JP2018088673A - 光硬化音声コイルアタッチメントを備えたハードスピーカ放射振動板 - Google Patents

Abstract

【課題】振動部材、特に、光硬化音声コイルアタッチメントを備えたハードスピーカ放射振動板を含むスピーカに用いるための振動部材を提供する。【解決手段】スピーカに用いるための振動部材１０であって、支持部と、作用力に応じた音放射のために振動すると共に振動を伝播する光透過性の硬質ハード振動板１００と、硬質ハード振動板１００に接続され硬質ハード振動板１００と共に振動するように構成された第１部位及び硬質ハード振動板１００を配置するために支持部１０２に接続された第２部位を有するフレキシブル膜１０１と、光硬化接着剤により硬質ハード振動板１００に接続された音声コイル１０３と、を備える。音声コイル１０３を流れる交流電流と磁石により生成され音声コイル１０３を通る磁力線とが作用力を生み出す。光硬化接着剤１０４の使用は、自動生産プロセスを迅速化する。【選択図】図２

Description

本発明は、振動部材、特に、光硬化音声コイルアタッチメントを備えたハードスピーカ放射振動板を含むスピーカに用いるための振動部材に関する。また、本発明は、光硬化音声コイルアタッチメントを備えたハードスピーカ放射振動板を含むスピーカに関する。

スピーカは、電気音声信号を対応する音に変換する機器である。１９世紀以降、種々のスピーカが開発及び改良され続けている。

一般的に、動電型直接放射スピーカは、主に、磁気回路部材と、磁気回路部材に部分的又は完全に内設された音声コイルと、音声コイルに機械的に取り付けられた音放射振動板と、を備え、ほとんどの場合、振動板周囲物、スパイダとも言われるサスペンション、フレーム等の更なる支持パーツを備える。音声コイルを流れる交流電流に起因する磁場が磁気回路部材からの磁場と相互作用すると、フレミングの法則に従って、音声コイルが振動板への取付部位に作用して振動板の一部が振動し、この振動が音声コイルに直接隣接していない他の振動板領域へと伝播する。その結果、音伝播、吸収（減衰）及び境界反射プロセスにおける振動数依存性且つ非線形性に依る非常に複雑な様式で、振動板の全体領域から音が放射される。そのため、振動板の材質、構造及び構成が、スピーカの音質に多大に影響する。

例えば、欧州特許公報ＥＰ２２６８０５８Ａ１は、携帯電話、セルラー電話、カムコーダ、ＰＤＡ、デジタルカメラ、ノートブックコンピュータ、ＬＣＤテレビ及びＤＶＤ等の電子機器において音を再生するのに用いられる微小スピーカを開示している。図１に示すように、スピーカの振動システムは、永久磁石Ｐとヨーク４の内面との間の間隙に設けられた音声コイル８を備える。スピーカ膜Ｍは、音声コイル８に接続されている。膜Ｍは、０．３ｍｍ以下の厚みで１００ＭＰａ未満のヤング率を持つエラストマ、例えば、シリコーンから成る。エラストマ膜は、一般的な接着剤を用いて音声コイル８に接続され得る。当業者には知られているように、自動生産において迅速な硬化は必須であるので、ＵＶ硬化接着剤が好ましい。従来技術の振動システムは、膜Ｍにおいて音声コイル８とは反対側に設けられた補強材１６を更に備え、このような補強材１６は、一般的に金属又は金属を含む複合材料若しくは比較的分厚いポリマーシートのような不透明材料から成り、接着剤のＵＶ硬化に悪影響を及ぼし得る。また、ポリマーシートが光透過性でＵＶ硬化プロセスに適用可能であったとしても、依然としていくつか問題がある。例えば、ポリマー表面の（プライマ又はプラズマ処理による）前処理無しでは、特に、音声コイルから発生した熱によって音声コイル／ポリマー接着が弱くなって剥離が起こり易い。

本発明は、製造効率を向上させるために光硬化音声コイルアタッチメントを備えたハードスピーカ放射振動板を含みスピーカでの使用に適用された振動部材を提供することを目的とする。

