JP5178108B2 - 振動板及びこれを備えたスピーカ - Google Patents

Description

本発明は、非円形状の振動板及びこれを備えたスピーカに関する。

一般に、携帯電話等の電子機器には、音響機器であるスピーカが搭載され、スピーカは、コイルが設けられた振動板と、所定間隔を空けて振動板に対向するとともにコイル付近に磁界を生成するマグネットとを備え、コイルに電流を流すことによって、電流の方向と磁界の方向とに直交する方向へ振動板を振動させる構成となっている。

また、近年、携帯電話等の電子機器の小型化に伴い、電子機器内における部品搭載スペースが削減されている。このような部品搭載スペースの削減に伴い、制限された部品搭載スペース（例えば、細長いスペース）においても搭載できるように、長径と短径とが異なる非円形状の振動板を備えたスピーカが知られている。長径と短径とが異なる非円形状の振動板は、例えば、図５に示す一部が円弧状の長方形状や、図６に示す楕円形状に形成された振動板片１０４ａを備えている（例えば、特許文献１参照）。

また、一般に、携帯電話等の小型の電子機器においては、振動板は、所定の強度を有するエンジニアリングプラスチック等を材料とする薄膜材を用いて成形されている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００５−１８４５８８号公報 特開２００４−３１２０８５号公報

しかしながら、長径αと短径βとが異なる非円形状の振動板１０４において、振動板１０４の短径βに対する長径αの比（長径α／短径β）が大きくなる程、長径方向Ｘにおける振動板片１０４ａの端部１０４ｃに凹みＨが生じ、スピーカの発する音に歪みが発生し易くなるという問題があった。

より具体的には、薄膜材を用いた振動板１０４の成形において生じた残留応力によって、例えば、図７に示すように、長径方向Ｘにおける振動板片１０４ａの端部１０４ｃに不要な凹みＨが生じたり、振動板１０４の振動時に発生する応力によって、同様の凹みＨが生じたりする場合がある。このような凹みＨが生じた振動板１０４を備えるスピーカにおいては、振動板１０４と対向するマグネット（不図示）と、振動板１０４との間隔が不均一になり、振動板１０４を正しく振動させることができなくなる場合があった。その結果、振動板１０４の振動振幅が大きくなる最低共振周波数付近においてスピーカの発する音の歪み成分が増大し易い傾向があった。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、長径方向における振動板片の端部に不要な凹みが生じることを抑制して、スピーカの発する音の歪み成分が増大又は発生することを低減することができる振動板及びこれを備えたスピーカを提供することにある。

請求項１に記載の発明は、長径と短径とが異なる非円形状であって、振動板片を備え、当該板面に垂直な方向に振動可能な振動板において、長径方向における振動板片の長さを２ａ、短径方向における振動板片の長さを２ｂ、長径方向における振動板の中心から振動板片の外周までの長さをｘ、短径方向における振動板の中心から振動板片の外周までの長さをｙとした場合、振動板片の外周の形状が、以下の数式１を満たすように形成されていることを特徴とする。

同構成によれば、長径と短径とが異なる非円形状であって、振動方向に湾曲して形成された外周振動板を含む振動板片を備える振動板において、長径方向における振動板片の長さを２ａ、短径方向における振動板片の長さを２ｂ、長径方向における振動板の中心から振動板片の外周までの長さをｘ、短径方向における振動板の中心から振動板片の外周までの長さをｙとした場合、前記外周振動板によって定義された前記振動板片の外周の形状が、上記数式１を満たすように形成されている。このため、長径方向における振動板片の端部において、振動板片の外周の湾曲形状が従来と比べ平坦化されている（即ち、曲率が小さくなっている）。従って、振動板の成形において生じた残留応力や、振動板の振動時に発生する応力が、長径方向における振動板片の端部に集中することを緩和することができ、長径方向における振動板片の端部に不要な凹みが生じることを抑制することができる。その結果、例えば、この振動板を備えたスピーカにおいては、スピーカの発する音の歪み成分が増大又は発生することを低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の振動板を備えることを特徴とする。
同構成によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。
請求項３に記載の発明は、前記外周振動板に振動可能に支持された中央振動板片であって、振動方向に湾曲して形成されたドーム部と、当該ドーム部と前記外周振動板との間に設けられた平面状のコイル取付部とを含む中央振動片を更に含むことを特徴とする。
同構成によれば、請求項１に記載の発明と同様の作用効果を得ることができる。

本発明によれば、長径方向における振動板片の端部に不要な凹みが生じることを抑制して、スピーカの発する音の歪み成分が増大又は発生することを低減することができる。

以下に本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、図中の矢印Ｑは、振動板の振動方向を示している。また、矢印Ｘは、振動板の長手方向である長径方向を示すとともに、矢印Ｙは、振動板の短手方向である短径方向を示している。

