JP2008085984A - 電気音響変換器及び振動板 - Google Patents

Abstract

【課題】木による自然な響きと高い外観品質が得られるようにすると共に、中音域から高音域にかけて音圧デイップが抑えられた平坦な特性を確保する。
【解決手段】磁気回路９と、磁気回路９を収納するフレーム１３と、断面が略ドーム形状の中央振動部１９及び中央振動部１９の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部２１を有し、外周振動部２１の外周側のエッジ部分２１ｂの端部がフレーム１３に固定された振動板１１を備え、振動板１１が、中央振動部１９全体を含む第１の板厚領域Ｄと、外周振動部１９のエッジ部分２１ｂを含み板厚が第１の板厚領域Ｄよりも薄い第２の板厚領域Ｄ−１とを形成してなり、第１の板厚領域Ｄが天然木からなる木製シート２３及び補強シート２５の２層構造であり、第２の板厚領域Ｄ−１が補強シート２５の単層構造である。
【選択図】図１

Description

本発明はヘッドホーン等に適する全帯域型の電気音響変換器及び振動板に関する。

近年、振動板の素材に自然の木を利用したものが知られている。振動板の素材に木を用いる理由としては、例えば、紙や樹脂に比べて音速が速い、剛性、ヤング率が大きい、金属等に比べ内部損失が大きい、密度が小さい（軽い）等の総合的に優れた特性を有する点に加えて、木が本来持っている自然な響きが得られることにある。加えて、見栄えの向上が図れるようになり、高品質を与える効果がある等、振動板素材の１つとして注目されている。

ところで、低音域から高音域までの広帯域にわたって音声を再生する場合、例えば、図７に示すように、フレーム１１３内に収納された振動板１１１が用いられる。振動板１１１は、ドーム形状の中央振動部１０１とその中央振動部１０１の外周に一体に連続して配置された外周振動部１０３とによって構成され、中央振動部１０１と外周振動部１０３の組合せによって低音域から高音域までの全帯域にわたってカバーするようになっている。この時の一般的な周波数レスポンス（出力音圧周波数特性）を図６に示す。

図６に示す周波数レスポンスは、基準軸上１ｍの点における音圧レベルを周波数に対応して連続した曲線となるよう自動測定したものである。この周波数レスポンスにおいて、再生される周波数範囲を実効周波数帯域ＦＢといい、低域の限界を示す低域共振周波数ｆｏと、高域の限界を示す高域共振周波数ｆｈの範囲で、出力音圧レベルが−１０ｄＢ低下した低域再生限界Ｌと高域再生限界Ｈの周波数範囲が示されている。特性は、ピストン振動域ＰＢの平坦な特性と、振動板の複雑な振動域からなる分割振動域ＤＢとに２分される。全体域型では、低域再生限界Ｌから高域再生限界Ｈまでの実効周波数帯域ＦＢの全域を使用する。

この場合、低音域ではエッジ部１０５を支点として振動するピストン振動域ＰＢのため、特性は出力音圧の周波数特性はほぼフラットとなる。中音域では、振動板の周辺のエッジ部１０５及び中央振動部１０１と外周振動部１０３境目となる連結部にそれぞれ影響が現れ、共振により、図７の矢印ａ、ｂに示すような逆位相の振動が発生して音が打ち消し合い、中音の谷ｄと呼ばれるデイップが生じる。高音域では、振動板はピストン振動ができなくなり、振動板の各部分が複雑に振動する分割振動域ＤＢになるため、多くのピークデイップが生じるようになる。高域限界では、主に振動板の中央部のスティフネスと質量、ボイスコイル１０７の質量で決まる周波数で高域共振が起こり、この高域限界周波数（高域再生限界Ｈ）でのピークを最後に音圧が急激に低下する。

これらの問題を解消する手段として、例えば、高音域を拡げるために、例えば、特許文献１のように音響損失特性０．０２以上の振動板材料を用い、振動板の分割振動を利用して２０ｋＨｚ以上の周波数帯を再生可能とする手段が知られている。あるいは、特許文献２のようにエッジ部の固定支持を弾性部材を用いることにより中音域でのエッジ部の逆位相振動を抑えてデイップｄを小さくする手段が知られている。
特開２００２−１５２８８５号公報 特開２００５−２０４２１５号公報

上述した如く、全帯域型の振動板にあっては、特に、中音域から高音域にかけて問題が起きるようになる。しかしながら、前記した中音域を改善する前者の手段にあっては、音響損失特性が０．０２以上の特殊な材料を用いる必要があることと、高音域以外の音域改善には大きくつながらない不具合をかかえると共に外観品質の向上を図る点について何等考慮されていない。