一態様において、本発明は、スピーカに用いるための振動部材であって、支持部と、作用力に応じた音放射のために振動すると共に振動を伝播する光透過性の硬質ハード振動板と、硬質ハード振動板に接続され硬質ハード振動板と共に振動するように構成された第１部位及び硬質ハード振動板を配置するために支持部に接続された第２部位を有するフレキシブル膜と、光硬化接着剤により硬質ハード振動板に接続された音声コイルと、を備え、音声コイルを流れる交流電流と磁石により生成され音声コイルを通る磁力線とが、音声コイルからの時変力線と連動して作用することにより作用力を生み出す振動部材を与える。

所望の性能を達成するため、本発明において硬質ハード振動板は、好ましくは、光硬化接着剤の硬化を許容するのに十分なＵＶ−Ａ帯域透過性（例えば、５０％超（＞５０％））、５０ＧＰａ超のヤング率及び５．０超のモース硬度を有する。

これら３つの物理的基準に合致し得る材料は、これらに限定されるものではないが、単結晶ダイアモンド、単結晶アルミナ（光学的に透明なサファイア）、単結晶ジルコニア、単結晶形態となった他の多くの金属酸化物又は窒化物、単結晶シリカ（石英）及び非晶質二酸化ケイ素（ガラス）を含む。製造のコスト及び容易性から、好ましくは、硬質ハード振動板は、実質的に均一な非晶質材料により形成される。例えば、硬質ハード振動板は、ガラスシートである。

例示では、硬質ハード振動板は、実質的に平坦なシート、実質的にボウル型のシート又は実質的にドーム型のシートとなっている。或いは、硬質ハード振動板は、下方又は上方に湾曲した内方部と、音声コイルが接続される平坦な周囲部と、を有するように構成されている、若しくは、内方部では僅かに下方に湾曲し、且つスピーカにおいて磁石を有する磁気回路部材の外側にある周囲部では強く湾曲するように構成されていてもよい。

例示では、フレキシブル膜は、柔軟なポリマー材料から成る。

フレキシブル膜及び音声コイルは、硬質ハード振動板の互いに反対側に配置され得る。或いは、硬質ハード振動板及び音声コイルは、フレキシブル膜の互いに反対側に配置され得る。

硬質ハード振動板は、フレキシブル膜の第１部位と完全又は部分的に重なり得る。

実施形態では、振動部材は、放熱能を増強及び／又は音響性能を修飾するために、硬質ハード振動板及び／又はフレキシブル膜に接続された補助層を更に備える。

例えば、補助層は、アルミホイル、蒸着金属層又はグラファイトシートである。

他の態様では、本発明は、音放射のためのスピーカであって、フレームと、磁力線を形成するための磁気回路部材と、磁気回路部材を内含してフレームに収容される磁気ポットと、フレームに収容された振動部材と、を備えたスピーカを与える。振動部材は、作用力に応じた音放射のために振動すると共に振動を伝播する光透過性の硬質ハード振動板と、硬質ハード振動板に接続され硬質ハード振動板と共に振動するように構成された第１部位及び硬質ハード振動板を配置するためにフレームの内面に接続された第２部位を有するフレキシブル膜と、光硬化接着剤により硬質ハード振動板に接続された音声コイルと、を有し、音声コイルを流れる交流電流と音声コイルを通る磁力線とが作用力を生み出す。

例示では、磁気回路部材は、音声コイルの中心にあるくり抜きに配置された磁石及び／又は音声コイルを囲む磁石を含み得る。或いは、磁気回路部材は、音声コイルと共にヨークの環状溝に配置された複数ピースの磁石を含む。

本発明は、以下の詳細な記載及び添付の図を参照することで当業者には容易に明確になるであろう。

スピーカに用いられる従来の振動システムを模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第１実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

図２に示した振動部材を備えたスピーカの第１実施形態を模式的に示す断面図。

図２の振動部材に用いられる硬質ハード振動板の例を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第２実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第３実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第４実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第５実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第６実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第７実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第８実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第９実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第１０実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第１１実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

