JP4894520B2 - 振動板，振動体及び電気音響変換器 - Google Patents

Description

本発明は、振動板，振動体及び電気音響変換器に係り、特に細幅（細長）形状の振動板と、振動板及びそれを支持するエッジよりなる振動体と、振動体を用いた電気音響変換器と、に関する。

テレビジョン受像機やサラウンドシステム用のスピーカとして、省スペース性と優れた音響特性とを兼ね備えた細幅（細長）形状の電気音響変換器が注目されている。
このような細幅形状の電気音響変換器〔以下、単にＳＰＵ（スピーカユニット）とも称する〕について、本出願人は種々の提案を行っており、その一例として特許文献１がある。

この特許文献１に記載された電気音響変換器は、略トラック状に形成された振動板を、その振動板の周囲に連結されたエッジを介して矩形枠状のフレームで支持する構成とされている。
従って、その特許文献１の図１及び図４から明らかなように、エッジは平らなリング状を呈してその周囲がフレームと連結されているので、この電気音響変換器の短手幅方向の最外側の部材はフレームとなっている。
以下の説明においては、振動板とエッジとを連結して一体化したものを振動体と称することとする。

一方、市場からは、細幅で、かつ、より広い周波数特性が得られるスピーカユニットが要望されており、これに応えるべく、本出願人は、特許文献２に例示するようなスリムタイプと自称する電気音響変換器を提案している。

このスリムタイプは、その特許文献２の図１及び図２から明らかなように、エッジの長手に沿う側部を折り曲げたフランジ部が形成されており、そのフランジ部がフレームの外側面に固着される構成となっている。
従って、この電気音響変換器の少なくとも振動板に対応する範囲における短手方向の最外側の部材はエッジ（フランジ部）となっている。

そのため、このスリムタイプの電気音響変換器は、振動板の幅を例えば特許文献１の電気音響変換器の振動板の幅と同じにした場合でも、エッジの側部を折り曲げてなるフランジ部を設けてこのフランジ部をフレームに固定したことにより、外形においてその短手幅を大幅に小さくできるものである。
例えば、特許文献１の電気音響変換器の外形の短手幅が３０ｍｍであった場合に、特許文献２の電気音響変換器は、振動板の幅が同じであっても、外形の短手幅を２２ｍｍに抑えることができる。
このように、外形の短手幅を小さくしても振動板の幅を同じ幅に維持できるので、加えられる駆動力に対する振動板の線形応答範囲も維持することができる。

また、各特許文献に記載された電気音響変換器は、ヨークとフレームとが長手方向に沿う側部において接着剤により固着され、振動板の背面側については短手方向端部側を除いて概ね密封状態とされている。
特開２００２−３２５２９４号公報 特開２００４−２９７３１５号公報

ところで、発明者らの検討により、上述したスリムタイプの電気音響変換器において、低音の再生周波数帯域の拡大と能率向上とを実現するために振動板の幅を拡大し、さらに耐大入力特性も追及していくと、以下の現象を生じることが明らかになった。

（１）エッジと振動板とよりなる振動体の剛性が低下して周波数特性が乱れる。
（２）拡大した振動体を支持する支持系及び振動体を駆動する駆動系が、振動体に対して非力となり、振動体を大きなストロークで安定して振動させることができなくなる。
（３）大きな駆動電流を印加することでボイスコイルからの発熱が過多になり、コイルが断線したり接着剤や周辺部材が熱劣化して短寿命で長期信頼性が得られない。
（４）振動板の背面側が短手方向端部側を除いて概ね封止状態とされていることから、大振幅振動時の背圧が極めて高くなって、背面側の構造上の隙間から風切音が発生しやすくなる。
（５）大振幅振動時にボイスコイルの一対の端末リードも大きく揺すられることから、このリードが互いに接触してショートする可能性があり、高い信頼性が得られない。
また、振動板の幅の拡大とは別に、部品輸送工程において、振動板とエッジを接合した振動体の状態で重ねると、振動板やエッジのロール部などの振動する部分が互いに接触して傷が付いたり、変形してしまう可能性が懸念されるものであった。

そこで、本発明が解決しようとする課題は、細幅形状であっても、剛性が高くこれを駆動した際に再生周波数特性の乱れが少ない振動板及び振動体を提供することにある。
また、スリムタイプ、すなわち、短手方向の最外側部が振動板を支持するエッジのフランジ部となる構造であっても、再生周波数特性の乱れが少なく、大入力に対して大振幅で安定駆動可能な電気音響変換器を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本願発明は次の１）〜６）の手段を有する。
１）細長形状の振動板（１）であって、
対向する一対の長手辺と前記一対の長手辺を筒の表面の一部で連結した形状を有して一面側に突出した基部（１ｋ）と、前記基部（１ｋ）を囲繞する傾斜部（１ｋｓ）と、を備え、
前記傾斜部（１ｋｓ）は、少なくとも前記長手辺に対応した範囲で短手方向の断面形状が曲線となる曲面で形成されているとともに、前記範囲において、長手方向に離隔して配設された複数の凹部又は凸部（１３ａ１〜１３ｈ１，１３ａ２〜１３ｈ２）を有し、
前記凹部又は凸部（１３ａ１〜１３ｈ１，１３ａ２〜１３ｈ２）は、それぞれ前記基部（１ｋ）の短手方向の中心線（ＣＬｔ）に対して平行に配置され、かつ、前記基部（１ｋ）の長手方向の中心線（ＣＬｎ）に対して線対称に配置され、
前記基部（１ｋｓ）は、当該振動板（１）の長手方向に離隔して配設された複数の陥没部（１２ａ〜１２ｈ）を有し、
前記凸部（１３ａ１〜１３ｈ１，１３ａ２〜１３ｈ２）は、前記陥没部（１２ａ〜１２ｈ）の長手方向の位置に一致するように対応して設けられていることを特徴とする振動板（１）である。
２）前記傾斜部（１ｋｓ）の曲面は、その曲率中心が他面側にあることを特徴とする１）に記載の振動板（１）である。
３）１）又は２）に記載の振動板（１）と、前記エッジ（２）と、より成り、前記エッジ（２）は、前記エッジ（２）の前記一対の長手辺それぞれに、前記他面側に延出するフランジ部（２Ｄ）を備えたことを特徴とする振動体（５１）である。
４）前記エッジ（２）の長手方向の両端部に前記一面側に突出する座部（２Ｅ）を有し、
前記座部（２Ｅ）は、当該振動体（５１）同士を重ねた際に、上側の振動体（５１）のエッジ（２）における前記他面側の面に当接することを特徴とする３）に記載の振動体（５１）である。
５）３）又は４）に記載の振動体（５１）と、
一対の長手枠（３Ａ）を有する略枠状のフレームであって、前記一対の長手枠（３Ａ）に前記エッジ（２）の前記フランジ部（２Ｄ）が固定され一方の面側にて前記振動板（１）を振動自在に支持するフレーム（３）と、を備えたことを特徴とする電気音響変換器（５０）である。
６）前記フレーム（３）は、当該フレーム（３）の他方の面に、連続して周回する平坦な基準面部（３ｅ）を備え、前記基準面部（３ｅ）よりも前記フランジ部（２Ｄ）の先端（２ｆ）が前記一方の面側に位置することを特徴とする５）に記載の電気音響変換器（５０）である。