弾性部材でエッジ部を支持する後者の手段にあっては、エッジ部の振動特性の改善は図れる反面、中央振動部と外周振動部の境目で起きる逆位相の改善にはつながらず、中音域から高音域にかけての不具合をかかえると共に外観品質の向上を図る点についても何等考慮されていない。

そこで、本発明にあっては、木が本来持っている自然な響きが得られるようにすると共に中音域から高音域にわたる音域の音質改善が図れるようにした外観品質に優れた電気音響変換器及び振動板を提供することを目的としている。

目的を達成するために、本発明の態様によれば、磁気回路と、前記磁気回路を収納するフレームと、断面が略ドーム形状の中央振動部、及び、前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部を有し、前記外周振動部の外周側のエッジ部分の端部が前記フレームに固定された振動板を備え、前記振動板が、前記中央振動部全体を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部の前記エッジ部分を含み板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シート及び補強シートの２層構造であり、前記第２の板厚領域が前記補強シートの単層構造である電気音響変換器が提供される。

本発明の他の態様によれば、磁気回路と、磁気回路を収納するフレームと、断面が略ドーム形状の中央振動部、及び、中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部を有し、外周振動部の外周側のエッジ部分の端部がフレームに固定された振動板を備え、振動板が、中央振動部全体及び外周振動部における中央振動部との連結部分に連なる所定領域を含む第１の板厚領域と、外周振動部における所定領域以外の部分であり板厚が第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、第１の板厚領域が天然木からなる木製シート及び補強シートの２層構造であり、第２の板厚領域が補強シートの単層構造である電気音響変換器が提供される。

本発明の他の態様によれば、断面が略ドーム形状の中央振動部と、中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部とを備える振動板であって、振動板が、中央振動部全体を含む第１の板厚領域と、外周振動部のエッジ部分を含み板厚が第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、第１の板厚領域が天然木からなる木製シート及び補強シートの２層構造であり、第２の板厚領域が補強シートの単層構造である振動板が提供される。

本発明の他の態様によれば、断面が略ドーム形状の中央振動部と、中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部とを備える振動板であって、振動板が、中央振動部全体及び外周振動部における中央振動部との連結部分に連なる所定領域を含む第１の板厚領域と、外周振動部における所定領域以外の部分であり板厚が第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、第１の板厚領域が天然木からなる木製シート及び補強シートの２層構造であり、第２の板厚領域が補強シートの単層構造である振動板が提供される。

本発明によれば、天然木からなる木製シートによって木が本来持っている自然な響きが得られると共に見栄えが向上し外観品質の面で大変好ましいものとなる。

一方、振動板は、薄いシートを支点として一体に振動するピストン振動域となり出力音圧の周波数特性をフラットにできる。

特に、中央振動部と外周振動部をつなぐ部分は厚い板厚の貼り合せシート構造によって共振による逆位相の振動が小さく抑えられ音圧デイップの改善を図ることができる。また、高音域においても厚い板厚の貼り合せシート構造によって振動板の複雑な分割振動を小さく抑えピークデイップの改善を図ることができる。

次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載においては、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。

本発明の実施の形態に係る電気音響変換器１は、図１に示すように、磁極（ヨーク）３と中心極５と磁石７とで構成された磁気回路９と、磁気回路９の上方に配置された振動板１１とを有している。

磁気回路９を構成する磁極３、中心極５、磁石７はフレーム１３の凹部１５から立上がる柱状突起体１７と嵌合し、磁極３と中心極５との間に所定のギャップＧを有して凹部１５内に収納されている。

振動板１１は、断面形状がドーム形状の中央振動部１９とその中央振動部１９の外周に一体に連続して形成された外周振動部２１とを有し、中央振動部１９から外周振動部２１へ続く連結部位２２となる裏面にはギャップＧ内にボイスコイル２４が落し込みにより中心出しをしながら接着剤を介して接合支持される一方、外周振動部２１は、中央振動部１９と同じ厚さの板厚部２１ａと、それより薄い板厚のエッジ部２１ｂとからなる。エッジ部２１ｂの周端縁Ｐはフレーム１３の外周縁に接着剤等の接着手段によって接着された支持構造となっている。

厚い板厚領域Ｄは、天然木からなる木製シート２３と補強シート２５とを重ね合わせた貼り合せシートの形状となっていて、中音域において逆位相の振動を小さく抑えると共に高音域において複雑な分割振動を小さく抑える厚みαに設定されている。厚みαは、特に限定されないが、例えば、ヘッドホーンやイヤホーンに用いる場合には、重量管理とスティフネス確保の観点から、例えば、５μｍから２５０μｍ程度とすることができる。

