JP5867975B1 - スピーカ及びイヤホン - Google Patents

Abstract

【課題】高音域の周波数特性に優れ、安定して生産することが可能なスピーカ、及び該スピーカを利用するイヤホンを提供すること。【解決手段】モールド２３に支持されたウーハ２と、振動板３２に圧電素子３１を付設したツイータ３と、振動板３１の周縁から突出してモールド２３に固定され、振動板３１とモールド２３との間に空隙を形成する３以上の支持部３３とを備えるスピーカ１、及び該スピーカ１を利用するイヤホンを提供する。空隙からウーハ２の音を伝達することができる。【選択図】図３

Description

本発明は、スピーカ及び該スピーカを用いたイヤホンに関する。

イヤホン、ヘッドホン等に用いられる小型のスピーカとしては、ウーハとツイータを同軸上に配したものが広く用いられている（例えば特許文献１参照）。特に、圧電素子を貼付した振動板を用いてツイータを構成するものが多い。ここで、ツイータに用いられる振動板を固定する部材として、ウーハを支持しているモールドを用いることが多かった。ウーハの音響出力箇所に振動板が存するものである。

上記の構造は、以下の問題点を有するものである。すなわち、振動板がウーハの音（波動している空気）を妨げてしまう。このため、振動板に空気の通る孔を設ける等の対策が行われていた。しかし、孔の面積を得るために圧電素子を小さく、または振動板と異なった不整形にせざるを得ず、音響特性が好ましくなかった。

また、振動板を強固に固定すると、多くは円盤状の振動板のサイズに起因する固有周波数に基づく共振・反共振が発生し、ツイータの周波数特性が平坦にならない。また、低コストで音響特性を安定させて振動板を固定することも容易でない。

特開２００４−１４７０７７号公報

本発明は、高音域の周波数特性に優れ、安定して生産することが可能なスピーカ、及び該スピーカを利用するイヤホンを提供することを課題とする。

本発明のスピーカは、
モールドに支持されたウーハと、
振動板に圧電素子を付設したツイータと、
前記振動板の周縁又はその近傍から前記振動板の板法線方向に突出して前記モールドに固定され、前記振動板と前記モールドとの間に空隙を形成する３以上の支持部とを備え、
前記振動版と前記３以上の支持部とが一体に成形されていることを特徴とする。

この特徴によれば、ウーハの音が空隙から伝達される。支持部の設計によってウーハの音の具体的な伝達（例えば空隙の幅）を制御することができる。また、振動板の周縁は支持部を除き固定のない自由端である。共振・反共振が小さい。
ここで、「周縁又はその近傍」とは、振動板の周縁と、周縁よりも内側であって振動板の重心と周縁との間の重心よりも周縁に近い箇所を言う。後述の実施例においては支持部が周縁に設けられているが、厳密な周縁でなくても同様の効果が得られることは明らかである。

本発明のスピーカは、
前記３以上の支持部のうち少なくとも１は導電性を有し、
前記振動板は導電性を有することを特徴とする。
また、前記３以上の支持部で導電性を有するもののうち少なくとも１は、前記モールドを貫通して前記モールドの前記振動板と逆側に突出することを特徴とする。

この特徴によれば、圧電素子に電圧を印加するための電極として、支持部を活用することができる。

本発明のスピーカは、
前記振動板の板法線方向から前記振動板及び前記圧電素子を見ると、前記振動板が円形であり、前記圧電素子が円形であり、前記圧電素子の直径が前記振動板の直径の９０％以上であることを特徴とする。

この特徴によれば、十分に大きな圧電素子を用いて大きな音圧を発生することができる。

本発明のスピーカは、
前記ウーハがダイナミック型であることを特徴とする。

ダイナミック型ウーハは、広く用いられている。

本発明のスピーカは、
前記ウーハは、前記モールドに対して前記振動板とは逆方向に音響を発生し、
前記モールドは導音孔を備えることを特徴とする。

この特徴によれば、ウーハがツイータと逆向きでも本発明が適用される。

本発明のスピーカは、
前記ウーハが圧電素子型であることを特徴とする。

圧電素子型のウーハも利用可能である。

本発明のイヤホンは、
上述のスピーカを用いることを特徴とする。

この特徴によれば、高音質のイヤホンが構成される。

本発明によれば、ツイータの音響出力方向を導音孔の方向に合わせることができ、高音域が高音質のイヤホンを提供することが可能となる。

図１は、従来のスピーカの構成を説明する図である。 図２は、従来のスピーカを示す図である。 図３は、本発明のスピーカの構成を説明する図である。 図４は、本発明のスピーカを示す図である。 図５は、従来のスピーカの周波数特性を示す図である。 図６は、本発明のスピーカの周波数特性を示す図である。 図７は、圧電素子への電圧印加を説明する図である。 図８は、圧電素子への電圧印加を説明する図である。 図９は、本発明のスピーカの構成を説明する図である。 図１０は、本発明のスピーカを示す図である。 図１１は、本発明のスピーカを示す図である。 図１２は、支持部の固定を示す図である。