本発明の振動板によれば、高剛性で、駆動時の再生周波数特性の乱れを少なくすることができる、という効果を奏する。
また、本発明の電気音響変換器によれば、再生周波数の乱れが少なく、大入力に対して大振幅で安定駆動が可能になる、という効果を奏する。

まず、図１〜図１７を用いて実施例の電気音響変換器であるＳＰＵ５０について説明する。

このＳＰＵ５０は、図１に示すように、振動板１，エッジ２，フレーム３，及びマグネットやヨークなどからなる駆動部４０を有して構成されており、まず概略から以下に説明する。

振動板１は、図４及び図５に示すように、対向する長辺とその端部を連結する略円弧状部とを有する細長で長丸形状の部材である。長辺の端部を連結する略円弧状部はこの形態に限らず、隅部をＲ形状にして全体を略長方形形状としてもよい。

エッジ２は、振動板１の外周側に接合され、その振動板１をフレーム３に対して振動自在に保持する部材であり、図１０に示すように、振動板１に概ね相応する部分を開口した開口部２Ａを有し、一部に凹凸を有する枠状部材である。
このエッジ２を振動板１に接合して一体化したものを振動体と称する。

フレーム３は、図１３に示すように、各部材を支持する略矩形枠状の支持体であり、長手及び短手の枠部とエッジ２の外周とが接合され、このエッジ２を支持するものである。

振動板１の一面側には、振動板１の形状に対応し、長丸形状なるボイスコイルボビン４が固着されている（図１４参照）。このボイスコイルボビン４の外周面には、ボイスコイル５が巻回されている。
ボイスコイルボビン４は、詳細を後述する磁気回路の磁気空隙Ｇに釣り下げられ（図７参照）、音声信号電流と磁束とにより駆動力を発生する。

フレーム３の内側には磁気回路を形成する駆動部４０が取り付けられている（図７及び図８参照）。
この磁気回路は、鉄板のプレス加工により形成され長手方向の両端側以外において断面をコ字状とされたヨーク６と、そのヨーク６の内側に固定されたメインマグネット７Ｍと、このマグネット７Ｍの先端に、振動板１の主振動部（概ね凹部凸部が設けられている範囲：詳細は後述）１Ａに対向するように設けられたポールピース８と、このポールピース８の先端に設けられたサブマグネット７Ｓとから構成されている。

サブマグネット７Ｓの端面には、不織布などからなるクッションシートＣＳが貼付されている。このクッションシートＣＳは、過剰な大入力時に、振動板１が大きく振動して主振動部１Ａにおける凹部１２ｅがサブマグネット７Ｓに激しく繰り返し衝突して振動板１に傷が付くのを防止するためのものである。

次に、（１）振動板，（２）エッジ，（３）フレーム，及び（４）駆動部の詳細について説明する。

（１）振動板１について
図４〜図６は振動板１の単体を説明するための図である。
図４は正面側から見た斜視図であり、図５は正面側から見た平面図であり、図６は図５におけるＳ１−Ｓ１断面図である。
図６において、その上下方向がＳＰＵ５０における振動板１の駆動方向Ｖとなる。また、上方向が正面側で下方向が背面側である。以下の説明では、駆動方向Ｖは、振動板１の振動方向とはほぼ一致するので便宜的に振動方向Ｖとも称する。

この振動板１は、上述したように、例えば、対向する長辺とその端部を連結する略円弧状部を有する細長の長丸状部材であって、円筒などの筒の表面形状の一部を呈して正面側に突出する基部１ｋと、この基部１ｋを囲繞し、その長手方向に沿う側部ＳＢで連接して概ね振動方向Ｖに延在する側面部１ｓと、側面部１ｓの背面側端部である底端部ＳＴで緩やかに連接し、曲線状の短手方向断面を呈する傾斜面部１ｋｓと、その傾斜面部１ｋｓの側端部に連接する鍔部１ｔと、を有して形成されている。
ここで、基部１ｋの横断面形状は、一定曲率の円弧に限るものではなく、放物線などの自由曲線であってもよい。

側面部１ｓには、段部１ｓ１が設けられており、傾斜面部１ｋｓと鍔部１ｔとの連接部には正面側に山状に突出する突出部１ｔｓが設けられている。

平面図である図５において、基部１ｋの外形は、振動板１の外形形状と概ね相似に形成されており、傾斜面部１ｋｓ，突出部１ｔｓ，及び鍔部１ｔも、この基部１ｋをその順で取り囲むように形成されている。