本実施形態に係るスピーカは、図１及び図２に示すように、細長い箱形のフレームＦ内において、強磁性体からなるボトムプレート１上に、長径方向Ｘに延びた２つのアウターマグネット２と、長径方向Ｘに延びた１つのインナーマグネット３とが設けられている。アウターマグネット２の上部２１及び下部２２は、それぞれＳ極、Ｎ極であって、インナーマグネット３の上部３１及び下部３２は、それぞれＮ極、Ｓ極である。従って、アウターマグネット２間にインナーマグネット３が設けられているため、アウターマグネット２及びインナーマグネット３によって図２の矢印Ｃに示す磁束ループが発生する。

アウターマグネット２とインナーマグネット３の上方には、所定間隔を空けて略平面状に形成された振動板４が、フレームＦに支持されて設けられている。振動板４は、図３に示すように、フレームＦに固定された外枠部４１と振動する振動板片４ａとから構成され、これらは一体に形成されている。また、振動板片４ａは、外周振動板であるエッジ部４２と、中央振動板片であるコイル取付部４３及びドーム部４４とから構成され、エッジ部４２は、中央振動板片（即ち、コイル取付部４３及びドーム部４４）の周囲を包囲している。

外枠部４１は、フレームＦの上部に形成された振動板４を支持するための支持面１２に載置できるように、平面状に形成されるとともに、エッジ部４２は、中央振動板片であるコイル取付部４３及びドーム部４４を振動可能に支持するように振動方向Ｑに湾曲して形成されている。また、コイル取付部４３は、その下面４３ａにコイル５を取り付けることができるように平面状に形成されるとともに、ドーム部４４は、振動方向Ｑに湾曲して形成されている。

コイル取付部４３の下面４３ａには、振動方向Ｑに平行な軸を中心として巻かれた導線からなる、扁平なコイル５が固定されている。コイル５の付近は、磁界の方向が短径方向Ｙであるため、コイル５に電流を流すことによって、電流の方向（長径方向Ｘ）と磁界の方向（短径方向Ｙ）とに直交する方向（即ち、振動方向Ｑ）へ振動板４を振動させることができる。

また、振動板４の上方には、放音孔６１を有するカバー６が設けられている。このカバー６の端部６２とフレームＦの支持面１２とによって、振動板４の外枠部４１が挟持されている。

ここで、本実施形態においては、振動板片４ａの外周４２ａが、図３に示すように、３次曲線であることに特徴がある。以下、本発明の特徴について詳述する。なお、長径α、短径β及び長さγ，δ，ｓ，ｔ，ｕ，ｖは、同じ単位によって表される。

本実施形態に係る振動板４は、長径α（即ち、長径方向Ｘにおける振動板４の長さ）と短径β（即ち、短径Ｙにおける振動板４の長さ）とが異なる非円形状の振動板４であって、短径βに対する長径αの比（長径α／短径β）は、例えば、１．９８５である。また、短径方向Ｙにおける振動板片４ａの長さδに対する長径方向Ｘにおける振動板片４ａの長さγの比は、２．１８である。

ここで、本実施形態においては、長径方向Ｘにおける振動板片４ａの長さγを２ａ、短径方向Ｙにおける振動板片４ａの長さδを２ｂとした場合、振動板片４ａの外周４２ａの形状が、以下の数式（１）を満たすように形成されている。

なお、数式（１）において、ｘは、長径方向Ｘにおける振動板４の中心Ｏから振動板片４ａの外周４２ａまでの長さｓであって、ｙは、短径方向Ｙにおける振動板４の中心Ｏから振動板片４ａの外周４２ａまでの長さｔである。また、上記数式（１）において、ａは、即ち、長径方向Ｘにおける振動板片４ａの長さγの半分の長さであって、ｂは、即ち、短径方向Ｙにおける振動板片４ａの長さδの半分の長さである。

また、本実施形態における振動板４は、振動板片の外周の一部が円弧状に形成されている場合と比べ、振動板４の重心が振動板４の中心Ｏから外れることを抑制して、スピーカの発する音の歪み成分が増大することを低減することができることは言うまでもない。即ち、振動板片の外周の一部が円弧状に形成されている場合は、その円弧状となる円弧の中心の位置によって振動板の重心が変化する。このため、振動板の成形時において、振動板の外周の一部を適切な円弧状に形成できなかった場合は、振動板の重心が振動板の中心からずれてしまい、このような振動板を備えたスピーカにおいては、振動板が振動方向に対して傾いて振動するため、スピーカの発する音の歪み成分が増大し易い。一方、本実施形態における振動板４においては、図３に示すように、振動板片４ａの外周４２ａの形状が、振動板片４ａの外周４２ａの全周に亘って上記数式（１）を満たすように形成されているため、振動板片の外周の一部が円弧状に形成されている場合と比べて、振動板４の重心が振動板４の中心Ｏから外れることを抑制することができる。その結果、振動板４を備えたスピーカにおいては、振動板４を振動方向Ｑに対して平行に振動させて、スピーカの発する音の歪み成分が増大することを低減することができる。