以下、本発明の原理を示す実施例１、及び個別の設計を示す実施例２〜４について説明する。

図１は、従来のスピーカの構成を説明する図である。図１（Ａ）に示すように、スピーカ１は、ウーハ２とツイータ３とから構成され、ツイータ３は圧電素子３１を振動板３２に貼付して構成されている。下向き矢印で示すように振動板３２をモールド２３に固定するが、その結果として、モールド２３の図における上方にウーハ２の音が伝達されなくなってしまう。この事態を回避してウーハ２の音を伝達するために、振動場３２に孔３２ａを設ける。図１（Ｂ）にスピーカを示すが、上向き矢印で示すように、孔３２ａからウーハ２の音が伝達される。

図２は、従来のスピーカを示す図である。スピーカは、図２（Ａ）に示すように、孔３２ａを有する。孔３２ａのスペースを確保するため、圧電素子３１を振動板３２の大半に貼付することができず、圧電素子３１は図に示すように円形の振動板３２に対して方形とするか、円形であるならば小さなものとしなければならない。ツイータ３の音圧が小さくなり、圧電素子３１と振動板３２との相互作用による周波数特性も好ましくない。

図２（Ｂ）に、スピーカの断面図を示す。ウーハ２は、コイル２１及びコーン２２がモールド２３に支持されている。圧電素子３１及び振動板３２から構成されるツイータ３は、振動板３２がモールド２３に固定される。かかる固定によって、振動板のサイズに起因する固有周波数に基づく共振・反共振が発生し、ツイータの周波数特性が平坦にならない。

図３は、本発明のスピーカの構成を説明する図である。図１との対比で説明すると、図３（Ａ）に示すように、振動板３２に孔３２ａが設けられておらず、３の支持部３３が設けられている。なお、支持部３３の数は、４以上であってもよい。下向き矢印で示すように振動板３２をモールド２３に固定する際には、振動板３２自身でなく支持部３３をモールド２３に固定する。図３（Ｂ）にスピーカを示すが、支持部３３によって振動板３２とモールド２３との間に空隙が形成され、この空隙からウーハ２の音が伝達される。

図４は、本発明のスピーカを示す図である。図２との対比で説明すると、スピーカは、図４（Ａ）に示すように、振動板３２のほぼ全体に圧電素子３１（円形の振動板であるならば、その９０％以上の径を有する円形の圧電素子が好ましい）が貼付されている。ツイータ３の音圧を大きくすることができ、圧電素子３１と振動板３２との相互作用による周波数特性が好ましいものとなる。

図４（Ｂ）にスピーカの断面図を示す。ウーハ２（コイル２１、コーン２２及びモールド２３）は図２と同一である。ツイータ３は、支持部３３がモールド２３に固定される。振動板３２の周縁全体が固定されるものではないので、振動板のサイズに起因する固有周波数に基づく共振・反共振が小さく、ツイータの周波数特性が平坦に近くなる。

また、支持部３３（のうちの１つ）が、モールド２３を貫通してモールド２３の振動板３２と反対側（図において下方）に露出している。支持部３３と振動板３２が導電性を有することで、支持部３３を圧電素子３１に電圧を印加するための電極として利用できる。電圧印加については後述する。

以上に述べた、従来のスピーカと本発明のスピーカの相違が、ツイータ及びスピーカの周波数特性に与える影響について説明する。図５は、従来のスピーカの周波数特性を示す図である。図５（Ａ）はツイータ３の周波数特性を示す。上述の問題により、周波数特性が平坦でなく、また、高域において音圧が低下している。図５（Ｂ）はスピーカ１の周波数特性を示す。高域におけるツイータ３の周波数特性の瑕疵をウーハ２によって補填できるものではなく、スピーカ１全体としても高域の周波数特性が好ましくない。図６は、本発明のスピーカの周波数特性を示す図である。図６（Ａ）はツイータ３の周波数特性を示す。上述のように周波数特性が平坦に近くなり、また、高域における音圧の低下が小さい。図６（Ｂ）はスピーカ１の周波数特性を示す。高域における周波数特性が、図５に示した従来のスピーカ１に比して良いものである。

