JP5483356B2 - 高音域スピーカ - Google Patents

Description

本発明は、磁気駆動部によって振動板を振動させて発音する高音域スピーカに係り、特に、分割共振で発生する振動板の固有振動数に基づく共振を効果的に抑制して、良好な音質を得ることができる高音域スピーカに関する。

高音域スピーカ（ツィータ）は、薄くて軽量のドーム形状の振動板と、この振動板を駆動する磁気駆動部を有している。この種の高音域スピーカは分割共振を利用している。すなわち、振動板にその部分によって振動の方向や強さが異なる振動を発生させて、高音域の種々の音質を再現している。しかし、振動板に分割共振を生じさせる結果として、振動板にその材料や大きさならびに厚さに起因する特有の固有振動数での共振が発生しやすくなり、原音に対する再生音の忠実性を損なうという課題がある。

上記課題の対策として、以下の特許文献１に記載された高音域スピーカは、軟質でドーム状の振動板の外周部にボイスコイルが設けられ、振動板の中心部が、環状懸架部材に支持されている。この構造により、歪が小さい音響再生が可能になるというものである。

特開２００９−５４３５１２号公報

特許文献１に記載された高音域スピーカは、軟質でドーム状の振動板の外周部と中央部の双方を拘束して振動させるものであるため、分割共振の振動モードが制約され、原音に忠実な音の再生に支障をきたすおそれがある。

本発明は上記従来の課題を解決するものであり、振動板の固有振動数に基づく共振を抑制することで、音質の低下を抑制でき、原音に対する再生の忠実性を高めることができる高音域スピーカを提供することを目的としている。

本発明は、振動板と振動板を駆動する磁気駆動部とを有する高音域スピーカにおいて、前記振動板の発音方向の前方に、前記振動板の表面の一部に接触しまたは前記振動板の表面の一部に固定された弾性体が支持され、前記振動板は、外周縁が円形で中央部が発音方向の前方へ突出する凸湾曲形状であり、前記弾性体は、振動板の中央部を囲む円輪形状であることを特徴とするものである。

本発明の高音域スピーカは、振動板の一部が前方から支持されているために、振動板に不規則な歪みが生じるのを防止でき、振動板の固有振動数での共振を抑制しやすくなる。振動板は剛体ではなく弾性体で支持されているため振動板が過剰に拘束されることがなく、分割共振による振動が抑制されにくくなり、原音に対する再生音の忠実性を維持しやすくなる。

さらに本発明は、前記弾性体の前記振動板と対面する対向面は、前記振動板の凸湾曲形状に合わせた凹曲面形状であることが好ましい。

上記のように、振動板を円輪形状で対向面が凹曲面形状の弾性体で支持することで、振動板の固有振動数での共振を抑制しやすくなる。

本発明は、前記振動板および前記磁気駆動部を支持するフレームが設けられ、前記フレームに、前記振動板の発音方向の前方に対向する規制部が設けられており、前記規制部の前記振動板に向く対向面に前記弾性体が固定されているものである。

さらに本発明は、前記フレームは、前記振動板および前記磁気駆動部を支持する後部フレームと、前記規制部が設けられた前部フレームとに分離されており、前記前部フレームが前記後部フレームに組み付けられて、前記弾性体が、前記振動板の発音方向の前方に設置されることが好ましい。

上記構成では、後部フレームに前部フレームを組み込む作業で、弾性体を振動板の前方に設置でき、組立作業が容易である。

本発明は、分割共振による発音を大きく抑制することなく、振動板の固有振動数での共振を抑制でき、音の歪みを抑制して原音に対する再生音の忠実性を高めることができるようになる。

本発明の実施の形態の高音域スピーカの一部断面を含む斜視図、 図１に示す高音域スピーカの断面図、 実施の形態の高音域スピーカの特性を示す線図、

図１と図２に示す高音域スピーカ（ツィータ）１は、後部フレーム２と前部フレーム３を有している。後部フレーム２と前部フレーム３は、合成樹脂材料や非磁性の金属材料で形成されている。

後部フレーム２は円輪形状であり、その中央部に磁気駆動部５が支持されている。磁気駆動部５は、磁性材料で形成された後部ヨーク６を有している。後部ヨーク６は中央に円形の凹部６ａが形成されており、この凹部６ａの内部に磁石７が設けられている。磁石７は円板形状であり、下面７ａと上面７ｂが異なる磁極に着磁され、下面７ａが後部ヨーク６の凹部６ａの底部に固定されている。磁石７の上面７ｂに円板形状の前部ヨーク８が固定されている。前部ヨーク８の外周面と、後部ヨーク６の凹部６ａの内側面との間に磁気ギャップＧが形成されている。

