JP2018152730A - 電気音響振動板およびこれを用いる電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁型駆動方式であるバランスドアーマチュア型の電気音響変換器に適した電気音響振動板、および、電気音響変換器を提供する。
【解決手段】電気音響振動板３ａ、３ｂは、略平板状の振動板部３０と、振動板部の端部に形成されて駆動ロッドが接続される駆動ロッド接続部３１と、を有する。振動板部が、振動板部を形成する基材を一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させた複数のディンプル３２と、複数のディンプルの間に基材が厚み方向に変形しない平面部３４と、を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、ユーザーの耳に装着されて音声再生するイヤホンに用いる電気音響変換器の電気音響振動板に関し、特に、バランスドアーマチュア型の電気音響変換器に適した電気音響振動板に関する。

ユーザーの耳に装着されて音声再生するイヤホンに用いる電気音響変換器は、小型で軽量であることが求められており、電磁型であるバランスドアーマチュア型の電気音響変換器が用いられる場合がある。電磁型の電気音響変換器は、振動するアーマチュアに駆動ロッドを介して接続された電気音響振動板が振動して、電気信号を音波に変換する。

バランスドアーマチュア型の電気音響変換器では、小型のケース内で電気音響振動板が振動するので、音道で定在波が発生しやすく、また、振動板には大きな圧力が掛かる。振動板には、強度が求められるので、アルミニウム、チタン、ステンレス製等の金属系材料が用いられる場合が多く、振動板の強度を保つためにリブを設ける場合がある。

例えば、従来には、互いに対向して配置された一対のマグネットと、一対のマグネットが取り付けられたヨークと、駆動電流が供給されるコイルと、コイルに駆動電流が供給されたときに振動する振動部が設けられ振動部がコイルを貫通されて一対のマグネットの間に配置されたアーマチュアとを有する駆動ユニットと、 開口を有する保持枠と、保持枠の開口を覆う状態で保持枠に貼り付けられた樹脂フィルムと、樹脂フィルムに貼り付けられた状態で保持枠の内側に保持された振動板と、振動板に一体に形成され先端部がアーマチュアの振動部に連結され振動部の振動を振動板に伝達する梁部と、を有する振動板ユニットとを備えた音響変換装置がある（特許文献１）。

特許文献１の段落００８９には、振動板２２が厚みの薄い金属材料、例えば、アルミニウム又はステンレスによって外形が保持枠２０の内形より一回り小さくされた矩形状に形成されていること、さらに、振動板２２には前後に延び左右に離隔して位置された補強リブ２２ａ、２２ａ、２２ａが設けられ、該補強リブ２２ａ、２２ａ、２２ａは上方へ打ち出された形状に形成されていること、が開示されている。このように、バランスドアーマチュア型の電気音響変換器では、振動板にリブを設けるにしても、駆動ユニットに接触しないように上方側へ設けるのみであって、十分な強度が得られにくいという問題がある。

また、バランスドアーマチュア型の電気音響変換器の製造においては、音圧感度のバラツキが大きく、品質管理上の問題となる場合がある。これは、バランスドアーマチュア型の電気音響変換器のケース内において、振動板の音道内での相対的な位置が安定しないことに主な要因がある。つまり、振動板が音道を形成するケースに近づいて相対距離が近くなると、再生音圧レベルが極端に大きくなる場合があり、品質管理上の許容範囲から外れてしまうからである。振動板に上方側へ突出するようなリブを設けると、同様の問題が発生しやすくなる。

特開２０１２−００４８５０号公報

本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、ユーザーの耳に装着されて音声再生するイヤホンに用いる電気音響変換器の電気音響振動板に関し、特に、電磁型駆動方式であるバランスドアーマチュア型の電気音響変換器に適した電気音響振動板を提供することにある。

本発明の電気音響振動板は、略平板状の振動板部と、振動板部の端部に形成されて駆動ロッドが接続される駆動ロッド接続部と、を有する電気音響振動板であって、振動板部が、振動板部を形成する基材を一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させた複数のディンプルと、複数のディンプルの間に基材が厚み方向に変形しない平面部と、を備える。

好ましくは、本発明の電気音響振動板は、複数のディンプルを規定する凹部または凸部の外形が、円形状、又は、幅寸法および長さ寸法が略等しい多角形状である。

また、好ましくは、本発明の電気音響振動板は、複数のディンプルを規定する凹部または凸部が、縦、横、又は、斜めの何れかに並んで整列されている。

また、好ましくは、本発明の電気音響振動板は、複数のディンプルを規定する凸部が、全て振動板部を形成する基材の一方側に揃えられて形成されている。

また、好ましくは、本発明の電気音響振動板は、少なくとも振動板部を形成する基材が、マグネシウムまたはマグネシウム合金を含み、基材の表面に水酸化マグネシウム層が形成されている。

また、本発明の電気音響変換器は、上記の電気音響振動板と、電気音響振動板の周囲を支持する振動板枠部と、電気音響振動板の駆動ロッド接続部に接続する駆動ロッド部と、駆動ロッド部を振動させるアーマチュア部を含む磁気駆動部と、磁気駆動部および振動板枠部を内側に収めて駆動ロッド部および磁気駆動部とは反対側に電気音響振動板から放射される音波を導く音道を形成するケース部と、を備える。