スピーカでの使用に適用される本発明の第１２実施形態に係る振動部材を模式的に示す断面図。

図２に示した振動部材を備えたスピーカの第２実施形態を模式的に示す断面図。

図２に示した振動部材を備えたスピーカの第３実施形態を模式的に示す断面図。

図２に示した振動部材を備えたスピーカの第４実施形態を模式的に示す断面図。

図２に示した振動部材を備えたスピーカの第５実施形態を模式的に示す断面図。

本発明は、以下の実施形態を参照してより具体的に記載される。本発明の好ましい実施形態に関する以下の記載は、図示及び記載のためだけに提示されるものであることに留意すべきである。また、開示形態そのもので網羅されるものでも限定されるものでもない。

図２には、本発明の実施形態に係るスピーカでの使用に適用される振動部材の断面図が示されている。振動部材１０は、硬質ハード振動板１００、フレキシブル膜１０１、支持部１０２及び音声コイル１０３を備える。本実施形態では、硬質ハード振動板１００は、光透過材料により構成され、音声コイル１０３は、硬質ハード振動板１００の面１００１に光硬化接着剤１０４で固定されている。フレキシブル膜１０１の内方部１０１１は、硬質ハード振動板１００において音声コイル１０３が設けられた面１００１とは反対側の面１００２に取り付けられ、硬質ハード振動板１００を完全に覆っている。フレキシブル膜１０１は、更に、内方部１０１１から外方に伸長した周囲部１０１２により支持部１０２と接続されている。

図３には、上述した振動部材１０を備えたスピーカの一部断面が模式的に示されている。スピーカ１は、振動部材１０に加えて、磁気ポット２１、永久磁石２２、上部プレート２３及びフレーム２４を更に備える。磁気ポット２１は、例えば、振動部材１０を保持するためにＵ型の鋼から成る。永久磁石２２は、磁気ポット２１中に保持され、例えば、鋼から成る上部プレート２３で覆われ、音声コイル１０３のコアとして配置されている。振動部材１０、磁気ポット２１、永久磁石２２及び上部プレート２３は、例えば、プラスチック材料から成りフレキシブル膜１０１の周囲部１０１２を支持する支持部として機能するように構成されたフレーム２４中に収容されている。

永久磁石２２は、図２において複数の矢印で示すように、音声コイル１０３を通って放射状に磁束１０５を生み出す。永久磁石２２からの磁束１０５と音声コイル１０３を流れる電流に起因する束との相互作用により、硬質ハード振動板１００、フレキシブル膜１０１及び音声コイル１０３を備える振動部材１０は、図２において矢印で示すように、対応する機械的な動き１０６を生み出す。

本実施形態では、フレキシブル膜１０１は、所定量の変形を許容すると共に元の状態に戻ることを保証する柔軟なポリマー材料から成る。硬質ハード振動板１００は、ＵＶ域のほとんどの光を透過させる薄いガラスシートであり、ＵＶ硬化接着剤を用いて音声コイル１０３、ガラスシート（硬質ハード振動板）１００及びフレキシブル膜１０１を順番に積み重ねることで硬質ハード振動板１００を形成することができ、これにより、自動硬化プロセスを迅速化することができる。また、ガラスシート１００は、接着剤の標準的な熱硬化温度（通常、１２０℃以上２００℃以下）において永続的に変形も融解もしないので、硬化プロセスを加速するために音声コイル１０３／ガラスシート１００に熱をかけることができる。また、ガラスシート１００の高い固有の剛性により、激しく振動板が振動している間の気圧差による振動板の歪みに耐えるのに必要な剛性を保持したまま、硬質ハード振動板１００を非常に薄い板に形成することができる。また、ガラスシート（硬質ハード振動板）１００は、ポリマーフィルムに比べて比較的高い熱伝導度（ガラスシート〜１Ｗ／ｍｋ、ＰＥＴ〜０．２Ｗ／ｍｋ、空気〜０．０２４Ｗ／ｍｋ）を有するので、音声コイル１０３に対するヒートシンクとしても機能し得る。更に、音声コイル１０３／ガラスシート１００の接着は、両部材とも固いので、せん断力による剥離に対して高い耐性を有する。ガラスシート１００の優れた音響特性、接着剤による境界界面の無さ、そして硬化後硬質型接着剤の利用により、人間の可聴域を超える超音波放射も可能である。