後部ヨーク６の外周部の前部にフランジ部６ｂが一体に形成されている。後部ヨーク６と磁石７および前部ヨーク８によって磁気駆動部５が組み立てられた後に、後部ヨーク６のフランジ部６ｂが、後部フレーム２の内周部に接着などの手段で固定される。

磁気駆動部５よりも発音側の前方に振動板１０が設けられている。振動板１０は、厚さが０．３ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍ以下のアルミニウム箔や紙材などのように軟質で軽量なシート材料で形成されている。振動板１０は、外周縁１１よりも中央部１２が発音方向の前方へ突出する凸曲面形状である。この凸曲面形状はドーム形状、すなわち球面の一部とほぼ一致した形状である。なお、中央部１２は、高音域スピーカ１の中心線Ｏ上に位置する振動板１０の点を意味している。

振動板１０の外周縁１１は、ダンパー部材１３で支持されている。ダンパー部材１３は、振動板１０と同等のシート材料または振動板１０よりもやや剛性が高いシート材料で形成されている。ダンパー部材１３は、図２に示す断面図において、発音方向の前方に向けて凸曲線形状に変形した円輪形状である。ダンパー部材１３の内周縁部１３ｂは、振動板１０の外周縁１１に接合され、ダンパー部材１３の外周縁部１３ａは、後部フレーム２の前方に向く支持平面２ｂに設置され、接着剤などで固定されている。

振動板１０の外周縁１１またはダンパー部材１３の内周縁部１３ｂにボビン１４の上端部が接合されている。ボビン１４は非磁性のシート材料で形成されている。ボビン１４にボイスコイル１５が取付けられており、ボイスコイル１５が磁気ギャップＧの内部に挿入されている。

前部フレーム３は、円輪形状であり、背面側に、後部フレーム２の外周部が取付けられるための凹部３ａが形成されている。前部フレーム３の前方には、円形の開口部３ｂが形成されており、振動板１０およびダンパー部材１３の一部が、開口部３ｂの内部に露出している。

図１と図２に示すように、前部フレーム３の開口部３ｂに梁部１８が設けられている。梁部１８は、開口部３ｂの対向する２箇所から中心線Ｏに向かって延びている。開口部３ｂの中央部には円輪形状の規制部１９が設けられている。規制部１９は、一対の梁部１８，１８に支えられている。前部フレーム３と一対の梁部１８，１８および規制部１９は、合成樹脂材料または非磁性の金属材料によって一体に形成されている。

円輪形状の規制部１９は、振動板１０の発音方向の前方に対向し、中心線Ｏに対して同心円に位置している。規制部１９の振動板１０に対向する対向面１９ａに弾性体２０が接着されて固定されている。弾性体２０は、規制部１９の形状に倣った円輪形状であり、振動板１０の中央部１２を囲む領域において、中心線Ｏと同心円に配置されている。

弾性体２０は、エチレンゴムスポンジなどのゴムスポンジ、シリコーンスポンジ、ポリウレタンフォーム、ポリエチレンフォームなどの発泡樹脂で形成されており、ＪＩＳ−Ｋ６２５３に準拠する硬度が、５以上で４０以下、好ましくは１０以上で３０以下、さらに好ましくは１０以上で２０以下のものが使用される。

図２に示すように、弾性体２０の振動板１０に対向する対向面２０ａは、振動板１０の凸曲面形状に倣う凹曲面形状である。弾性体２０の対向面２０ａは、振動板１０の表面に接着されることなく接触し、あるいは接着剤で固定されるが、対向面２０ａが凹曲面形状であるため、振動板１０と弾性体２０との接触面積が広くなる。

高音域スピーカ１の組み立て方法は、後部フレーム２に、後部ヨーク６と磁石７および前部ヨーク８とが重ねられた磁気駆動部５が取付けられ、同じく後部フレーム２に、振動板１０に接合されたダンパー部材１３の外周縁部１３ａが固定される。このとき、ボビン１４に形成されたボイスコイル１５が、磁気駆動部５の磁気ギャップＧ内に挿入されて、後部フレーム２に、磁気駆動部５とボイスコイル１５とが組み付けられる。

弾性体２０は、規制部１９の対向面１９ａに予め接着されて固定されている。規制部１９に弾性体２０が取付けられた状態で、後部フレーム２を前部フレーム３に嵌合させて、後部フレーム２と前部フレーム３とをねじ止めで固定し、あるいは接着剤を介して固定する。