また、本発明の電気音響変換器は、複数のディンプルを規定する凸部が、全て振動板部を形成する基材の一方側に揃えられて形成されている電気音響振動板を備える電気音響変換器であって、複数のディンプルの凸部が、基材の一方側であって音道の側に揃えられて配置されている。

以下、本発明の作用について説明する。

本発明の電気音響振動板は、略平板状の振動板部と、振動板部の端部に形成されて駆動ロッドが接続される駆動ロッド接続部と、を有する電気音響振動板である。したがって、電気音響振動板の周囲を支持する振動板枠部と、電気音響振動板の駆動ロッド接続部に接続する駆動ロッド部と、駆動ロッド部を振動させるアーマチュア部を含む磁気駆動部と、磁気駆動部および振動板枠部を内側に収めて駆動ロッド部および磁気駆動部とは反対側に電気音響振動板から放射される音波を導く音道を形成するケース部と、を備えて、電磁型駆動方式であるバランスドアーマチュア型の電気音響変換器を構成することができる。

電気音響振動板は、振動板部が、振動板部を形成する基材を一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させた複数のディンプルと、複数のディンプルの間に基材が厚み方向に変形しない平面部と、を備える。複数のディンプルを規定する凹部または凸部は、縦、横、又は、斜めの何れかに並んで整列される。ディンプルは、振動板部の基材を曲げて変形された凹部または凸部から規定されて、ディンプルを備えない場合に比較して振動板部の強度を高めることができる。

したがって、略平板状の振動板部を備えるバランスドアーマチュア型の電気音響変換器に適する電気音響振動板であっても、十分な強度を得ることができる。好ましくは、振動板部を形成する基材が、マグネシウムまたはマグネシウム合金を含み、基材の表面に水酸化マグネシウム層が形成されていれば、さらに再生音圧周波数特性を広くして、音圧レベルを高めることができる。

バランスドアーマチュア型の電気音響変換器では、振動板の音道内での相対的な位置が安定しない場合に、再生音圧レベルが極端に大きくなるような品質管理上の問題が発生しやすい。凸状または凹状の連続したリブを振動板に設けるような従来の振動板の場合は、それが顕著になる。連続したリブを振動板に設けると、リブが音道を形成するケースの上面に近づいて相対距離が近くなる面積が広くなり、実質的に振動板が音道を形成するケースの上面に近づくことになるからである。しかし、本発明のように、複数のディンプルと、複数のディンプルの間に基材が厚み方向に変形しない平面部と、を備える電気音響振動板であれば再生音圧レベルのバラツキが少なくなり、製造上の歩留まりを改善することができる。

電気音響振動板の振動板部のディンプルを規定する凹部または凸部の外形は、円形状、又は、幅寸法および長さ寸法が略等しい多角形状である。その結果、複数のディンプルの間に基材が厚み方向に変形しない平面部が形成される。つまり、複数のディンプルは、凸状または凹状の連続したリブのように、平面部から一方側または他方側へ大きく突出した部分を形成せずに、振動板部における平面部を相対的に広くするので、振動板部が十分な強度を得る場合にも、振動板が音道を形成するケースの上面への平均的な相対距離が近くならずに、バランスドアーマチュア型の電気音響変換器における音道の体積を大きくすることができる。

具体的には、電気音響振動板は、複数のディンプルを規定する凸部が、全て振動板部を形成する基材の一方側に揃えられて形成されているようにするのが好ましい。この場合には、複数のディンプルの凸部が、基材の一方側であって音道の側に揃えられて配置されている電気音響変換器を構成することができる。振動板が音道を形成するケースの上面への相対距離を大きくして、かつ、振動板が磁気駆動部に接触して異音を生じる等の不具合を防止することができる。

本発明の電気音響振動板は、振動板部が十分な強度を有し、振動板の音道内での相対的な位置が安定しにくいバランスドアーマチュア型の電気音響変換器に用いる場合に、再生音圧レベルのバラツキが少なくなり、製造上の歩留まりを改善することができる。

本発明の一実施形態に係る電気音響変換器の具体的な構造を示す断面図および斜視図である。 本発明の一実施形態に係る電気音響変換器の具体的な構造を示す展開図である。 本発明の一実施形態に係る電気音響振動板の具体的な構造を示す斜視図である。 比較例の電気音響振動板の具体的な構造を示す斜視図である。 本発明の電気音響変換器および比較例の電気音響変換器の音圧周波数特性を示すグラフである。 本発明の一実施形態に係る電気音響変換器の振動板の音道内での相対的な位置の変化による音圧周波数特性の変化を示すグラフである。 本発明の他の実施形態に係る電気音響変換器の音圧周波数特性の変化を示すグラフである。 比較例の電気音響変換器の振動板の音道内での相対的な位置の変化による音圧周波数特性の変化を示すグラフである。 比較例の電気音響変換器の振動板の音道内での相対的な位置の変化による音圧周波数特性の変化を示すグラフである。 比較例の電気音響変換器の振動板の音道内での相対的な位置の変化による音圧周波数特性の変化を示すグラフである。

以下、本発明の好ましい実施形態による電気音響振動板および電気音響変換器について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。