また、本実施形態においては、長径方向Ｘにおける外枠部４１の長さ（即ち、長径α）を２ｃ、短径方向Ｙにおける外枠部４１の長さ（即ち、短径β）を２ｄとした場合、外枠部４１の外周４１ａの形状が、以下の数式（２）を満たすように形成されている。

なお、数式（２）において、ｚは、長径方向Ｘにおける振動板４の中心Ｏから外枠部４１の外周４１ａまでの長さｕであって、ｗは、短径方向Ｙにおける振動板４の中心Ｏから外枠部４１の外周４１ａまでの長さｖである。また、上記数式（２）において、ｃは、即ち、長径αの半分の長さであって、ｂは、即ち、短径βの半分の長さである。

上記実施形態の振動板４によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）振動板４は、長径αと短径βとが異なる非円形状であって、振動板片４ａを備える。そして、上述のごとく、長さγを２ａ、長さδを２ｂ、長さｓをｘ、長さｔをｙとした場合、振動板片４ａの外周４２ａの形状が、上記数式（１）を満たすように形成されている。このため、図３に示すように、長径方向Ｘにおける振動板片４ａの端部４ｃにおいて、振動板片４ａの外周４２ａの湾曲形状が従来と比べ平坦化されている（即ち、曲率が小さくなっている）。従って、振動板４の成形において生じた残留応力や、振動板４の振動時に発生する応力が、長径方向Ｘにおける振動板片４ａの端部４ｃに集中することを緩和することができ、長径方向Ｘにおける振動板片４ａの端部４ｃに不要な凹みが生じることを抑制することができる。この場合、振動板４の断面形状（図３に示すＢ−Ｂ断面の形状）は、図４に示すように、振動板４の中心Ｏを通って振動方向Ｑに平行な直線を軸にして、線対称である。その結果、この振動板４を備えたスピーカにおいては、スピーカの発する音の歪み成分が増大又は発生することを低減することができる。

（２）振動板４は、外枠部４１をさらに備え、上述のごとく、長径方向Ｘにおける外枠部４１の長さ（即ち、長径α）を２ｃ、短径方向Ｙにおける外枠部４１の長さ（即ち、短径β）を２ｄ、長さｕをｚ、長さｖをｗとした場合、外枠部４１の外周４１ａの形状が、上記数式（２）を満たすように形成されている。このため、振動板４の成形において生じた残留応力が、長径方向Ｘにおける外枠部４１の端部に集中することを緩和することができ、上記（１）と同様の作用効果を得ることができる。

また、本実施形態におけるスピーカは、振動板４を備えるため、上記（１）、（２）と同様の作用効果を得ることができることは言うまでもない。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて変更することが可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。例えば、上記実施形態を以下のように変更してもよい。

・上記実施形態においては、外枠部４１と振動板片４ａとは一体に形成されていたが、一体に形成されていなくてもよい。また、同様に、外周振動板片であるエッジ部４２と、中央振動板片であるコイル取付部４３及びドーム部４４とは、一体に形成されていてもよく、一体に形成されていなくてもよい。

・上記実施形態においては、振動板４を備える音響機器はスピーカであったが、音響機器は受話器（レシーバ）であってもよい。

本発明の実施形態に係るスピーカの斜視図。 本発明の実施形態に係るスピーカの断面図。 本発明の実施形態に係る振動板の上面図。 （ａ）本発明の実施形態に係る振動板の断面図、（ｂ）部分拡大図。 従来の振動板の上面図 従来の振動板の上面図 （ａ）従来の振動板の断面図、（ｂ）部分拡大図。

符号の説明

α…長径、β…短径、γ，δ，ｓ，ｔ，ｕ，ｖ…長さ、Ｏ…中心、Ｘ…長径方向、Ｙ…短径方向、Ｆ…フレーム、１…ボトムプレート、２…アウターマグネット、３…インナーマグネット、４…振動板、４ａ…振動板片、４ｃ…端部、５…コイル、６…カバー、４２…エッジ部（外周振動板片）、４２ａ…外周。

Claims (3)

1. 長径と短径とが異なる非円形状であって、振動板片を備え、当該板面に垂直な方向に振動可能な振動板において、
   長径方向における前記振動板片の長さを２ａ、短径方向における前記振動板片の長さを２ｂ、長径方向における前記振動板の中心から前記振動板片の外周までの長さをｘ、短径方向における前記振動板の中心から前記振動板片の外周までの長さをｙとした場合、前記振動板片の外周の形状が、以下の数式１を満たすように形成されていることを特徴とする振動板。
   
2. 請求項１に記載の振動板を備えることを特徴とするスピーカ。
3. 前記振動板片は、前記外周振動板に振動可能に支持された中央振動板片であって、振動方向に湾曲して形成されたドーム部と、当該ドーム部と前記外周振動板との間に設けられた平面状のコイル取付部とを含む中央振動片を更に含む請求項１に記載の振動板。