エッジ部２１ｂとなる薄い板厚領域Ｄ−１は貼り合せシートの一方の補強シート２５のみの形状となっていて、振動板１１全体がピストン振動域となる厚みβに設定されている。厚みβは、特に限定されないが、例えば、ヘッドホーンやイヤホーンに用いる場合には、重量管理やヤング率の観点から厚さの範囲が規定され、例えば、４μｍから４０μｍ程度とすることができる。

木製のシート２３は、例えば、図２に示すように矢印の如く丸太状の木材７を回転させながら切削刃２９をあてて、ロータリスライス、所謂、かつらむきを行うことで作られるようになっている。さらには、板目板材もしくは柾目板材からのスライス加工より作製できる。木製シート２３の厚さは、１０μｍから６００μｍ程度の厚みまで幅広く用いることが可能であるが、振動板としての重量、スティフネス、成形性を好ましい範囲内に設定するには、１０μｍから１５０μｍ、特に好ましくは、２０μｍから８０μｍの範囲がよい。

使用する天然木は、導管密度が均一で小さい、導管が短い、木繊維質が長い、夏目の成長が遅い等の条件に加えて成形加工のし易さや音響特性等の各条件を満たす材質が好ましい。材料としては、図５に示すように、広葉樹及び針葉樹のいずれも用いることが可能であるが、好ましくは広葉樹で、例えば、マカバ、ダケカンバ等のカバ系材、ホウノキ材、イタヤカエデ等のカエデ系材や、ハードメープル等のメープル系材を好適に用いることができる。

補強シート２５は、高耐熱性で引っ張り等の機械強度が高いものが使用され、人工素材では、ビニロン、パルプ混合系の不織布等が好適に用いられる。天然素材では、ガンピ紙やコウゾ紙等も機械的強度が強く、好適に用いられる。補強シートは、そのまま用いるか、あるいは機械的強度増強のため、さらには接着手段のために樹脂含浸等の処理を行ってもよい。

さらに、合成樹脂材料製のフィルムを補強シート２５として用いることもでき、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンテレナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリイミド（ＰＩ）等が機械的強度が強く、成形加工が容易などの理由から多く用いられる。

木製のシート２３及び補強シート２５は図３（ａ）に示すように接着剤等の接着手段によって重ね合わせることで貼り合せシートが形成される。その貼り合せシートをヒータ等の加熱手段を備えた雄型と雌型のプレス機（図示していない）により加熱プレス成形することで、図３（ｂ）に示すような振動板１１が得られる。図３（ｂ）に示す振動板１１は、全帯域にわたって木製シート２３が重ね合わされた貼り合せシートによって作られる。エッジ部２１ｂとなる薄い板厚領域Ｄ−１については、例えば、木製シート２３に研磨紙を押し当て研削除去することで、図３（ｃ）に示すように、補強シート２５のみによるエッジ部２１ｂを含むように作ることができる。

なお、エッジ部２１ｂとなる薄い板厚領域Ｄ−１は、木製シート２３を研削除去する手段の外にも、例えば、図４（ａ）に示す如く、所定の寸法の木製シート２３を補強シート２５上に貼り合せて形成することも可能である。この場合は、成形後の板厚領域Ｄの外径と成形後の板厚領域Ｄ−１の外径とを足し合わせた寸法（即ち、例えば図４（ｃ）に示す振動板１１の場合は、板厚領域Ｄと２つの板厚領域Ｄ−１の図中水平方向の長さの総和）以上の補強シート２５を用意する。そして、成形後の板厚領域Ｄの外径となる寸法に作られた木製シート２３と用意した補強シート２５とを重ね合わせて貼り合せシートを形成し、加熱プレス成形後、余分な井外周部を除去することで、図４（ｂ）及び図４（ｃ）に示すが如く、板厚領域Ｄ−１が補強シート２５のみで構成されたエッジ部２１ｂを得ることが可能である。

このように構成された電気音響変換器１によれば、振動板１１の表面は木製シート２３による木目調によって見栄えが向上し高い外観品質が得られると共に木の持つ本来の自然な響きが得られるようになる。

一方、中央振動部１９と外周振動部２１からなる振動板１１が、薄板に作られたエッジ部２１ｂを支点として一体に振動するピストン振動域となるため、出力音圧の周波数特性をフラットにできる。また、中音域にあっては逆位相の振動を小さく抑えることが可能となり音圧デイップｄの改善を、また、高音域にあっては振動板１１の複雑な分割振動を小さく抑え、ピークデイップの改善をそれぞれ図れるようになる。