基部１ｋには、振動方向Ｖに沿って陥没する（背面側に突出する）凹部１２ａ〜１２ｄ及び凹部１２ｅ〜１２ｈが、短手中心線ＣＬｔに対して互いに線対称となるように形成されている。
即ち、各凹部に対して基部１ｋの筒面状の表面を凸部とするならば、交互に連続して凸部１１ａ〜１１ｊと凹部１２ａ〜１２ｈとが形成されている。
この凹部１２ａ〜１２ｈの曲率は凸部１１ａ〜１１ｊと同じ曲率で形成されている。
この凹凸形状を備えた長手方向範囲を便宜的に主振動部１Ａと称し、この範囲がサブマグネット７Ｓと概ね対向している（図８参照）。

また、基部１ｋの長手方向の両端部には、平坦な傾斜部１ｋ２，１ｋ２が設けられている。
また、長手方向の中央部には、長手中心線ＣＬｎに対して線対称でこの長手中心線ＣＬｎと平行な傾斜面を有する傾斜部１ｋ３，１ｋ３が設けられている。
この傾斜部１ｋ３は、長手中心線ＣＬｎ近傍を避けて形成されているので、中央部には稜線部１ｋ４が形成されている。
また、凹部１２ａ〜１２ｈの深さＤ１は、ほぼ同じ深さに形成されている。

傾斜面部１ｋｓは、図６に示されるように、正面側（図の上側）に向かって凸となる曲面（曲率中心が背面側にある）で形成されている。
また、この傾斜面部１ｋｓには、主振動部１Ａの各凹部１２ａ〜１２ｈに対応して凸部１３ａ１〜１３ｈ１，１３ａ２〜１３ｈ２が形成されている。
具体的には、凸部１３ａ１〜１３ｈ１，１３ａ２〜１３ｈ２は、それぞれ凹部１２ａ〜１２ｈの長手方向の位置と長手方向の幅とが一致するように形成されている。
また、この凸部１３ａ１〜１３ｈ１，１３ａ２〜１３ｈ２に対してそれ以外の傾斜面部１ｋｓを凹部とするならば、この傾斜面部１ｋｓの凹凸形状は、主振動部１Ａの凹凸形状に対して逆相となる凸凹形状である。

突出部１ｔｓの外側の領域、すなわち、鍔部１ｔは、エッジ２との接合に供され（図７参照）、その接合の際に突出部１ｔｓは位置決めにも利用される。
この振動板１とエッジ２との接合についての詳細は後述する。

振動板１は、ボイスコイル５の通電時の発熱に耐える耐熱性を有し、また、振動板としての機械的特性が優れていることからポリイミド（ＰＩ）フィルムにより形成されている。

また、この振動板１の厚さは０．１２５ｍｍであり、その正面側の表面には、クロム蒸着が施されている。

また、図７において、振動板１の背面側（図７の下方側）には、側面部１ｓに設けられた段部１ｓ１に突き当てるようにボイスコイル５が巻回されたボイスコイルボビン４が取り付けられている。

（２）エッジ２について
エッジ２は、斜視図である図１０及び中央部の短手断面である図１１に示すように、振動板１の突出部１ｔｓの外形にほぼ対応する部分を開口した開口部２Ａを有して略枠状に形成された部材である。
詳しくは、内周側に開口部２Ａが形成された平坦部２Ｂと、平坦部２Ｂの外側に、断面が略円弧状となるように長丸形状（トラック状）に突出形成されたロール部２Ｃと、このロール部２Ｃの長手方向に沿う側部に連接して形成され、ロール部２Ｃの突出方向とは逆の方向に延出してなるフランジ部２Ｄと、を備えている。

また、ロール部２Ｃ外側である長手方向の両端部には、ロール部２Ｃの突出する側に突出する座部２Ｅが形成されている。この座部２Ｅの天面は、振動板１の頭頂部（最も突出した部分）と同等かそれよりも高くなるように設定されている。

ロール部２Ｃは、その断面形状が、エッジ２の短手側、即ち、ロール部２Ｃの円弧状部において徐変するように形成されている。
ここで、トラック状とは、図１０に示したような、エッジ２の長手方向に沿って互いに対向する一対の長手部（長手領域ＬＡ）と、この一対の長手部をその両端側で連結する一対の略円弧状部（短手領域ＳＡ）とからなる形状、あるいは、図示しないが、４つの隅部に角Ｒを設けた略長方形形状を意味する。

この断面形状の徐変については、特許文献２に記載された形状を採用しており図１２を用いて具体的に説明する。
図１２は、図１０の１つの隅部分Ｐを拡大した図である。
ロール部２Ｃは、エッジ２の長手領域ＬＡでは、外形曲率Ｒ１，突出高さｈ１，ロール幅Ｗ１とで成る断面形状が一定となるように形成されている。
ここにおいてロール幅Ｗ１とは、ロール部２Ｃがエッジ２の表面（平坦部２Ｂ）と接する内側の境界線２Ｃ１と外側の境界線２Ｃ２との間隔Ｗ１のことであり、以下、間隔Ｗ１と称する。

この断面形状は、短手領域ＳＡにおいて突出高さｈ１と間隔Ｗ１とが、円弧の頂部Ｔに向かって漸次拡大するように、また、エッジ２の長手方向に延びる中心軸ＣＬ１の位置でそれぞれが最大（外形曲率Ｒ２，突出高さｈ２，間隔Ｗ２）となるように形成されている。そして、ロール部２Ｃは、この軸ＣＬ１に対して軸対称となるように形成されている。本実施例では、拡大比率Ｒ２／Ｒ１，ｈ２／ｈ１，Ｗ２／Ｗ１を１．２に設定している。

