要素を支持する機能を有する。フレーム４は、略杯状の形状をなし、その中央部付近に形成された第１フランジ部４ａと、その上端部に形成された第２フランジ部４ｂとを有する。フレーム４の下端部はプレート３上に取り付けられている。

ボイスコイルボビン５は、入力信号に応じてボイスコイル６と共に振動して、その振動を振動板１０へ伝達する機能を有する。ボイスコイルボビン５は、略円筒状の形状をなし、ヨーク１の要素であるポール部１ａの上端部近傍を覆う位置に配置されている。

ボイスコイル６は、プラス及びマイナスのリード線を有し、ボイスコイルボビン５の外周壁の下端部に巻かれている。

ダンパー７は、略環状の形状をなし、同心円状の複数の波形形状（コルゲーション）が形成された弾性部を有し、ボイスコイルボビン５を弾性的に支持する。ダンパー７の内周縁部はボイスコイルボビン５の外周壁の上端部近傍に取り付けられている一方、ダンパー７の外周縁部はフレーム４の要素である第１フランジ部４ａ上に取り付けられている。

振動板１０は、入力信号に応じた音波を放射する機能を有する。振動板１０の内周縁部は、ボイスコイルボビン５の外周壁の上端部近傍に且つダンパー７の上側に取り付けられている。

エッジ８は、Ω状の断面形状及び環状の平面形状をなし、スピーカー装置１００で生じる不要な振動などを吸収する機能を有する。エッジ８の内周縁部は振動板１０の外周縁部に取り付けられている一方、エッジ８の外周縁部はフレーム４の要素である第２フランジ部４ｂ上に取り付けられている。

キャップ９は、ドーム状の形状をなし、スピーカー装置１００の内部に粉塵等が侵入するのを防止する機能を有する。キャップ９は、ボイスコイルボビン５の上面側を覆う位置に配置され、振動板１０の内周縁部近傍に取り付けられている。

以上の構成を有するスピーカー装置１００において、アンプ側からボイスコイル６へ信号や電力が入力されることにより、磁気ギャップ５０内でボイスコイル６に駆動力が発生し、振動板１０をスピーカー装置１００の中心軸Ｌ１方向に振動させる。こうして、スピーカー装置１００は、振動板１０の前面方向、即ち矢印Ｙ１方向に音波を放射する。なお、第２実施例に係る振動板も同様にスピーカー装置１００に適用することができる。

第１実施例に係る振動板の概略構成を示す図である。 第２実施例に係る振動板の概略構成を示す図である。 第２実施例に係る他の振動板の概略構成を示す図である。 図３に示す各振動板の応力の分布を示す図である。 通常の肉厚一定の振動板を用いたスピーカー装置の周波数特性を示す。 実施例の振動板を用いたスピーカー装置の周波数特性を示す。 振動板の製造方法のフローチャートである。 振動板の製造方法における各工程の概略図である。 振動板を適用したスピーカー装置の概略構成を示す断面図である。

符号の説明

１０〜１６ スピーカー装置用振動板
１０ｃ 発泡樹脂部材
１０ｆ スキン層
２０ 基材
３０ ヒーター
３１ 金型
３１ａ 雄型
３１ｂ 雌型
１００ スピーカー装置

Claims (7)

1. 発泡樹脂部材を成形してなり、厚さが部分的に異なることを特徴とする振動板。
2. 前記厚さは、前記振動板の内周縁から外周縁へ向かって徐々に変化していることを特徴とする請求項１に記載の振動板。
3. 発泡樹脂材料を成形してなり、部分的に凹凸形状を有することを特徴とする振動板。
4. 前記凹凸形状は、前記振動板の上下面の少なくとも一方に形成されていることを特徴とする請求項３に記載の振動板。
5. 前記凹凸形状は、前記振動板の中心に対して点対称に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の振動板。
6. 前記凹凸形状は、前記振動板の周方向に略等間隔で形成された複数の同一形状の凹部又は凸部により構成されることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか一項に記載の振動板。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の振動板を備えることを特徴とするスピーカー装置。

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