JP2007533229A - スピーカドライブユニット又はマイクロフォン用のダイアフラム - Google Patents

Abstract

【課題】スピーカドライブユニットに使われた場合に遮断周波数の劣化無しにより大きな電力を扱うことを可能にする、合成ダイヤモンドからなるダイアフラムを提供すること。
【解決手段】スピーカドライブユニット又はマイクロフォンに用いられ、合成ダイヤモンドからなるドーム状の部材（８）を備え、ドーム状の部材に一体として形成された周辺部のスカート（２０）を有し、スカートが円筒状又はフレア状の形状をしている構成を有している。
【選択図】図４

Description

本発明は、スピーカドライブユニット又はマイクロフォン用のダイアフラムに関する。本発明により言及される問題は、マイクロフォンにおいても同様に発生するが、スピーカドライブユニットについて議論される。

一般に受け入れられている人間の可聴周波数の上限は２０ｋHzであるが、通常「ツイータ」と呼ばれる高周波数帯のスピーカドライブユニットは、滑らかかつフラットにこの上限を十分に超えるように広がっている周波数応答を有することが望ましい。

第１近似として、ツイータの周波数応答は、最初の遮断周波数まで、即ち、ツイータが剛体のピストンとして、即ち表面の全ての点が同一の位相で動くものとしての動きを止める周波数まで、相対的にフラットであると考えられる。遮断周波数で、周波数応答にピークが生じ、ピークは、減衰の小さい材料（通常、望ましくもあり、硬い材料が該当する。）で大きくなりうる。最初のピークを過ぎると、一連のピークとディップが周波数応答中に現れる。

硬く減衰の少ない材料の周波数応答における共振ピークは、通常、高いQを有し、明瞭に定義可能な周波数に中心を持ち、共振の先端のエッジは、共振ピークよりも２オクターブ以上低い周波数で立下ることが起こりうる。それゆえ、例えば、３０ｋHzに生じる遮断周波数は、性能において７．５ｋHz以下に低下することが起こりうる。この理由により、遮断周波数は、可能な限り高く、好ましくは８０ｋHz以上であることが望まれる。

最初の遮断周波数をできるだけ高くする第２の理由、それゆえできるだけ高い周波数までに及び平坦な応答にする第２の理由は、通常のコンパクトディスクの周波数帯域２２ｋHzを越える、実質的に９６ｋHzに及ぶバンド幅のスーパーオーディオフォーマットの出現による。もし、周波数応答に大きなピークが発生すれば、ツイータに内在する非線形（モータシステム及びサスペンションに主に由来する）が、ボイスコイルの相対的に大きな変位によって、大幅に増大し、１つの周波数成分以上の信号は、内部変調による波形歪みを受け、直接に聞くことができる２０ｋHz下を含む多くの周波数に偽の信号を生ずる結果になる。

遮断周波数を高く保持するため、ツイータのダイアフラムは、高い剛性質量比を有すべきであり、また、ツイータの感度を高くするために、ダイアフラムは軽くあるべきである。これらの理由から、ツイータの材料として、種々の特殊な材料が提案されてきた。

特許文献１の独国特許明細書は、多結晶ダイヤモンドからなる、スピーカドライブユニット用のダイアフラムを形成することを開示している。ダイヤモンドは、剛性質量比の観点で、使用すべき優れた材料であるが、極めて高価でありかつ形成が困難であるということに関して深刻な欠点を有する。ツイータのダイアフラムが非常に簡単かつ安価にアルミニウムによって形成される一方で、アルミニウムでできるものをダイヤモンドで形成するという試みは、もし、まさにもし、ダイヤモンド技術を限定することによって可能であっても、当然、膨大な費用を要するであろう。基板上にプラズマ堆積法で成長することは、合成ダイヤモンドのダイアフラムの形成技術の１つとして知られているが、この方法では所定の形状が形成できず、また、ダイアフラムのサイズは、ダイアフラムが大きいほど決められた大きさのリアクタに収容できる数が少なくなることを考慮して、大量生産による制限を受ける。
独国特許第１００４９７４４号公報

それゆえ、経済的な考慮及び技術的な困難が、合成ダイヤモンドのダイアフラムに対して、小さいサイズの使用及び非常に単純な形状を指し示している。

直径が１９ｍｍの単純な凸形状の皿状のダイアフラムを有するツイータが市販されてきた。この商業ベースのツイータは、約７０ｋHzの遮断周波数を有する。もし、他のファクターが同じで、皿が大きくされれば、当然望ましくなく遮断周波数が低下する。

他方、オーバーヒート又は破損無しにより多くの電力をツイータに供給できるようにダイアフラムはより大きいことが望ましい。遮断周波数及び経済性の劣化並びに製造の困難のファクターは、しかしながら、そのように変化することに反する。