この断面形状の変化開始点である変化部Ｍ１は、長手領域ＬＡと円弧状領域ＳＡとの連接部Ｍでなくてもよく、この連接部Ｍの近傍に設定されていればよい。
また、この漸次拡大する範囲の頂点側端部（変化終了点）Ｍ２は、頂点Ｔではなく、その手前に設定してもよい。いずれの形態においても、変化部Ｍ１（変化開始点）と頂点側端部Ｍ２（変化終了点）は、屈曲線が生じないようになだらかに非変化範囲と連接する。

また、ロール部２Ｃは、エッジ２の開口部２Ａにおける円弧状部分のライン２ＡＬと相似形の、ロール部２Ｃの中心線ＣＬ２を想定した場合、ロール部２Ｃの断面形状が徐変しても、内側の境界線２Ｃ１とこの中心線ＣＬ２との距離Ｗｉｎ、及び、外側の境界線２Ｃ２と中心線ＣＬ２との距離Ｗｏｕｔとが等しくなるように形成されている

以上説明した、特許文献２に記載のロール部形状を有するエッジ２の材料としては、ブチルゴムを用いることができる。耐熱性や振動特性等に優れるものであれば、この材料に限定されるものではない。また、座部２Ｅ以外の厚さは、０．２ｍｍ〜０．３ｍｍで形成されている。

振動板１とエッジ２とを接合して振動体とする接合作業においては、図７に示すように、エッジ２の開口部２Ａに対して図７の下方から上方に向かい振動板１が挿入される。その際には、振動板１の突出部１ｔｓの外周面が開口部２Ａの端面と係合して挿入が案内される。
また、この係合により両者の位置がずれることなく接着されるので、この振動板１の鍔部１ｔの上面（正面側の面）とエッジ２の平坦部２Ｂの下面（背面側の面）との接着剤による固着において、接着強度が向上し両者は良好に一体化される。

（３）フレーム３について
フレーム３は、図１３に示すように、各部材を支持する略矩形枠状に形成された支持体であり、長手方向の一対の長手枠３Ａと短手方向の一対の短手枠３Ｂとを連結して成るものである。
このフレーム３は、非磁性なる例えばアルミニウムのダイキャストにより形成される。

短手枠３Ｂには、このフレーム３を他の部材に固定するための締結孔３Ｂ１が設けられている。
また、短手枠３Ｂの内方側には、長手枠３Ａにも連接して円弧状の端部を有する鍔部３Ｂ２が設けられている。

さらに、締結孔３Ｂ１を囲うように突出するコ字状のエッジカバーリブ３ＧＲが設けられている。
これは、このエッジカバーリブ３ＧＲが無い場合、ＳＰＵの組み立て作業や輸送などの際に突出したエッジ２の座部２Ｅに力が加わり易く、それによりエッジ２が薄肉であることからフレーム３からちぎれて剥がれたり、損傷したりする可能性が高いことから、エッジ２を保護するために設けられたリブである。
一方、各長手枠３Ａには、エッジカバーリブ３ＧＲの突出方向とは反対の方向に突出するリブ３ＡＲが形成されている。
また、このリブ３ＡＲの長手方向の両端部側には、ヨーク６をネジ止めするための雌ねじ３ＡＲ１が設けられている。

エッジ２をフレーム３に固定する作業について図７を用いて説明すると、まずエッジ２を、図７の上方向からフレーム３に載置する。その際、エッジ２の先端を段部３Ａ１に突き当てるようにする。

そして、長手方向に沿っては、エッジ２のフランジ２Ｄの内側の面とフレーム３の長手枠３Ａの壁部３Ａ１ａとを接着剤で固着する。
短手方向に沿っては、エッジ２の長手方向の端部にある座部２Ｅの下面とフレーム３の鍔部３Ｂ２の上面とを接着剤で固着する。
これらの固着により、フレーム３とエッジ２とが一体化し、振動板１はフレーム３に対してエッジ２を介して振動自由になるように支持される。

（４）駆動部４０について
駆動部４０は、ボイスコイル５を巻回したボイスコイルボビン４と、フレーム３に固定されたヨーク６と、ヨーク６に固定されたメインマグネット７Ｍと、このメインマグネット７Ｍに固定されたポールピース８と、ポールピース８に固定されたサブマグネット７Ｓとを含んで構成される。

ボイスコイルボビン４は、図１４（ｂ）に示す底壁４ａ１を有するボビン半体４ａを一対結合して振動板１の外形形状に対応した形状に形成されている。この実施例においては、長さＬｂｃなる平行な対向辺を有する長丸形状である。
そして、このボイスコイルボビン４は、長手方向中央に、底壁４ａ１が結合された連結壁４ｂを有している。

また、ボイスコイルボビン４の外周面にはボイスコイル５が巻回されており、ボイスコイルボビン４の長手方向の一方の短部側から、ボイスコイル５の末端が一対のリード２５，２５として外部に引き出されている。
ボイスコイルボビン４は、上述したように、振動板１の側面部１ｓに設けられた段部１ｓ１に突き当てるように接着剤により固着されている（図７参照）。

図９は、ＳＰＵ５０を背面側から見た斜視的組み立て図である。
この図９において、ヨーク６は、４隅にこのヨーク６をフレーム３に共締め固定するためのねじ４１が係合するＵ字状の切り欠き部６ａを有する基部６ｋと、基部６ｋの長手方向中央部において、その側端を折り曲げてなる側壁部６ｂと、を有し、長手方向中央部において断面Ｕ字状を呈するように形成されている。
この側壁部６ｂの長手方向長さＬｙは、ボイスコイルボビン４の平行側部の長さＬｂｃとほぼ同じに設定されている。