図１および図２は、本発明の一実施形態に係る電気音響変換器１の具体的な構造を示す図である。図１（ｂ）は電気音響変換器１の斜視図であり、図１（ａ）はそのＡ−Ａ断面図である。また、図２は電気音響変換器１の構成を説明する展開図である。具体的には、電気音響変換器１はバランスドアーマチュア型の電気音響変換器であって、突出部分を含む全長が約７．３５ｍｍ、全幅が約３．４５ｍｍ、全高が約３．００ｍｍという非常に小さい略直方体形状の構造物である。したがって、電気音響変換器１は、ユーザーの耳に装着して音声再生するイヤホン、特に、カナル型のイヤホン等に適する電気音響変換器である。

電気音響変換器１は、その筐体を形成するケース１３の内部に振動板３を含んでいる。電気音響変換器１は、端子１７に供給される音声信号を電気音響変換して振動板３を振動させて、出力孔２１から音声を再生する。ケース１３の内部には、振動板３を含む振動板ユニット２と、振動板ユニット２に接続する駆動ロッド６と、駆動ロッド６を振動させるアーマチュア８を含む磁気駆動部７と、が収められている。

ケース１３は、略直方体形状の下側ケース体１４と、下側ケース体１４の上面を覆う上側ケース体１５と、出力孔２１を規定するノズル部１６と、音声信号が入力される端子１７と、を含む。下側ケース体１４と、上側ケース体１５およびノズル部１６は、非磁性のアルミニウム等の金属材料により形成されている。ケース１３の内部は、振動板ユニット２を境にして、磁気駆動部７が収まる空間１８と、振動板３から放射される音波を導く音道１９と、に分離される。音道１９は、上側ケース体１５に設けられる音孔２０を介して、ノズル部１６が規定する出力孔２１に連通する。

振動板ユニット２は、略平板状の振動板３と、振動板３の周囲を柔軟に支持するエッジ４と、エッジ４の周囲をケース１３に対して固定する振動板枠５と、を含む。振動板３は、後述するように、略平板状の振動板部３０と、振動板部３０の端部に形成されて駆動ロッド６が接続される駆動ロッド接続部３１と、を有し、複数のディンプル３２が形成されている。振動板３は、柔軟なエッジ４によってその周囲を支持されるので、駆動ロッド６の振動に応じて振動する。エッジ４は、厚み約１５μｍのウレタン系エラストマーを材料とするフィルム材で形成されている。振動板枠５は、ケース１３と同様の材料により形成されている。振動板枠５は、柔軟なエッジ４の外周側を固定し、下側ケース体１４の内面側の所定位置に固定される。

駆動ロッド６は、一端側が振動板ユニット２の振動板３に接続し、他方端側が磁気駆動部７のアーマチュア８に接続する。駆動ロッド６は、直径が約０．０５ｍｍのステンレスを材料とする棒状の部材である。駆動ロッド６の一端側は、振動板部３０の端部に形成される孔である駆動ロッド接続部３１に嵌合する。駆動ロッド６の他端側は、アーマチュア８の振動する端部に連結される。アーマチュア８は、強磁性体金属であるパーマロイの板材を所定形状に形成し、これを略Ｕ字状または略Ｅ字状に曲げて形成した部材である。

アーマチュア８を含む磁気駆動部７は、さらに、端子１７から音声信号が供給される巻線である環状のコイル９と、コイル９に隣接するように取り付けられる磁性体金属で環状に形成されるヨーク１０と、ヨーク１０の内部に取り付けられるマグネット１１および１２と、を備えている。ヨーク１０と着磁されたマグネット１１および１２は、それらの間に形成される磁気空隙に直流磁界を生じさせる。アーマチュア８の駆動ロッド６が連結される端部側は、環状のコイル９およびヨーク１０の内部側を通過して、振動可能な状態でこの磁気空隙に配置される。一方で、アーマチュア８の駆動ロッド６が連結されない反対の端部側は、ヨーク１０の上端面に固定される。

電磁型の電気音響変換器１では、磁性体であるアーマチュア８が配置される磁気空隙に生じる磁界を変化させて、その吸引力の変化を利用する。つまり、アーマチュア８は、曲げられたアーマチュア８の弾性力と、マグネット１１および１２が形成する直流磁界の吸引力とをバランスさせて、磁気空隙中の所定位置に振動可能な状態で配置する必要がある。コイル９に音声信号が供給されると、信号電流に応じた交流磁界が発生し、磁性体金属であるアーマチュア８が磁化される。アーマチュア８の一端側は、直流磁界が形成された磁気空隙中に振動可能な状態で配置されているので、磁化の変化に応じたＰｕｓｈ−Ｐｕｌｌ動作を行うように駆動力が働いて、その結果、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図での上下方向に駆動ロッド６を動かすように振動する。

したがって、電気音響変換器１では、駆動ロッド６が接続する振動板ユニット２の振動板３が、図１（ａ）のＡ−Ａ断面図での上下方向に振動して音波を音道１９内に発生させる。図１（ａ）の断面図に図示するとおり、音道１９は、ケース１３の内部において振動板ユニット２の所定の位置Ｚ０よりも上方側（Ｆ側）に規定される空間であり、音波の出口である出力孔２１に連通する。音道１９は極めて小さな空間であるが、その体積は、振動板ユニット２の振動板３と上側ケース体１５の内部側の面との距離が大きくなれば、大きくなることになる。