上記の簡単な組み立て工程で、規制部１９に固定された弾性体２０を、振動板１０の発音側の前方に設置することができる。後部フレーム２と前部フレーム３とが組み合わされて固定されたときに、弾性体２０の対向部２０ａが振動板１０の前面に軽く接触する。本明細書において、弾性体２０と振動板１０とが軽く接触するとは、弾性体２０で振動板１０を実質的に変形させることがないように接触する状態、あるいは、振動板１０が振動したときに、弾性体２０の対向面２０ａに当たる程度にきわめて微小な隙間を介して対向している状態を意味する。または、弾性体２０の対向面２０ａに接着剤を塗布しておき、後部フレーム２と前部フレーム３とが組み合わされて固定されたときに、振動板１０と弾性体２０とを接着固定してもよい。この場合も、振動板１０がドーム形状を維持するように、弾性体２０の寸法が設定される。

高音域スピーカ１は高音帯域の発音用として使用される。ボイスコイル１５に通電されると、ボイスコイル１５およびボビン１４に電磁駆動力が与えられて、振動板１０が振動させられる。

高音域スピーカ１のドーム状の振動板１０は、薄く軽量であり、分割共振を利用している。分割共振とは、振動板１０の部分によって振動の方向や強さが相違する。この分割共振により高音域の再生が行われる。振動板１０を分割共振で振動させると、振動板１０は、その材質や厚さおよび面積に応じた固有振動数により共振しやすくなる。このときの共振は、分割共振による高音の発生時の振幅よりも大きく、振動板１０が大きく波打つ形状の変形を伴う。

しかし、実施の形態の高音域スピーカ１は、振動板１０が前方において弾性体２０で支えられており、弾性体２０の対向面２０ａが凹曲面形状であるため、振動板１０が、ドーム状の凸曲面形状から大きく変形するのを規制しやすくなっている。さらに、中央部１２を囲む円輪の領域で振動板１０が弾性体２０によって支えられている。中央部１２が弾性体２０の中心穴の内部に位置することで、振動板１０がドーム形状を維持しやすくなっている。

そのため、振動板１０が波打つように変形する固有振動数による共振が生じにくくなる。一方において、振動板１０は、硬度の低い弾性体２０で支持されているため、分割共振、すなわち振動板１０のそれぞれの場所での振動が発生したときに、弾性体２０がその振動に追従して変形しやすくなり、分割共振を利用した高音の発生が抑制されにくくなる。

弾性板２０は、振動板１０に軽く接触していてもよいし、接着されていてもよい。弾性体２０と振動板１０が接着されていると、振動板１０が固有振動数で波打つ形状で共振するのを抑制する効果を高めることができる。一方、弾性体２０が振動板１０に軽く接触していると、振動板１０の分割共振を弾性体２０が阻害しにくくなる。

図３は、横軸が発音周波数（ｋＨｚ）で、縦軸が圧力変化量（ｄＢ）である。圧力変化量は、振動板１０の前方にマイクを配置して測定したものである。

弾性体２０を振動板１０の前方に軽く接触させた実施の形態の周波数特性が実線で示されており、弾性体２０を設けていない従来例の周波数特性が破線で示されている。

図３に示すように、本発明の実施の形態は、振動板１０の固有振動数による共振に依存する部分的な落ち込み（Ａ）（Ｂ）を抑制できている。また全体として圧力変化量が大きく、高音が原音に近い状態で再生される。

１ 高音域スピーカ
２ 後部フレーム
３ 前部フレーム
５ 磁気駆動部
６ 後部ヨーク
７ 磁石
８ 前部ヨーク
１０ 振動板
１１ 外周縁
１２ 中央部
１３ ダンパー部材
１４ ボビン
１５ ボイスコイル
１８ 梁部
１９ 規制部
１９ａ 対向面
２０ 弾性体
２０ａ 対向面

Claims (4)

1. 振動板と振動板を駆動する磁気駆動部とを有する高音域スピーカにおいて、
   前記振動板の発音方向の前方に、前記振動板の表面の一部に接触しまたは前記振動板の表面の一部に固定された弾性体が支持され、
   前記振動板は、外周縁が円形で中央部が発音方向の前方へ突出する凸湾曲形状であり、前記弾性体は、振動板の中央部を囲む円輪形状であることを特徴とする高音域スピーカ。
2. 前記弾性体の前記振動板と対面する対向面は、前記振動板の凸湾曲形状に合わせた凹曲面形状である請求項１記載の高音域スピーカ。
3. 前記振動板および前記磁気駆動部を支持するフレームが設けられ、前記フレームに、前記振動板の発音方向の前方に対向する規制部が設けられており、前記規制部の前記振動板に向く対向面に前記弾性体が固定されている請求項１または２に記載の高音域スピーカ。
4. 前記フレームは、前記振動板および前記磁気駆動部を支持する後部フレームと、前記規制部が設けられた前部フレームとに分離されており、前記前部フレームが前記後部フレームに組み付けられて、前記弾性体が、前記振動板の発音方向の前方に設置される請求項３記載の高音域スピーカ。