また、側壁部６ｂの長手方向中央には、矩形の切り込み部６ｂ１が形成されている。この切り込み部６ｂ１は、メインマグネット７Ｍなどをヨーク６に固着する際にこれらの長手方向の位置決めるために冶具が係合する切り込みとして設けられている。
また、このヨーク６は、鉄板をプレス加工することで形成されている。

このヨーク６の正面側（図９の下面側）における一端部には、絶縁性を有するセパレータ４３が取り付けられている。
具体的には、このセパレータ４３は断面がＴ字状に形成されており、ヨーク６の長手方向の一方の端部における中央部に、正面側に突出する絶縁壁４３ａを有するようにヨーク６に固定されている。
この絶縁壁４３ａは、図９に示すように、ヨーク６がフレーム３に固定された際に、ボイスコイル５の一対のリード２５，２５の間に挿入され、リード２５同士が接触するのを防止している。

これは、ＳＰＵ５０に過大な入力が印加されて振動板１と共にボイスコイル５が大きく振動した際に、リード２５も大きく揺すられ、互いに接触してショートする可能性があることによる。

各リード２５は、フレーム３に設けられた基板取り付け用のリブ３ｄにかしめにより固定された中継基板４４のランドに接続されている。
中継基板４４には、このランドと電気的に接続されたコネクタ４５が設けられており、このコネクタ４５を介してボイスコイル５に外部からＳＰＵ５０の駆動用電力が供給される。

ヨーク６には、各マグネットなどが固着される。
ＳＰＵ５０からヨーク６を外した状態を示す斜視図である図１５に示すように、基部６ｋの正面側（図１５の上方側）の面には、メインマグネット７，ポールピース８，及びサブマグネット９がこの順に積層固着されてなるマグネット群ＭＧが２対、長手方向に並べて基部６ｋに対して接着剤により固定されている。
さらに、各マグネット群ＭＧのサブマグネット９の天面には、クッションシートＣＳが貼付されている。

マグネット群ＭＧにおけるサブマグネット９の各長手方向長さＬｍｇは、振動板１の、凸部１１ａから凸部１１ｅまでの外側間距離１Ａ１、及び、凸部１１ｆから凸部１１ｊまでの各外側間距離１Ａ１（図５参照）とほぼ同じ長さに設定されている。
また、図７に示すように、ポールピース８の振動方向Ｖの位置及び厚さとボイスコイル５の振動方向Ｖの位置及び巻回幅とがほぼ一致して対向するように設定されている。

さらに、ボイスコイルボビン４の外周面とフレーム３とは、長丸のリング状に形成されたサスペンション４２により連結されている（図７および図９参照）。
このサスペンション４２は、スピーカユニットのサスペンションとして周知の材料〔例えば、耐熱アラミド繊維の「コーネックス」（商品名：登録商標）など〕で形成される。この実施例においても、ボイスコイルボビン４の振動を適度にダンピングして良好な再生特性を得られるよう設けられている。
また、このサスペンション４２は通気性を有する素材で形成するか、あるいは通気孔を設けて良好な通気性を有するものである。従って、振動板１の振動に伴ってその背面側に生じる空気流動を妨げるものではない。

この実施例のＳＰＵ５０は、例えば、次のような寸法で形成される（図３，図５及び図６参照）。
・基部１ｋの短手方向幅Ｗｋ：９ｍｍ
・基部１ｋの長手方向長：９５ｍｍ
・主振動部１Ａの長手方向長（１Ａ）：８０ｍｍ
・傾斜面部１ｋｓの水平方向幅Ｗｋｓ：４ｍｍ
・ＳＰＵ５０の長手方向長Ｌｆ：１５０ｍｍ
・ＳＰＵ５０の短手方向幅Ｗｆ：３０ｍｍ

このような設定において、振動板１の平面図（図５）での面積は、基部1の面積（特許文献１の振動板の面積に相当）を１．０とすると、傾斜面部１ｋｓを設けたことで基部１と傾斜面部１ｋｓとを合わせて１．５となり５０％増加している。
また、振動板１の駆動可能なストローク長が、従来の±２．０〜２．５ｍｍに対して、±３．５〜４．０ｍｍであり、より大きな振幅での駆動が可能となっている。

次に、上述のような構成のＳＰＵ５０の動作について説明する。

この構成において、メインマグネット７Ｍ，ポールピース８，及びサブマグネット７Ｓによって生じる磁界中でボイスコイルボビン４に巻回されたボイスコイル５に駆動電流が流れると、この駆動電流に応じた駆動方向Ｖの電磁力がボイスコイルボビン４に作用し、このコイルボビン４と一体化されている振動板１がその主振動部１Ａを主体として振動する。

この振動の際、上述したように、エッジ２の側面にフランジ部２Ｄを形成してこのフランジ部２Ｄの先端側をフレーム３に固着したことにより、振動板１を弾性的に主に支持するロール部２Ｃの外側の境界線２Ｃ２に対して、エッジ２がフレーム３に支持されるフランジ部２Ｄの端部が振動方向に位置するように構成されているので、エッジ２の幅を大きくすることなく境界線２Ｃ２とフランジ部２Ｄの端部との間の距離を長くできて線形性の向上が成されている。

また、短手領域ＳＡにおけるロール部２Ｃの断面形状を長手領域ＬＡから頂部Ｔに向けて漸次拡大するように徐変させたことによって、振動板１の振幅の線形性が飛躍的に向上し、エッジ２の外周部における応力レベルが激減すると共に、応力集中も防ぐことができる。

このように動作するＳＰＵ５０においては、他のＳＰＵと同様にその動作時にボイスコイル５から熱が発生する。
特に、実施例のように、耐大入力性が求められるＳＰＵの場合には、大音量を発生させるためにより大きな電流がボイスコイル５に印加されるので発熱量も多く、積極的な放熱構造が求められる。