一方で、ケース１３の内部において振動板ユニット２の下方側には、図１（ａ）の断面図に図示するとおり、駆動ロッド６および磁気駆動部７が収まる空間１８が必要である。磁気駆動部７並びにアーマチュア８は、振動板ユニット２の振動板３が大きく振幅するように振動しても接触して異音を発生させないように、振動板ユニット２の位置Ｚ０よりも下方側（Ｂ側）へ十分に離隔させる必要がある。そこで、仮に空間１８を大きくしていくと、振動板ユニット２の反対側の音道１９が小さくなるので、これらは相反する関係にある。

従来のバランスドアーマチュア型の電気音響変換器では、振動板ユニット２の振動板３の位置Ｚ０が製造工程上で安定しない場合に、再生音圧レベルが極端に大きくなるような品質管理上の問題が発生しやすい。つまり、極めて狭い音道１９内での振動板３の静止位置が、所定位置であるＺ０から上方側（Ｆ側）または下方側（Ｂ側）へ少しでも動けば、音道１９の体積が変化して、その結果再生音圧レベルがばらつくという問題になる。振動板３が音道１９を形成する上側ケース体１５の内部側の面に近づいて相対距離が小さくなると、再生音圧レベルが極端に大きくなる場合がある。

図３は、本実施例の振動板３の具体的な構造を示す斜視図である。本実施例の電気音響変換器１では、図１および図２に示す振動板ユニット２の振動板３を、図示および以下に説明するような複数のディンプル３２が形成されている振動板３ａ、または、振動板３ｂのように形成することで、従来のバランスドアーマチュア型の電気音響変換器で生じるような課題を解決している。以下では、図１および図２に示す振動板３の具体的な実施例として、図３（ａ）に示す振動板３ａ、または、図３（ｂ）に示す振動板３ｂを用いる電気音響変換器１について説明する。

本実施例の振動板３ａ並びに３ｂは、マグネシウムまたはマグネシウム合金を含む基材によって、振動板部３０を形成している。本実施例の振動板３ａおよび３ｂは、極めて小さくて軽い振動板であり、その大きさは、縦：約３．９６ｍｍ、横：約２．２０ｍｍであり、基材の厚みは約０．０４５ｍｍである。振動板３ａ並びに３ｂは、マグネシウム合金を含む基材の表面に水酸化マグネシウム層が形成されているので、水酸化マグネシウム層が形成されていない場合に比べ表面硬度が向上して剛性が高くなり、十分な強度を得ることができる。

また、振動板３ａ並びに３ｂは、略平板状の振動板部３０と、振動板部３０の端部に形成されて駆動ロッド６が接続される駆動ロッド接続部３１と、を有し、複数のディンプル３２（または３３）が形成されていて、複数のディンプル３２の間に基材が厚み方向に変形しない平面部３４と、を備える点で共通する。振動板３ａ並びに３ｂの相違点は、複数のディンプル３２（または３３）の数と、それらの向きと配列が異なるところである。本実施例のディンプルを規定する凹部または凸部の外形は、円形状であり、その直径は約０．３０ｍｍである。また、ディンプルを規定する凹部または凸部の高さは、平面部３４から突出した先端までの距離が約０．０５ｍｍである。

振動板３ａでは、略平板状の振動板部３０に縦５行横５列の合計２５のディンプル３２および３３が設けられている。ディンプル３２は上方側（Ｆ側）に凸状のディンプルであり、反対に、ディンプル３３は下方側（Ｂ側）に凸状のディンプルである。ここでのディンプルとは、振動板部３０を形成する基材を、一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させた部分をいう。したがって、ディンプル３３は、ディンプル３２が凸状に突出する上方側（Ｆ側）から見ると、凹状にへこんで他方側に突出する部分となる。振動板３ａでは、縦方向または横方向において、凸状のディンプル３２と凹状のディンプル３３とが交互に出現するように配置されている。結果として、斜め方向では、凸状のディンプル３２同士が、または、凹状のディンプル３３同士が、交互に出現する。後述するように、振動板３ａでは、複数のディンプルの間には、基材が厚み方向に変形しない平面部３４が広く形成される。

次に、振動板３ｂでは、略平板状の振動板部３０に縦３行横３列の合計９のディンプル３２が設けられている。ディンプル３２は上方側（Ｆ側）に凸状のディンプルであり、振動板３ｂでは、上方側（Ｆ側）から見ると凸状に突出するディンプル３２のみが出現するように配置されている。つまり、ディンプル３２を規定する凸部が、全て振動板部３０を形成する基材の一方側に揃えられて形成されている。また、振動板３ｂでは、複数のディンプル３２の間には、基材が厚み方向に変形しない平面部３４がさらに広く形成される。

振動板３ａ並びに３ｂにおいて、ディンプル３２および３３は、略平板状の振動板部３０の剛性を高めて、その結果、それぞれ振動板３ａ並びに３ｂの剛性を高めることができる。本実施例のディンプルを規定する凹部または凸部の外形は、直径が約０．３０ｍｍの円形状であるが、円形状に限られず、楕円形状またはトラック形状、または、幅寸法および長さ寸法が略等しい多角形状であればよく、正多角形（例えば、正三角形、正四角形、正五角形、正六角形、正八角形、正十二角形、等。）であってもよい。本実施例の振動板３ａ並びに３ｂは、略平板状の振動板部３０の剛性を高めるのにディンプル３２および／または３３を備えるので、平面部３４から一方側または他方側へ大きく突出した部分を形成せずに、振動板部３０における平面部３４を相対的に広くするので、後述するように突出する連続したリブを形成するような従来の振動板３００の場合よりも、剛性が高くなり、また、再生音圧レベルがばらつくという問題を回避することができる。