本発明の目的は、スピーカドライブユニットに使われた場合に遮断周波数の劣化無しにより大きな電力を扱うことを可能にする、合成ダイヤモンドからなるダイアフラムを提供することにある。

本発明は、合成ダイヤモンドからなるドーム状の部材を備え、ダイアフラムが周辺部に一体に形成されたスカートを有する、スピーカドライブユニット又はマイクロフォン用のダイアフラムを提供する。

一体に形成されたスカートを備えることは、ダイアフラムの遮断周波数を劇的に改善することを可能にする予測しえない効果を有し、さらに、このようなスカートを、使用可能なダイヤモンド合成技術を用いて形成するよりも、可能性が高くかつ経済的である。それゆえ、指定された遮断周波数に対して、ダイアフラムはより大きく形成でき、それゆえ、スピーカドライブユニットに使用されたときより大きな電力処理能力を有する。

スカートは、円筒状であってもよい。円筒状のスカートは、コイルフォーマを接着剤で固定できる好適な外周形状を提供するという利点を有する。代わりに、スカートは、例えば、フレアになっているのでもよい。スカートの各サイドは、ダイアフラムの中心軸に関して、３０°以下、好ましくは２０°以下、より好ましくは５〜１０°の間の角度のフレアになっているのでもよい。フレア状のスカートを使用することは、接着剤投入用のギャップを形成することによって、ボイスコイルフォーマをダイアフラムに接着することを、さらに容易にすることができる。

一体として伸びた周辺部のスカートは、ボイスコイル用のフォーマを構成し、好ましい。このような構成は、ボイスコイルフォーマとダイアフラムを互いに固定する必要を回避する。ボイスコイル用に十分な長さをもたせるためには、周辺部のスカートは、４ｍｍ以上、好ましくは約５ｍｍの深さを有することが好ましい。

好ましくは、スカートは、少なくとも０．１５ｍｍ、より好ましくは少なくとも０．３ｍｍの深さを有する。このようなサイズにより、ダイアフラムの遮断周波数は実質的に改善される。

スカートは、１．０ｍｍ未満の深さを有するのであってもよい。遮断周波数を改善するスカートの値は、１．０ｍｍ未満で最大である。

スカートが０．５と０．８の間のいずれかの深さを有するとき、特に良好な結果が達成される。

ダイアフラムは、前方の出方が実質的に球になっているのでもよい。また、本発明を楕円形のダイアフラムに適用するのでもよい。

スピーカドライブユニットにおける、特に優れた電力処理、遮断周波数及び製造の経済性は、もし、ダイアフラムが、１８〜３４ｍｍの範囲内のいずれか、好ましくは２２〜３０ｍｍの範囲内のいずれか、さらに好ましくは約２６ｍｍの直径を有すれば、達成可能である。

ダイアフラムは、実質的に一定の極率半径を有するのでもよい。そのような構成は、製造を簡単化する。

しかしながら、ダイアフラムの極率半径がダイアフラムの中心に向けて増加するのは、好ましい。そのような構成は、形成はより困難であるが、達成される遮断周波数の更なる改善を可能にする。

特に、周辺部でのダイアフラムの極率半径がダイアフラムの中心での極率半径の半分未満であるとき、良好な結果が達成しうる。

ダイアフラムの曲率半径は、中心で１６〜２４ｍｍの範囲内のいずれかが好ましく、さらに、１８〜２２ｍｍの範囲内のいずれかが好ましい。

スカートは、ダイアフラムのドーム状の部分と実質的に同じ厚さか薄くてもよい。この特長は、合成ダイヤモンドによるスカートの製造を簡単化する。

好ましくは、スカートは、ダイアフラムのドーム状の部分よりも、実質的に厚い。この特徴は、遮断周波数の改善に利点となる。

スカートは、ダイアフラムのドーム状の部分の、１．５〜２．５倍の範囲内のいずれかの厚さ、好ましくは約２倍の厚さであってもよい。

ダイアフラムのドーム状の部分は、０．０１０〜０．１ｍｍの範囲内のいずれか、好ましくは０．０２５〜０．０３５ｍｍの範囲内のいずれか、さらに好ましくは約０．０３ｍｍ、又は、好ましくは０．０３５〜０．０２４の範囲内のいずれか、さらに好ましくは約０．０４ｍｍの厚さを有するのでもよい。

好ましくは、ダイアフラムのドーム状の部分が、周辺部で中心部より厚くなっているのでもよい。この特徴は、再び、遮断周波数の改善に利点となる。

本発明は、また、以下に記載するダイアフラムを有するスピーカドライブユニット又はマイクロフォンを提供する。

本発明は、また、筐体と、上記の発明によるダイアフラムと、ダイアフラムを筐体に接続するフレキシブルな外周部材と、ボイスコイル及びダイアフラムに取り付けられたフォーマを有するボイスコイルアッセンブリと、ボイスコイルを取り巻くマグネットアッセンブルとを備えたスピーカドライブユニットを提供する。