従来のＳＰＵは、上述したように、ヨークとフレームとをその側部において接着剤で固着していたので空気の流動が妨げられて振動板の背面側から排熱されにくく、また、振動時に振動板の背圧が高くなる構造であった。
この排熱されにくい構造のＳＰＵに大電流を供給すると、ボイスコイル５が非常な高温になり、その電線が焼き切れたり、接着剤や他の部材が除々に変質して強度が低下したり、振動特性が変化するなどにより、ＳＰＵの寿命が短くなるという問題が発生する可能性があった。

これに対して、実施例のＳＰＵ５０は、図３（ａ）及び図７に示されるように、ヨーク６は、フレーム３に対して４隅がねじで締結固定されている。
そして、長手に沿う側部を接着剤で固定せず、ヨーク６における一対の側壁部６ｂの外側面間距離Ｌ６ｂを、フレーム３の長手枠３Ａの内側面間隔Ｌ３Ａよりも小さくして両面間に空隙ＳＰが設けられるように設定されている。
これにより、ボイスコイル５で発生した熱は、この空隙ＳＰを通過して背面側の外部空間に排出されるので、大電流がボイスコイル５に連続的に供給されたとしても、ボイスコイル５は高温になることがなく、電線が焼き切れたり、接着剤や他の部材が変質して強度が低下したり振動特性が変化することがなく、長寿命となっている。
この構造においては、フレーム３とヨーク６とがその側部で固着されてなく、また、ＳＰＵ５０の短手幅をできるだけ小さくすることからフレーム３の長手枠３Ａは極めて細く形成されている。
そのため、フレーム３の剛性を、振動板１の振動によって長手枠３Ａも振動しない程度に高めるために、必要な厚さ及び高さでリブ３ＡＲが設けられている。

また、空隙ＳＰを設けたことにより、振動板１の振動時における背圧が大幅に低減し、背圧が高い従来のＳＰＵで特に低域で発生しやすかった風切り音を極めて良好に低減することができている。

また、実施例のＳＰＵ５０は、上述したように座部２Ｅが設けられており、このＳＰＵ５０を駆動方向Ｖに重ねた際に、その基部６ｋの長手方向の端部又はねじ４１が、下側のＳＰＵ５０ｄの座部２Ｅに当接するようにしてある〔図１６（ａ）参照〕。

これにより、上側のＳＰＵ５０の質量を座部２Ｅで受けるので、振動板１に負荷が加わることがなく、振動板１の損傷などの心配をすることなくＳＰＵ５０を重ねることができる。
従って、従来、ＳＰＵを重ねるときには、振動板が負荷を受けないように間にスペーサを入れる必要があり、その分の工数や部材手配が必要であったが、この実施例によれば、その必要がなく、製造や搬送における作業効率が大幅に向上し、部材費用も低減できる。
また、この座部２Ｅを設けたことにより、振動体５１の製造や搬送において作業効率向上などの効果が得られる。
具体的には、図１６（ｂ）に示したように、座部２Ｅを、振動板１とエッジ２とを接合した振動体５１同士を重ねた際に、下側の振動体５１における座部２Ｅが上側の振動体５１におけるエッジ２の下面側（座部２Ｅの裏側）に当接するように突出形成してある。
これにより、エッジ２の座部２Ｅ以外の部分及び振動板１に、他の振動体５１や他の部材が接触することなく複数の振動体５１を密に重ねることができるので、製造した振動体５１の保管や次工程への搬送において、省スペース化が可能であるばかりでなく、振動板５１の取り扱いが容易になるので振動板１やエッジ２の傷付きなどによる不良が大幅に低減される。

実施例のＳＰＵ５０は、図２及び図３に示すように、フレーム３の短手枠３Ｂ及び短手枠３Ａの背面（図２の下側の面）３ｅがこれを取り付けるための他部材（以下、キャビネットと称する）に対する取り付け基準面ＳＦとなっている。
この取り付け基準面ＳＦは、背面３ｅの外周側に、連続して周回する平坦な面として形成されている。

また、この基準面である背面３ｅの駆動方向Ｖにおける位置が、エッジ２のフランジ部２Ｄの最先端位置２ｆよりも背面側にあるように設定してある。
従って、背面３ｅの図３（ａ）に示す閉じた枠状のハッチング範囲がキャビネットの取り付け面に密着するので、振動板１から背面側に放出された音が正面側に放出された音と混合することがなく、音響特性が悪化することがない。

このように、取り付け基準面ＳＦがエッジ２におけるフランジ部２Ｄの最先端位置２ｆよりも駆動方向Ｖにおいて正面側にあると、フランジ部２Ｄが取り付け面を貫通する位置関係となる。
そのため、キャビネットには、このフランジ部２Ｄに接触しないような隙間が得られる取り付け孔を設けておき、ＳＰＵを取り付けた後にその隙間を充填剤で埋める必要があったが、実施例によればその必要がなくなり、取り付け作業の工数が低減すると共に高いシーリング性能が得られる。

次に、実施例のＳＰＵ５０の振動板１の変形例について、更に詳述する。

上述した振動板１は、その傾斜面部１ｋｓが、図６に示されるように、正面側（図の上側）に向かって凸となる曲面で形成されているものであるが、背面側に向かって凸となる曲面で形成されている振動板１０１Ａ，１０１Ｂでもよい〔図１７（ｂ），（ｃ）参照〕。
ここで振動板１０１Ｂは、実施例の振動板１と同様に、傾斜面部１ｋｓの内周側の端部である底端部ＳＴの駆動方向Ｖの位置を、鍔部１ｔの上面であるエッジ２との接合面ＳＧＭよりも背面側に位置するように設定したものである。

このように、傾斜面部１ｋｓは曲面で形成されているので、単に平面とした場合の振動板１０１〔図１７（ａ）参照〕よりも剛性が向上して周波数特性が安定し、また、大きな入力に対しても広い線形性をもって応答（振動）することができ、低域の再生特性が向上する。