薄いガラスシートは硬質ハード振動板１００のほんの一例であり、上述した長所を達成することができる限り、いかなる他の適切な光透過ハードスピーカ放射振動板（好ましくはガラスベース）も本発明で用いることができる。例えば、同じ出願人により出願された同時継続米国特許出願第１５／６７３，５５４（本願では参照として引用）では、不定形圧縮スキン−テンションコア構造が提案されている。図４では、不定形圧縮スキン−テンションコア構造４００が、上面層４１０、上方遷移層４２０、コア４３０、下方遷移層４４０及び下面層４５０を備える。各々の層は、圧縮ストレス層４１０、４５０及び対応する遷移層４２０、４４０を形成すると共にコア４３０においてテンションを補償するため高温融解塩浴に未処理ガラスシートを浸漬したときに起こる化学イオン交換の結果、スキンからの深度が異なる上面層４１０、上方遷移層４２０、下方遷移層４４０及び下面層４５０におけるゲストイオンの密度分布に起因する内部ストレスに差がある実質的に同じ硬質且つ均一な不定形材料から成る。好ましい実施形態では、光透過性の硬質ハード振動板１００は、５０％超（＞５０％）のＵＶ−Ａ帯域透過性、５０ＧＰａ超のヤング率及び５．０超のモース硬度を有する。

図５は、本発明に係る振動部材の他の実施形態を模式的に示している。本実施形態では、フレキシブル膜が、音声コイル１０３と硬質ハード振動板１００との間に配置されると共に光硬化接着剤１０４を介して音声コイル１０３に良好に接着する材料で形成されたフレキシブル膜３０により実施されている。ここで、硬質ハード振動板１００は、光硬化接着剤１０４を用いるために依然として光透過性である必要が有る。

図６は、本発明に係る振動部材の別の実施形態を模式的に示している。本実施形態では、フレキシブル膜が、硬質ハード振動板１００において音声コイル１０３とは反対側の面の側方されたフレキシブル膜４０により実施されている。フレキシブル膜４０は、リング型に形成されている。つまり、フレキシブル膜４０は、くり抜かれた内方部を有して硬質ハード振動板１００を部分的に覆っており、これにより、軽量化を図ることができる。

図７Ａ〜７Ｅは、硬質ハード振動板の硬度を更に高めるため、本発明に係る振動部材の更に別の実施形態を模式的に示している。図７Ａに示す実施形態では、硬質ハード振動板が、ボウル型のガラスシート５０となっている。硬質ハード振動板が振動している際の接触又は衝突を避けるために、硬質ハード振動板５０のボウル底に対応するトッププレート５２の位置に切り込み又は穴５１が設けられている。図７Ｂに示す実施形態では、硬質ハード振動板が、ドーム型のガラスシート５３となっている。図７Ｃに示す実施形態では、硬質ハード振動板５４が、下方に湾曲したメインボディ５４１と、音声コイル１０３へのより良い接着操作のための平坦なフランジ５４２と、を有する。図７Ｄに示す実施形態では、硬質ハード振動板５５が、上方に湾曲したメインボディ５５１と、音声コイル１０３へのより良い接着操作のための平坦なフランジ５５２と、を有する。図７Ｅに示す実施形態では、硬質ハード振動板５６が、僅かに下方に湾曲した内方部５６１と、強く下方に湾曲した周囲部５６２と、を有し、このような強く湾曲した形状は、磁気ポット２１の外側にあるので全体的なスピーカの厚みに影響を及ぼさない。また、スピーカの全体的な厚みを減らす必要が有る場合には、硬質ハード振動板の任意の場所に切り込み又は穴を設けてもよい。