以下、本発明によるダイアフラムを備えたスピーカドライブユニットは、付随の図面を参照して、例示的にのみ記載される。

付随の図面に示すように、ツイータスピーカドライブユニット１は、筐体２内に取り付けられ、かつ後部が、後方に突き出し音を吸収するチューブ系３に接続されている。グリル４は、筐体２の前面に設けられている。筐体２、チューブ系３及びグリル４は、発明の一部を構成せず、それゆえこれ以上記載されない。

スピーカドライブユニット１は、マウントプレート６、合成多結晶ダイヤモンドからなるドーム状のダイアフラム８、及びダイアフラムをマウント６に接続するフレキシブルな外周部材１０を備える。ボイスコイルアッセンブリ１２は、ボイスコイル１４及びダイアフラム８に取り付けられたフォーマ１６を有する。マグネットアッセンブリ１８は、ボイスコイルを取り巻く。部品６、１２、１４、１６、１８の一般的な構成及び取り付けは、公知であるため、さらに記載されない。

本発明によれば、しかしながら、多結晶ダイヤモンドからなるダイアフラム８は、一体的に形成される周辺部のスカート２０を含む（図４参照。）。ダイアフラム８は、前方の出方が実質的に球状であり（図３参照）、スカート２０は円筒形である。ダイヤモンド材は、一般に、ダイアフラム８及びスカート２０を通して厚さが一様であり、ドームの曲率半径は一定である。

図３及び図４に示す実際的な例のダイアフラムは、以下の表に示す寸法を有する。

表中にダイヤモンドの厚さを公称値として０．０４mmとして示したが、０．０３３〜０．０４６ｍｍの範囲の厚さの許容幅を有する。

図３及び図４に示すダイアフラム８と詳細において以下の点で異なる、一体に形成されたスカート２０’を有する、修正されたダイアフラム８’を図５に示す。ダイアフラム８’の曲率半径はダイアフラムの中心部に向って増加し、周辺部では中心部におけるダイアフラムの曲率半径の半分未満である。スカート２０’は、ダイアフラム８’のドーム状の部分より実質的に厚く、特に約２倍の厚さである。これらの変化は、実質的に遮断周波数を実質的に上昇させることを可能にする。

図５に示す実際的な例のダイアフラムは、以下の表に示す寸法を有する。

表中にスカートのダイヤモンドの厚さを０．０７ｍｍとして示すが、０．０６〜０．０８mmの範囲内のいずれの値も表中の他の寸法と組み合わせて適用可能である。同様の許容範囲は、ダイアフラムのドーム状の部分にも条件とされる。

図６は、スカートの深さに対する図３及び図４に示すダイアフラムに対する遮断周波数の変化を示すグラフである。始めの方ではスカートが深くなるにつれて効果が増大するが、約０．０８ｍｍのスカートの深さを越えるとスカートの深さの増分についての遮断周波数の改善が相対的に少なくなることが分かる。

それにもかかわらず、スカートはコイルフォーマとして機能するようにかなり深く形成されるのでもよく、ダイヤモンドは熱の良導体であるため、これによって熱の放散に役立つ。スカートは図７に示すように適切な深さが与えられ、伸ばされたスカートは符号２０”で示され、ダイアフラムは符号８”で示され、スカートはボイスコイルを形成するためのフォーマとして使用される。一体化したコイルフォーマを形成するには、約５ｍｍがスカートの深さとして適切である。

図８は、円筒状のスカートに替えてフレア状のスカートを使用したものを示す。好ましいフレアの角度は、断面図から分かるように中心軸に関して各サイドに５〜１０°、即ち、スカートの全体のフレアの角度は１０〜２０°である。

添付の請求項の範囲から逸脱することなく、上記の実施例の多数の変形が可能である。例えば、ダイアフラムのドーム状の部分は、周辺部（S）で中心部（R）よりも厚くてもよい。ドームの材料の厚さのこのような変化は、ダイアフラムの遮断周波数の上昇にも役立ち、もし望むのであれば、ドームの曲率半径の変化と共に行われる。

本発明によるスピーカドライブユニットのダイアフラムは、凸面が先になるように、又は凸面が先になるように逆に取り付けられる。

公知の形状の筐体内に取り付けられた、本発明によるダイアフラムを備えたスピーカドライブユニットの断面図である。 図１に示す一部を拡大して示す図である。 スピーカドライブのダイアフラムの上面図である。 図３に示すダイアフラムの側面図である。 修正された第１のダイアフラムの側面図である。 遮断周波数をスカートの深さに対して示すグラフである。 修正された第２のダイアグラムの側面図である。 図３及び図４に示すダイアフラムに対する修正を示す、図４の「Ｘ」を付した円に対応する拡大図である。