また、振動板１の変形例として、図１７（ｂ）において傾斜面部１ｋｓを一点鎖線で示したように正面側に向かって凸の曲面とした振動板１０１Ａ１でもよい。
また、底端部ＳＴを、接合面ＳＧＭよりも正面側に位置させた振動板１０１Ｃ，１０１Ｃ１でもよい〔図１７（ｄ），（ｅ）参照〕。この振動板１０１Ｃは、傾斜面部１ｋｓを背面側に向かって凸とし、振動板１０１Ｃ１は、正面側に向かって凸とした例である。

図１７（ｄ），（ｅ）に示される振動板１０１Ｃ，１０１Ｃ１は、振動板１０１Ａ，１０１Ａ１，１０１Ｂと比べて基部１ｋがより正面側に寄った位置に配設されるので、指向特性が向上するがＳＰＵ自体が駆動方向Ｖに大きくなる。
この指向特性に関しては、基部１ｋは、その円筒面の一部となる曲面部ＫＭＢ（図６参照）が少なくとも接合面ＳＧＭよりも正面側に位置すると、良好な指向特性が得られるので望ましい。
また、側面部１ｓの段部１ｓ１が、振動板１のように接合面ＳＧＭと同じ位置かまたは接合面ＳＧＭより正面側にあると、さらに良好な指向特性が得られるのでより望ましい。

振動板の形状は、ＳＰＵに要求される仕様や設置環境などに応じて実施例の振動板１やそれの変形例の振動板１０１Ａ，１０１Ａ１，１０１Ｂ，１０１Ｃ，及び１０１Ｃ１やそれらを組み合わせた形状の中から最適なものを適宜選択することができる。

傾斜面部１ｋｓは、平坦なものよりも、実施例の振動板１のように凹凸形状が形成されているとよく、その凹凸は、基部１ｋに形成した凸部１１ａ〜１１ｊ及び凹部１２ａ〜１２ｈに対応して設けられているのが好ましい。

この対応における凹凸の関係は、振動板１のように、逆相、すなわち、基部１ｋの凹部１２ａ〜１２ｈと対応する位置に凸部１３ａ１〜１３ｈ１，１３ａ２〜１３ｈ２を設けたものでもよく、また、正相、すなわち、基部１ｋの凸部１１ａ〜１１ｊと対応した位置に凸部を設けたものでもよい。
また、傾斜面部１ｋｓに設ける凹凸形状は、正面側に凸となるものを設けて凹凸形状とするのが好ましい。
これは、背面側に凸となるものを設けると、背面側に突出した分だけ振動板のストロークが短くなり大入力特性に制限が生じることによる。

以上詳述した実施例のＳＰＵ５０は、高能率であり、再生周波数の乱れが少なく、大入力に対して大振幅での安定駆動が可能であるばかりでなく、放熱特性に優れて寿命が長く高い長期信頼性が得られ、低域の風切り音が減少する。
また、重ね置きが容易なので組み立て作業や搬送作業の効率が向上し、キャビネットへの取り付けにおけるシーリング性が高く、大振幅駆動に起因するリード線間のショート不良が発生しない、という数々の効果を発揮する。

次に、実施例のＳＰＵ５０の指向特性と再生周波数特性とを、比較例の各特性と共に図１８に示して比較説明する。
ここで、比較例のＳＰＵは、実施例の振動板１の替わりに図１９に示す振動板２０１を用いたＳＰＵである。ここで図１９（ａ），（ｂ），（ｃ）は、それぞれ振動板２０１の外観斜視図，平面図，及び平面図におけるＳ３−Ｓ３断面図である。

この振動板２０１は、振動板１に対して、傾斜面部１ｋｓが曲面ではなく平面の傾斜面部２０１ｋｓを有し、かつ、その傾斜面部２０１ｋｓに凹凸形状が設けられていないものである。
さらに、基部２０１ｋが、実施例の振動板１よりも、駆動方向Ｖにおいて背面側に寄って位置する形状となっている。

まず、指向特性について図１８（ａ）を用いて説明する。
実施例を実線で、また、比較例を破線で示しており、径方向には５ｄＢ間隔で目盛り線を記載している。
この図から、指向特性は実施例のＳＰＵ５０の方が優れており、特に正面（０°）から離れる程その差が顕著であることがわかる。その差は、例えば９０°，２７０°の位置で約５ｄＢである。
この優れた指向特性は、上述したように、振動板１の側面部１ｓの段部１ｓ１が、接合面ＳＧＭと同じ位置にあって曲面部ＫＭＢが接合面ＳＧＭよりも正面側にあることにより得られる。

次に、再生周波数特性について図１８（ｂ）を用いて説明する。
この図においても、実施例を実線で、また、比較例を破線で示している。
この図１８（ｂ）から、実施例のＳＰＵ５０の方が、顕著なピークやディップがなく、すべての周波数において特性の乱れが少ないことがわかる。
また、５００Ｈｚ以下の低音域において実施例の方の再生レベルが高くなっており、実施例ＳＰＵ５０は低音再生に特に優れていることがわかる。

これは、傾斜面部１ｋｓの剛性の違いによるものであり、実施例の振動板１は、比較例の振動板２０１の傾斜面部１ｋｓが平面であるのに対して、傾斜面部１ｋｓを曲面にしてあることから剛性が高く、さらに、傾斜面部１ｋｓに凹凸形状を設けたことでより高い剛性を確保していることによる。

本発明の実施例は、上述した構成及び手順に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変形例としてもよいのは言うまでもない。
傾斜面部１ｋｓの凹凸形状は、基部１ｋの凹凸形状に対して長手方向の位置及び幅が対応していることが最も望ましいが、基部１ｋの凹凸形状に対して位置あるいは幅を変えてもよく、また、長手方向の両端部側に凹凸形状を設けたものでもよい。また、基部１ｋが凹凸形状のない筒面形状であってもよい。
これは、傾斜面部１ｋｓを曲面形状とすることで、また、それに凹凸形状を付与することにより振動板１の振動に対する剛性を高くすることができるからである。