なお、図１においては、木製シート２３が、外周振動部２１における中央振動部１９との連結部分に連なる所定領域（板厚部２１ａ）まで延在するように形成されているが、木製シート２３は、中央振動部１９の全体を少なくとも含むように形成されていればよい。即ち、木製シート２３は、中央振動部１９のみに形成されるようにしてもよい。

中央振動部１９は、表面に音速伝搬速度の速い材料が望ましい。図５に示す通り、木製シート２３は金属同等の音速伝搬速度が、紙程度の密度を有する軽量な材料で得られるため非常に好適である。さらに、木製シート２３は木繊維を有するため構造に異方性を有し、内部損失が適度な大きさで共鳴振動や分割振動の発生を抑制できる。ただし、重量管理の点で木製シート２３を極限に薄く加工すると、繊維直交方向の強度が弱いため、木製シート２３を補強する補強シート２５が必要である。従って、中央振動部１９を二層構造の複数層とすることにより、上記木製シートを用いる音響的効果が得られる。また、板厚領域を連結部２０に拡大することにより、安定したピストン振動を得ることが可能となる。

一方、外周振動部２１は、上記の様にピストン振動を行う際のバネ部として規定できるため、補強シート２５の物性値をある範囲内に選定することが望ましい。そのため、薄層、軽量で気密性を有し、適度な剛性と、形状復元性を有し、かつ、成形性のよい紙シートあるいは合成樹脂フィルムからなる補強シート２５の単層構造が好適である。

本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から、当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が可能であり、実施段階においては、その要旨を逸脱しない範囲で変形して具体化できる。

本発明の電気音響変換器は、ヘッドホーンやイヤホーン等の全帯域型で小型の動電型タイプのスピーカに適用できる。

本発明にかかる電気音響変換器の概要切断説明図。 丸太状の木から木製シートを作る一例を示した概要説明図。 エッジ部となる薄い板厚領域を作るための概要説明図。 エッジ部となる薄い板厚領域を作るための別の実施形態を示した概要説明図であり、図４（ａ）は貼り合せシートを示す断面図、図４（ｂ）は成形後の振動板の上面図、図４（ｃ）は成形後の振動板の断面図。 振動板として使用する木材とその外の材料とを比較した説明図。 周波数レスポンス（出力音圧周波数特性）の説明図。 従来例の電気音響変換器の振動板を示した概要説明図。

符号の説明

９ 磁気回路
１１ 振動板
１３ フレーム
１９ 中央振動部
２１ 外周振動部
２１ｂ エッジ部
２３ 木製シート
２５ 補強シート
Ｄ 厚い板厚領域
Ｄ−１ 薄い板厚領域

Claims (4)

1. 磁気回路と、
   前記磁気回路を収納するフレームと、
   断面が略ドーム形状の中央振動部、及び、前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部を有し、前記外周振動部の外周側のエッジ部分の端部が前記フレームに固定された振動板
   とを備え、
   前記振動板が、前記中央振動部全体を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部の前記エッジ部分を含み板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シート及び補強シートの２層構造であり、前記第２の板厚領域が前記補強シートの単層構造であることを特徴とする電気音響変換器。
2. 磁気回路と、
   前記磁気回路を収納するフレームと、
   断面が略ドーム形状の中央振動部、及び、前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部を有し、前記外周振動部の外周側のエッジ部分の端部が前記フレームに固定された振動板
   とを備え、
   前記振動板が、前記中央振動部全体及び前記外周振動部における前記中央振動部との連結部分に連なる所定領域を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部における前記所定領域以外の部分であり板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シート及び補強シートの２層構造であり、前記第２の板厚領域が前記補強シートの単層構造であることを特徴とする電気音響変換器。
3. 断面が略ドーム形状の中央振動部と、
   前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部と
   を備える振動板であって、
   前記振動板が、前記中央振動部全体を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部の前記エッジ部分を含み板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シート及び補強シートの２層構造であり、前記第２の板厚領域が前記補強シートの単層構造であることを特徴とする振動板。
4. 断面が略ドーム形状の中央振動部と、
   前記中央振動部の外周全周にわたり成形され断面が略ドーム形状の外周振動部と
   を備える振動板であって、
   前記振動板が、前記中央振動部全体及び前記外周振動部における前記中央振動部との連結部分に連なる所定領域を含む第１の板厚領域と、前記外周振動部における前記所定領域以外の部分であり板厚が前記第１の板厚領域よりも薄い第２の板厚領域とを形成してなり、前記第１の板厚領域が天然木からなる木製シート及び補強シートの２層構造であり、前記第２の板厚領域が前記補強シートの単層構造であることを特徴とする振動板。

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