図４は、比較例の振動板３００の具体的な構造を示す斜視図である。具体的には、図４（ａ）〜図４（ｄ）は、マグネシウムまたはマグネシウム合金を含む基材によって、振動板部３０を形成しているなどの点で本実施例の振動板３ａ並びに３ｂと共通する比較例の振動板３００ａ〜３００ｄである。例えば、図４（ａ）の振動板３００ａは、略平板状の振動板部３０にディンプルまたはリブなどの剛性を高める構造を備えない点で、実施例または他の比較例の場合と相違する。したがって、比較例の振動板３００ａは、当然に、振動板部３０の平面部３４から一方側または他方側へ大きく突出した部分が形成されない。

次に、比較例の振動板３００ｂ〜３００ｄは、実施例の振動板３ａ並びに３ｂに比較して、振動板部３０に設ける剛性を高める構造が、複数のディンプルではなく幅に対して長さが長いリブである点で相違する。図４（ｂ）は、略平板状の振動板部３０に３つ縦方向に長いリブ３５が設けられている振動板３００ｂの斜視図である。振動板３００ｂの３つのリブ３５は、それぞれ全て上方側（Ｆ側）から見ると凸状に突出するリブである。リブ３５の高さは、平面部３４から突出した先端までの距離が約０．０８ｍｍである。

したがって、比較例の振動板３００ｂでは、平面部３４から上方側へ大きく突出したリブ３５が形成されるので、振動板部３０における平面部３４が相対的に狭くなっている。そして、振動板３００ｂでは、音道１９を形成する上側ケース体１５の内部側の面にリブ３５が近づくことになるので、振動板３００ｂと上側ケース体１５の内部側の面との相対距離が、実施例の場合よりも実質的に小さくなる。

次に、図４（ｃ）は、略平板状の振動板部３０に３つ縦方向に長いリブ３６が設けられている振動板３００ｃの斜視図である。振動板３００ｃの３つのリブ３６は、それぞれ全て上方側（Ｆ側）から見ると凹状にへこむリブであり、下方側（Ｂ側）から見ると凸状に突出するリブである。リブ３６の高さは、上述のリブ３５の高さと同じである。したがって、比較例の振動板３００ｃでは、平面部３４から下方側へ大きく突出したリブ３６が形成されるので、振動板部３０における平面部３４が相対的に狭くなっている。そして、振動板３００ｃでは、音道１９を形成する上側ケース体１５の内部側の面からリブ３６が遠ざかるので、振動板３００ｃと上側ケース体１５の内部側の面との相対距離が、実施例の場合よりも実質的に大きくなる。

さらに、図４（ｄ）は、略平板状の振動板部３０に３つ縦方向に長いリブ３５、３６、３５が設けられている振動板３００ｄの斜視図である。振動板３００ｄの２つのリブ３５は、上方側（Ｆ側）から見ると凸状に突出するリブであり、リブ３６は、上方側（Ｆ側）から見ると凹状にへこむリブであり、下方側（Ｂ側）から見ると凸状に突出するリブである。したがって、比較例の振動板３００ｄでは、平面部３４から上方側へ大きく突出したリブ３５と下方側へ大きく突出したリブ３６とが形成されるので、振動板部３０における平面部３４が相対的に狭くなっている。そして、振動板３００ｄでは、音道１９を形成する上側ケース体１５の内部側の面からリブ３５が近づき、一方でリブ３６が遠ざかる。

図５は、本実施例の電気音響変換器１および比較例の（図示しない）電気音響変換器の音圧周波数特性を示すグラフである。具体的には、電気音響変換器１は、上記の実施例の振動板３ａを備える場合であり、グラフでは太い実線で記載している。一方で、比較例の電気音響変換器は、上記の比較例の振動板３００ａまたは振動板３００ｂを、実施例の振動板３ａに代えて備える場合である。比較例の振動板３００ａの場合を細い点線で記載し、比較例の振動板３００ｂの場合を細い一点鎖線で記載している。なお、図５のグラフでは、実施例または比較例の場合に共通して、イヤホンの実施形態を想定して、出力孔２１を規定するノズル部１６にチューブ（内直径約１．４ｍｍ×長さ約１０ｍｍ）を取り付けた場合である。

したがって、図５のグラフは、上記の実施例の振動板３ａが備える複数のディンプル３２または３３が発揮する振動板の剛性向上の効果を示している。複数のディンプル３２または３３を備える振動板３ａの場合には、約３ｋＨｚ以下の帯域において略平板状の振動板部３０にリブなどの剛性を高める構造を備えない振動板３００ａの場合よりも、再生音圧レベルを高めることができるという利点がある。また、２次共振モードであるピークの周波数が、比較例の振動板３００ａの場合に約６ｋＨｚであり、比較例の振動板３００ｂの場合に約８ｋＨｚであるのに対して、実施例の振動板３ａでは約１０ｋＨｚに上昇している。これは、実施例の振動板３ａの場合が最も振動板部３０の剛性が高いことを示しており、振動板３ａを備える電気音響変換器１が再生可能な周波数帯域が、比較例の場合よりも高音域まで伸長していることを示している。