本発明の電気音響変換器の実施例を説明するための正面側斜視図である。 本発明の電気音響変換器の実施例を説明するための側面図である。 本発明の電気音響変換器の実施例を説明するための背面図及び背面側斜視図である。 本発明の振動板の実施例を説明するための斜視図である。 本発明の振動板の実施例を説明するための平面図である。 本発明の振動板の実施例を説明するための断面図である。 本発明の電気音響変換器の実施例を説明するための横断面図である。 本発明の電気音響変換器の実施例を説明するための縦斜視図である。 本発明の電気音響変換器の実施例を説明するための組み立て図である。 本発明の電気音響変換器の実施例におけるエッジを説明するための斜視図である。 本発明の電気音響変換器の実施例におけるエッジを説明するための断面図である。 本発明の電気音響変換器の実施例におけるエッジを説明するための部分断面図である。 本発明の電気音響変換器の実施例におけるフレームを説明するための５面図である。 本発明の電気音響変換器の実施例におけるボイスコイルボビンを説明するための斜視図である。 本発明の電気音響変換器の実施例における駆動部を説明するための斜視図である。 本発明の振動体及び電気音響変換器の実施例における効果を説明するための図である。 本発明の振動板における実施例の変形例などを説明するための模式的断面図である。 本発明の電気音響変換器の実施例の効果を説明するための特性グラフである。 比較例の振動板を説明する図である。

符号の説明

１ 振動板
１Ａ 主振動部
１ｋ 基部
１ｋ２，１ｋ３ 傾斜面部
１ｋ４ 稜線部
１ｓ 側面部
１ｓ１ 段部
１ｋｓ 傾斜面部
１ｔ 鍔部
１ｔｓ 突出部
２ エッジ
２Ａ 開口部
２Ｂ 平坦部
２Ｃ ロール部
２Ｃ１，２Ｃ２ 境界線
２Ｄ フランジ部
２Ｅ 座部
２ｆ 最先端位置
３ フレーム
３Ａ 長手枠
３Ａ１ 段部
３Ａ１ａ 壁部
３Ｂ 短手枠
３Ｂ１ 締結孔
３Ｂ２ 鍔部
３ｄ リブ
３ｅ 背面
３ＧＲ ガイドリブ
４ ボイスコイルボビン
４ａ 半体
４ａ１ 底壁
４ｂ 連結壁
５ ボイスコイル
６ ヨーク
６ｂ 側壁部
６ｂ１ 切り込み部
６ｋ 基部
７Ｍ メインマグネット
７Ｓ サブマグネット
８ ポールピース
１１ａ〜１１ｊ 凸部
１２ａ〜１２ｈ 凹部（陥没部）
１３ａ１〜１３ｈ１，１３ａ２〜１３ｈ２ （傾斜面部１の）凸部
２５ リード
４０ 駆動部
４１ ねじ
４２ サスペンション
４３ セパレータ
４３ａ 絶縁壁
４４ 中継基板
４５ コネクタ
５０ 電気音響変換器（ＳＰＵ）
５１ 振動体
１０１Ａ，１０１Ａ１，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｃ１ （変形例の）振動板
ＣＳ クッションシート
ＣＬｔ 短手中心線
ＣＬｎ 長手中心線
Ｄ１ （凹部の）深さ
ＫＭＢ （基部１ｋの）曲面部
ＭＧ マグネット群
ＳＢ 側部
ＳＧＭ 接合面
ＳＦ 取り付け基準面
ＳＰ 空隙
ＳＴ 底端部
Ｒ１ 曲率
Ｖ 駆動（振動）方向
Ｗ１ ロール幅

Claims (6)

1. 細長形状の振動板であって、
   対向する一対の長手辺と前記一対の長手辺を筒の表面の一部で連結した形状を有して一面側に突出した基部と、前記基部を囲繞する傾斜部と、を備え、
   前記傾斜部は、少なくとも前記長手辺に対応した範囲で短手方向の断面形状が曲線となる曲面で形成されているとともに、前記範囲において、長手方向に離隔して配設された複数の凹部又は凸部を有し、
   前記凹部又は凸部は、それぞれ前記基部の短手方向の中心線に対して平行に配置され、かつ、前記基部の長手方向の中心線に対して線対称に配置され、
   前記基部は、当該振動板の長手方向に離隔して配設された複数の陥没部を有し、
   前記凸部は、前記陥没部の長手方向の位置に一致するように対応して設けられていることを特徴とする振動板。
2. 前記傾斜部の曲面は、その曲率中心が他面側にあることを特徴とする請求項
   １記載の振動板。
3. 請求項１又は請求項２記載の振動板と、対向する一対の長手辺を有し前記振動板より大なる細長の外形を呈して前記振動板を支持するエッジと、より成り、前記エッジは、該エッジの前記一対の長手辺それぞれに、前記他面側に延出するフランジ部を備えたことを特徴とする振動体。
4. 前記エッジの長手方向の両端部に前記一面側に突出する座部を有し、
   前記座部は、当該振動体同士を重ねた際に、上側の振動体のエッジにおける前記他面側の面に当接することを特徴とする請求項３記載の振動体。
5. 請求項３又は請求項４記載の振動体と、
   一対の長手枠を有する略枠状のフレームであって、前記一対の長手枠に前記エッジの前記フランジ部が固定され一方の面側にて前記振動板を振動自在に支持するフレームと、を備えたことを特徴とする電気音響変換器。
6. 前記フレームは、当該フレームの他方の面に、連続して周回する平坦な基準面部を備え、前記基準面部よりも前記フランジ部の先端が前記一方の面側に位置することを特徴とする請求項５記載の電気音響変換器。

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