光透過性硬質ハード振動板は、音声コイルと接続するための光硬化接着剤と共に使用されることが好ましいが、同じ出願人により出願された同時継続米国特許出願第１５／６７３，５５４で提案されている光透過性硬質ハード振動板のように、他のタイプの接着剤と共に使用されてもよい。これらの実施形態では、振動部材の幾つかの物理的特性を増強するため、振動部材に補助層が更に設けられ得る。例えば、図８Ａ〜８Ｄに示すように、補助層６０は、アルミホイル、蒸着金属層又はグラファイトシートで、音声コイル１０３により生成された熱に対する熱拡散材として機能し、且つ音響性能を修飾するのに特定の効果を有する。補助層６０は、実際の適用及び必要に応じて種々の位置に配置可能で、図８Ａでは硬質ハード振動板１００と音声コイル１０３との間に配置され、図８Ｂでは硬質ハード振動板１００とフレキシブル膜１０１との間に配置され、図８Ｃでは硬質ハード振動板１００とフレキシブル膜４０との間に配置され、図８Ｄではフレキシブル膜１０１において硬質ハード振動板１００とは反対側の面に配置されている。これら実施形態では、平坦な硬質ハード振動板が、補助層６０の配置を図示するための例として用いられている。しかしながら、上述したような他の構成の硬質ハード振動板も、所望の目的を達成するために使用可能である。

上述した実施形態で提案したような振動部材は、種々の磁気設計と共にスピーカに用いられ得る。図９Ａに示すスピーカ２の実施形態では、音声コイル１０３の外側にリング磁石７０が用いられている。リング磁石７０は、リング型のトッププレート７１で覆われ、音声コイル１０３の内方側に突起７２１を有するＴヨーク７２に取り付けられ、且つフレーム７３で囲まれている。リング磁石７０、トッププレート７１及びＴヨーク７２の割り当ては、リング磁石７０の配置を単に固定するだけでなく、音声コイル１０３と磁力線との相互作用を最適化するようにリング磁石７０による磁力線を分布させる働きも有する。

図９Ｂに示すスピーカ３の実施形態では、ディスク磁石７６２及びリング磁石７６１を備えた磁気回路部材が用いられている。この磁気回路は、リング型のトッププレート７７１、ディスク型のトッププレート７７２及びディスク型のベースプレート７８を備え、リング磁石７６１は、トッププレート７７１とベースプレート７８との間に配置され、ディスク磁石７６２は、トッププレート７７２とベースプレート７８との間に配置されている。音声コイル１０３は、リング型のトッププレート７７１とディスク型のトッププレート７７２との間に形成された磁気ギャップに配置されている。この磁気回路配置は、図３及び図９Ａに示したような単純な磁気回路配置よりも大きな磁気作用力を与えることができる。

図９Ｃに示すスピーカ４の実施形態では、磁石８０が、リング磁石で音声コイル１０３の内側に配置されている。トッププレート８１は、磁石８０の断面と同様のリング形状を有する。磁石８０は、磁石８０及びトッププレート８１のくり抜き部分と整列した穴８２０を有する磁石ポット８２に配置されている。このような構成は、スピーカ部材の重量を低減すると共に、背面気流のための通気口を与えることができる。

図９Ｄに示すスピーカ５の実施形態では、複数ピースの磁石８３が用いられている。磁石８３は、音声コイル１０３と共に、鋼製ヨーク８４の環状溝８２１に配置されている。

上記から、振動部材においてハードスピーカ放射振動板、より特異的には光透過性ハードスピーカ放射振動板を利用することにより、例えば、光硬化接着剤を用いて音声コイルアタッチメントを構成可能であることが理解できる。硬質ハード振動板、フレキシブル膜、磁石、トッププレート及び磁石ポットの変形及び置換は、異なる実施形態に記載されているとしても、所望の目的を達成するために当業者であれば任意に組み合わせ可能であることに留意すべきである。