次に、図６は、本実施例の電気音響変換器１の振動板３ａが、音道１９内での相対的な位置が変化した場合に、現れる音圧周波数特性の変化を示すグラフである。具体的には、電気音響変換器１は、上記の実施例の振動板３ａを備えている点で共通している。太い実線で記載しているグラフは、振動板３ａが標準的な位置Ｚ０に位置する場合「Ｆ：０．２６／Ｂ：０．６０」であり、振動板３ａから音道１９を形成する上側ケース体１５までの距離が約０．２６ｍｍの場合である。一方で、細い点線で記載しているグラフは、振動板３ａが標準的な位置Ｚ０からわずかに上側に位置する場合「Ｆ：０．１０／Ｂ：０．７６」であり、振動板３ａから音道１９を形成する上側ケース体１５までの距離が差分の約０．１６ｍｍだけ短くなった場合である。同様に、細い一点鎖線で記載しているグラフは、振動板３ａが標準的な位置Ｚ０からわずかに下側に位置する場合「Ｆ：０．４３／Ｂ：０．４３」であり、振動板３ａから音道１９を形成する上側ケース体１５までの距離が差分の約０．１７ｍｍだけ長くなった場合である。

つまり、図６のグラフは、極めて狭い音道１９内での振動板３ａの静止位置が、所定位置であるＺ０から上方側（Ｆ側）または下方側（Ｂ側）に動いた場合に再生音圧レベルがばらつく可能性がある範囲を示している。細い点線の場合には、振動板３ａが所定の位置であるＺ０からわずかに上方側（Ｆ側）に取り付けられてしまうと、主要な音声再生帯域である約８ｋＨｚ以下の周波数帯域において、音圧レベルが１０ｄＢ近くも高くなることがあり得ることを意味する。一方で、細い一点鎖線での場合には、振動板３ａが所定の位置であるＺ０からわずかに下方側（Ｂ側）に取り付けられてしまうと、音圧レベルが約５ｄＢ近くも低くなることがあり得ることを意味する。望ましくは、振動板３ａの静止位置に係わらず、再生音圧レベルのばらつきが小さく、振動板３ａが所定の位置であるＺ０の場合である太い実線から変化しない方が良い。

次に、図７は、図６の場合と同様に、本実施例の電気音響変換器１の振動板３ｂが、音道１９内での相対的な位置が変化した場合に、現れる音圧周波数特性の変化を示すグラフである。上記実施例の振動板３ａの場合と同様に、太い実線で記載しているグラフは、振動板３ｂが標準的な位置Ｚ０に位置する場合「Ｆ：０．２６／Ｂ：０．６０」であり、細い点線で記載しているグラフは、振動板３ｂが標準的な位置Ｚ０からわずかに上側に位置する場合「Ｆ：０．１０／Ｂ：０．７６」であり、細い一点鎖線で記載しているグラフは、振動板３ｂが標準的な位置Ｚ０からわずかに下側に位置する場合「Ｆ：０．４３／Ｂ：０．４３」である。

図７のグラフは、同様に、極めて狭い音道１９内での実施例の振動板３ｂの静止位置が、所定位置であるＺ０から上方側（Ｆ側）または下方側（Ｂ側）に動いた場合に再生音圧レベルがばらつく可能性がある範囲を示している。しかし、細い点線のグラフと、細い一点鎖線のグラフとの差異は、主要な音声再生帯域である約８ｋＨｚ以下の周波数帯域において、図６の場合とそれほど相違がない。後述するように、実施例の振動板３ａまたは３ｂの場合には、振動板が所定の位置からずれた場合にも、比較的に再生音圧レベルのばらつきが小さくなるといえる。

次に、図８は、図６または図７の場合と同様に、比較例の電気音響変換器の振動板３００ｂが、音道１９内での相対的な位置が変化した場合に、現れる音圧周波数特性の変化を示すグラフである。太い実線で記載しているグラフは、振動板３００ｂが標準的な位置Ｚ０に位置する場合「Ｆ：０．２６／Ｂ：０．６０」であり、細い点線で記載しているグラフは、振動板３００ｂが標準的な位置Ｚ０からわずかに上側に位置する場合「Ｆ：０．１０／Ｂ：０．７６」であり、細い一点鎖線で記載しているグラフは、振動板３００ｂが標準的な位置Ｚ０からわずかに下側に位置する場合「Ｆ：０．４３／Ｂ：０．４３」である。

図８のグラフでは、極めて狭い音道１９内で振動板３００ｂの静止位置が、所定位置であるＺ０から上方側（Ｆ側）または下方側（Ｂ側）に動いた場合には、図６または図７に図示する実施例の振動板３ａまたは３ｂの場合に比較して、再生音圧レベルのばらつく範囲が、大きくなる可能性があることを示している。図８のグラフでは、細い点線のグラフと、細い一点鎖線のグラフとの差異は、主要な音声再生帯域である約８ｋＨｚ以下の周波数帯域において、図６または図７の場合よりも大きくなっているので、再生音圧レベルのばらつきが実施例の場合よりも大きくなる恐れがある。