符号の説明

１ ツイータスピーカドライブユニット
２ 筐体
３ チューブ系
４ グリル
６ マウントプレート
８、８’、８” ダイアフラム
１０ 外周部材
１２ ボイスコイルアッセンブリ
１４ ボイスコイル
１６ フォーマ
１８ マグネットアッセンブリ
２０、２０’、２０” スカート

Claims (25)

1. 合成ダイヤモンドからなるドーム状の部材を備える、スピーカドライブユニット又はスピーカ用のダイアフラムであって、前記ダイアフラムが、周辺部に一体に形成されたスカートを有することを特徴とするダイアフラム。
2. 前記スカートが、円筒状であることを特徴とする請求項１に記載のダイアフラム。
3. 前記スカートにフレアが形成されていることを特徴とする請求項１に記載のダイアフラム。
4. 前記スカートの各サイドが、中心軸に関して、好ましくは３０°以下、さらに好ましくは２０°以下、さらには５〜１０°の角度でフレアをなすことを特徴とする請求項３に記載のダイアフラム。
5. 周辺部の一体に伸びた前記スカートが、ボイスコイル用のフォーマをなすことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイアフラム。
6. 周辺部の前記スカートが、約４mm以上、好ましくは５ｍｍ以上の深さを有することを特徴とする請求項５に記載のダイアフラム。
7. 前記スカートが、少なくとも０．１５ｍｍ、好ましくは少なくとも０．３ｍｍの深さを有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のダイアフラム。
8. 前記スカートが、１ｍｍ未満の深さを有することを特徴とする請求項７に記載のダイアフラム。
9. 前記スカートが、０．５〜０．８ｍｍの範囲内のいずれかの深さを有することを特徴とする請求項８に記載のダイアフラム。
10. 前記ダイアフラムが、前方に凸の実質的に球の形状を有することを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれか一項に記載のダイアフラム。
11. 前記ダイアフラムが、１８〜３４ｍｍの範囲内のいずれかの直径を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれか一項に記載のダイアフラム。
12. 前記ダイアフラムが、２２〜３０ｍｍの範囲内のいずれかの直径を有することを特徴とする請求項１に記載のダイアフラム。
13. 前記ダイアフラムが、２６ｍｍ近傍の直径を有することを特徴とする請求項１２に記載のダイアフラム。
14. 前記ダイアフラムが、実質的に一定の曲率半径を有することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のダイアフラム。
15. 前記ダイアフラムの曲率半径が、前記ダイアフラムの中心に向かって増加することを特徴とする請求項１乃至請求項１３のいずれか一項に記載のダイアフラム。
16. 前記ダイアフラムの周辺部における曲率半径が、中心における曲率半径の半分未満であることを特徴とする請求項１３に記載のダイアフラム。
17. 前記ダイアフラムの曲率半径が、中心において、１６〜２４ｍｍの範囲内のいずれか、好ましくは、１８〜２２ｍｍの範囲内のいずれかであることを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載のダイアフラム。
18. 前記スカートが、前記ダイアフラムのドーム状の部分と、実質的に同一の厚さ又は薄くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載のダイアフラム。
19. 前記スカートが、実質的に前記ダイアフラムのドーム状の部分よりも厚くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項１７のいずれか一項に記載のダイアフラム。
20. 前記スカートが、前記ダイアフラムのドーム状の部分の１．５〜２．５倍の範囲内のいずれかの厚さを有し、好ましくは約２倍の厚さを有することを特徴とする請求項１９に記載のダイアフラム。
21. 前記ダイアフラムのドーム状の部分が、０．０１〜０．１ｍｍの範囲内のいずれか、好ましくは０．２５〜０．３５ｍｍの範囲内のいずれか、さらに好ましくは０．３ｍｍの厚さを有し、又は、好ましくは０．３５〜０．４５ｍｍの範囲内のいずれか、さらに好ましくは０．４ｍｍの厚さを有することを特徴とする請求項１乃至請求項２０のいずれか一項に記載のダイアフラム。
22. 前記ダイアフラムのドーム状の部分が、中心部よりも周辺部が厚くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項２１のいずれか一項に記載のダイアフラム。
23. 請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載のダイアフラムを備えたことを特徴とするスピーカドライブユニット。
24. 請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載のダイアフラムを備えたことを特徴とするマイクロフォン。
25. 筐体と、請求項１乃至請求項２２のいずれか一項に記載のダイアフラムと、前記ダイアフラムを前記筐体に接続するフレキシブルな外周部材と、ボイスコイル及び前記ダイアフラムに取り付けられたフォーマを有するボイスコイルアッセンブリと、ボイスコイルを取り巻くマグネットアッセンブリとを備えたことを特徴とするスピーカドライブユニット。

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