本発明は、現時点で最も実用的且つ好ましい実施形態だと考えられるものとして記載されているが、開示された実施形態に必ずしも限定されないことは理解すべきである。また、種々の変形及び同様の構成も、最も広く解釈した添付クレームの精神及び範囲に含まれるべきである。

Claims (10)

1. スピーカに用いるための振動部材であって、
   支持部と、
   作用力に応じた音放射のために振動すると共に振動を伝播する光透過性の硬質ハード振動板と、
   前記硬質ハード振動板に接続され該硬質ハード振動板と共に振動するように構成された第１部位及び前記硬質ハード振動板を配置するために前記支持部に接続された第２部位を有するフレキシブル膜と、
   光硬化接着剤により前記硬質ハード振動板に接続された音声コイルと、を備え、該音声コイルを流れる交流電流と磁石により生成され前記音声コイルを通る磁力線とが前記作用力を生み出すことを特徴とする振動部材。
2. 前記硬質ハード振動板は、実質的に均一な非晶質材料により形成されていることを特徴とする請求項１に記載の振動部材。
3. 前記硬質ハード振動板は、前記光硬化接着剤の硬化を許容するのに十分なＵＶ−Ａ帯域透過性、５０ＧＰａ超のヤング率及び５．０超のモース硬度を有することを特徴とする請求項２に記載の振動部材。
4. 前記硬質ハード振動板は、ガラスシートであることを特徴とする請求項３に記載の振動部材。
5. 前記硬質ハード振動板は、実質的に平坦なシート、実質的にボウル型のシート又は実質的にドーム型のシートである、若しくは、下方又は上方に湾曲した内方部と、前記音声コイルが接続される平坦な周囲部と、を有するように構成されている、若しくは、内方部では僅かに下方に湾曲し、且つスピーカにおいて磁石を有する磁気回路部材の外側にある周囲部では強く湾曲するように構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の振動部材。
6. 前記フレキシブル膜及び音声コイルは、前記硬質ハード振動板の互いに反対側に配置されている、又は、前記硬質ハード振動板及び音声コイルは、前記フレキシブル膜の互いに反対側に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載の振動部材。
7. 前記硬質ハード振動板の全体は、前記フレキシブル膜の第１部位と重なっている、又は、前記フレキシブル膜の第１部位がリング形状であり、前記硬質ハード振動板は、前記フレキシブル膜の第１部位により部分的に覆われていないことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載の振動部材。
8. 放熱能を増強及び／又は音響性能を修飾するために、前記硬質ハード振動板及び／又はフレキシブル膜に接続された補助層を更に備え、前記補助層は、アルミホイル、蒸着金属層又はグラファイトシートであることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれか一項に記載の振動部材。
9. 音放射のためのスピーカであって、
   フレームと、
   磁力線を形成するための磁気回路部材と、
   前記磁気回路部材を内含して前記フレームに収容される磁気ポットと、
   前記フレームに収容された振動部材と、を備え、
   前記振動部材は、
   作用力に応じた音放射のために振動すると共に振動を伝播する光透過性の硬質ハード振動板と、
   前記硬質ハード振動板に接続され該硬質ハード振動板と共に振動するように構成された第１部位及び前記硬質ハード振動板を配置するために前記フレームの内面に接続された第２部位を有するフレキシブル膜と、
   光硬化接着剤により前記硬質ハード振動板に接続された音声コイルと、を有し、該音声コイルを流れる交流電流と前記音声コイルを通る磁力線とが前記作用力を生み出すことを特徴とするスピーカ。
10. 前記磁気回路部材は、前記音声コイルの中心にあるくり抜きに配置された磁石を有する、又は前記磁石はリング磁石である、若しくは前記磁気回路部材は、前記音声コイルの外側に配置された磁石を有する、若しくは前記磁気回路部材は、前記音声コイルと共に前記磁気ポットの環状溝に配置された複数ピースの磁石を有することを特徴とする請求項９に記載のスピーカ。