次に、図９は、図６〜図８の場合と同様に、比較例の電気音響変換器の振動板３００ｃが、音道１９内での相対的な位置が変化した場合に、現れる音圧周波数特性の変化を示すグラフである。太い実線で記載しているグラフは、振動板３００ｃが標準的な位置Ｚ０に位置する場合「Ｆ：０．２６／Ｂ：０．６０」であり、細い点線で記載しているグラフは、振動板３００ｃが標準的な位置Ｚ０からわずかに上側に位置する場合「Ｆ：０．１０／Ｂ：０．７６」であり、細い一点鎖線で記載しているグラフは、振動板３００ｃが標準的な位置Ｚ０からわずかに下側に位置する場合「Ｆ：０．４３／Ｂ：０．４３」である。

図９のグラフでは、極めて狭い音道１９内で振動板３００ｃの静止位置が、所定位置であるＺ０から上方側（Ｆ側）または下方側（Ｂ側）に動いた場合には、図６または図７に図示する実施例の振動板３ａまたは３ｂの場合に比較して、再生音圧レベルのばらつく範囲が、大きくなる可能性があることを示している。図９のグラフでは、太い実線のグラフと、細い一点鎖線のグラフとの差異は、主要な音声再生帯域である約８ｋＨｚ以下の周波数帯域において、ほとんど無く逆転さえしている周波数帯域がある。これは、振動板３００ｃを所定位置であるＺ０に配置しても、品質管理上の許容範囲の最下限になってしまう可能性があることを示しており、製造上の歩留まりを改善することが期待できないという問題が発生するおそれがある。

次に、図１０は、図６〜図９の場合と同様に、比較例の電気音響変換器の振動板３００ｄが、音道１９内での相対的な位置が変化した場合に、現れる音圧周波数特性の変化を示すグラフである。太い実線で記載しているグラフは、振動板３００ｄが標準的な位置Ｚ０に位置する場合「Ｆ：０．２６／Ｂ：０．６０」であり、細い点線で記載しているグラフは、振動板３００ｄが標準的な位置Ｚ０からわずかに上側に位置する場合「Ｆ：０．１０／Ｂ：０．７６」であり、細い一点鎖線で記載しているグラフは、振動板３００ｄが標準的な位置Ｚ０からわずかに下側に位置する場合「Ｆ：０．４３／Ｂ：０．４３」である。

図１０のグラフでは、極めて狭い音道１９内で振動板３００ｄの静止位置が、所定位置であるＺ０から上方側（Ｆ側）または下方側（Ｂ側）に動いた場合には、図６または図７に図示する実施例の振動板３ａまたは３ｂの場合に比較して、再生音圧レベルのばらつく範囲が、かなり大きくなる可能性があることを示している。図１０のグラフでは、細い点線のグラフと、細い一点鎖線のグラフとの差異は、主要な音声再生帯域である約８ｋＨｚ以下の周波数帯域において、他の実施例および他の比較例の場合よりも大きくなっているので、再生音圧レベルのばらつきがかなり大きくなり、製造上の歩留まりを改善することが期待できないという問題が発生するおそれがある。

なお、図６〜図１０のグラフでは、実施例または比較例の場合に共通して、出力孔２１を規定するノズル部１６に図５のグラフの場合に取り付けることを想定したチューブを、取り付けない場合である。

図６〜図１０のグラフを比較して検討すると、図６並びに図７の実施例の場合は、実施例の振動板３ａ並びに振動板３ｂが、振動板部３０を形成する基材を一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させた複数のディンプル３２（または３３）と、複数のディンプルの間に基材が厚み方向に変形しない平面部３４と、を備える。その一方で、図８〜図１０の比較例の場合は、比較例の振動板３００ｂ、３００ｃ並びに振動板３００ｄが、凸状または凹状の連続したリブ３５または３６を振動板部３０に設けている。これは、極めて狭い音道１９内での振動板３ｂの静止位置が、所定位置であるＺ０から上方側（Ｆ側）または下方側（Ｂ側）に動いた場合に、連続したリブ３５または３６を振動板部３０に設けると、音道１９の体積の変化がディンプル３２または３３を設ける場合よりも比較的に大きくなってしまい、結果的に再生音圧レベルがばらつく範囲が大きくなるからである。

したがって、略平板状の振動板部３０を備えるバランスドアーマチュア型の電気音響変換器１に適する電気音響振動板３としては、連続したリブ３５または３６よりも、振動板部３０を形成する基材を一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させた複数のディンプル３２または３３を設ける方が好ましい。複数のディンプルの間に基材が厚み方向に変形しない平面部３４を広く設けることができるので、振動板３が音道１９を形成する上側ケース体１５の内部側の面に近づいて相対距離が小さくなる場合にも、再生音圧レベルが極端に大きくなることを防止することができるからである。したがって、電気音響変換器１の再生音圧レベルのバラツキが少なくなり、製造上の歩留まりを改善することができる。

特に、実施例の振動板３ｂの場合には、合計９のディンプル３２を規定する凸部が、全て振動板部３０を形成する基材の一方側である上方側（Ｆ側）に揃えられて形成されている。したがって、実施例の電気音響変換器１では、複数のディンプル３２の凸部が、ケース１３内の音道１９の側に揃えられて配置されていることになる。この場合には、振動板３ｂの下方側（Ｂ側）には、凸部が突出しない。したがって、実施例の電気音響変換器１では、振動板３ｂが磁気駆動部７の上端面であるアーマチュア８の固定部に接触して異音を生じる等の不具合を防止することができる。また、実施例の振動板３ｂの場合には、振動板が所定の位置からずれた場合にも、再生音圧レベルのばらつきを抑えて、造上の歩留まりを改善することができる。

なお、上記の実施例の振動板３ａまたは３ｂでは、略平板状の振動板部３０に、縦５行横５列、または、縦３行横３列のディンプル３２および３３を設けているが、複数のディンプルの数、凹凸の向き、並びに配列は、上記の実施例の場合に限られない。複数のディンプルは、２つ以上のディンプルであればよく、列を形成するように配置しても、振動板部３０にバラバラに言わばランダムに配置してもよい。複数のディンプルは、振動板部３０を形成する基材を一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させるように、それぞれの凹部または凸部の外形を円形状、又は、幅寸法および長さ寸法が略等しい多角形状にして、複数のディンプルの間に基材が厚み方向に変形しない平面部３４を形成するようにすればよい。複数のディンプルは、振動板部３０が十分な強度を得る場合にも、振動板部３０における平面部３４を相対的に広くすることができる。

また、振動板３ａ並びに３ｂにおけるディンプル３２および３３を規定する凹部または凸部の外形は、実施例のような円形に限られない。上述の通り、ディンプルは、他の多角形状であってもよく、また、突出する連続したリブを形成しないように、幅寸法および長さ寸法が略等しいような凹部または凸部の形状であればよい。複数のディンプルの高さは、振動板部３０を形成する基材を一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させても破断しない程度の寸法であればよい。

また、上記の実施例の振動板３ａまたは３ｂでは、マグネシウムまたはマグネシウム合金を含む基材によって、振動板部３０を形成している。ただし、振動板の基材は、軽量で剛性が高く、強度が得られるアルミニウム、チタン、ステンレス等の他の金属系材料であってもよい。ただし、振動板３ａまたは３ｂは、マグネシウムまたはマグネシウム合金を含む基材の表面に水酸化マグネシウム層を形成することで、さらに軽量であり、かつ、表面硬度を向上することで、剛性を高くすることができる。その結果、実施例の振動板３ａまたは３ｂを備える電気音響変換器１では、再生音圧レベルを高めて、再生可能な周波数帯域を比較例の場合よりも高音域まで伸長することができる。もちろん、振動板３ａまたは３ｂの基材の厚み寸法、並びに外径寸法、振動板部３０並びに駆動ロッド接続部３１の構成及び配置についても、上記実施例の構成に限定されない。

本発明の電気音響振動板を用いる電磁型の電気音響変換器は、ユーザーの耳に装着して音声再生するイヤホン、特に、カナル型のイヤホンに限らず、他のハウジングとヘッドバンドとを備えるオーバーヘッド型のヘッドホンであってもよい。また、本発明の電気音響振動板並びに電気音響変換器は、家庭用のモノラル再生、ステレオ再生、もしくはマルチチャンネルサラウンド再生に限られず、携帯型のオーディオ機器や、携帯電話、スマートフォン等の携帯電子機器の音声再生に用いる電気音響変換器にも適用が可能である。

１ 電気音響変換器
２ 振動板ユニット
３、３ａ、３ｂ、３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ 振動板
４ エッジ
５ 振動板枠
６ 駆動ロッド
７ 磁気駆動部
８ アーマチュア
９ コイル
１０ ヨーク
１１、１２ マグネット
１３ ケース
１４ 下側ケース体
１５ 上側ケース体
１６ ノズル部
１７ 端子
１８ 空間
１９ 音道
２０ 音孔
２１ 出力孔

Claims (7)

1. 略平板状の振動板部と、該振動板部の端部に形成されて駆動ロッドが接続される駆動ロッド接続部と、を有する電気音響振動板であって、
   該振動板部が、該振動板部を形成する基材を一方側がへこんで他方側に突出するように厚み方向に変形させた複数のディンプルと、複数の該ディンプルの間に該基材が厚み方向に変形しない平面部と、を備える、
   電気音響振動板。
2. 複数の前記ディンプルを規定する凹部または凸部の外形が、円形状、又は、幅寸法および長さ寸法が略等しい多角形状である、
   請求項１に記載の電気音響振動板。
3. 複数の前記ディンプルを規定する凹部または凸部が、縦、横、又は、斜めの何れかに並んで整列されている、
   請求項１または２に記載の電気音響振動板。
4. 複数の前記ディンプルを規定する凸部が、全て前記振動板部を形成する前記基材の一方側に揃えられて形成されている、
   請求項１から３のいずれかに記載の電気音響振動板。
5. 少なくとも前記振動板部を形成する前記基材が、マグネシウムまたはマグネシウム合金を含み、該基材の表面に水酸化マグネシウム層が形成されている、
   請求項１から４のいずれかに記載の電気音響振動板。
6. 請求項１から５のいずれかに記載の前記電気音響振動板と、該電気音響振動板の周囲を支持する振動板枠部と、該電気音響振動板の前記駆動ロッド接続部に接続する駆動ロッド部と、該駆動ロッド部を振動させるアーマチュア部を含む磁気駆動部と、該磁気駆動部および該振動板枠部を内側に収めて該駆動ロッド部および該磁気駆動部とは反対側に該電気音響振動板から放射される音波を導く音道を形成するケース部と、
   を備える、電気音響変換器。
7. 請求項４に記載の前記電気音響振動板を備える請求項６に記載の電気音響変換器であって、複数の前記ディンプルの前記凸部が、前記基材の一方側であって前記音道の側に揃えられて配置されている、電気音響変換器。