以下、圧電素子への電圧印加について説明する。支持部３３と振動板３２が導電性を有し、支持部３３は圧電素子３１の振動板側の電極となる。圧電素子３１の振動板と反対の側（図において上方）に電極を設ければ、２つの電極によって電圧を印加することができる。

図７は、圧電素子への電圧印加を説明する図である。図７（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、はんだ４１により、圧電素子３１の振動板と反対の側（図において上方）に電極が設けられている。

図８は、圧電素子への電圧印加を説明する図である。図８（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、導電性樹脂４２により、圧電素子３１の振動板と反対の側（図において上方）に電極が設けられている。

以上に例示したが、何らかの方法で圧電素子３１の振動板と反対の側（図において上方）に電極を設ければよい。振動板の側に比して、容易に電極を設けることができる。

以上詳細に説明したように、本実施例のスピーカ１は、周波数特性に優れ、電極の校正等において生産が容易である。

なお、支持部３３のモールド２３への固定は、カシメ、はめ合い、接着剤固定、インサート一体成形、その他任意のものでよい。

また、本実施例では、支持部３３を振動板３２から図の鉛直方向に設けたが、図９に示すように水平方向に設けてもよい。

本実施例から実施例４までは、本発明のスピーカの設計例を個別に示すものである。支持部３３によってツイータの周波数特性を良好にし、また、生産を容易とする点は、実施例１同様であり、詳細な説明を省略する。

図１０は、本発明のスピーカを示す図である。ウーハ２は、ダイナミック型でなく、圧電素子を用いるものであってもよい。圧電素子２４が振動板２５に貼付されている。なお、ツイータ３（圧電素子３１、振動板３２及び支持部３３）は、実施例１と同様である。

圧電素子２４はバイモルフ構造の振動体とし、モールド２３の背面に開けた孔２６（充填剤で封止されている）から接続線を挿入している。モールド２３の背面に孔２７を設けメッシュ膜２７ａを貼付して、ウーハの共振周波数特性を平坦化している。

以上詳細に説明したように、本実施例のスピーカ１は、圧電型ウーハ２によって、コイル等の部品点数を減らしている。筐体の薄型化、低消費電力を実現できるものである。

図１１は、本発明のスピーカを示す図である。実施例１と比して、ウーハ２が逆向き（図において下方に音響を発生する）に設けられている。ウーハ２（コイル２１、コーン２２及びモールド２３）及びツイータ３（圧電素子３１、振動板３２及び支持部３３）は、実施例１と同様である。

ウーハ２の音は、貫通孔２８を通って伝達される。孔２７及びメッシュ膜２７ａによってウーハの共振周波数特性を平坦化している点は実施例２と同様である。

ツイータ３がモールド２３のウーハ２とは反対側に設けられるため、ツイータインサート部の加工の自由度が向上する。また、振動版３２の直径の設計自由度が上がり、周波数特性の調整が容易になる。

以上詳細に説明したように、本実施例のスピーカ１は、ウーハ２を逆向きにすることで、加工及び設計の自由度を向上させる。良好な周波数特性を容易に得ることができる。

本実施例は、支持部３３のモールド２３への固定例を示すものである。実施例１〜３にいずれについても、追加で適用可能なものである。

図１２は、支持部の固定を示す図である。モールド２３は金属製である。モールド２３の上部に溝が設けられている。支持部３３（の一部）を溝に合わせて、かしめて固定する。

本実施例のスピーカは、構造が簡素化され、量産性が向上する。

高音域の周波数特性に優れ、安定して生産することが可能なスピーカ、及び該スピーカを利用するイヤホンであり、多くの音響機器製造業者による利用が考えられる。

１ スピーカ
２ ウーハ
２１ コイル
２２ コーン
２３ モールド
２３ａ 溝
２４ 圧電素子
２５ 振動板
２６ 孔
２７ 孔
２７ａ メッシュ膜
２８ 貫通孔
３ ツイータ
３１ 圧電素子
３２ 振動板
３２ａ 孔
３３ 支持部
４１ はんだ
４２ 導電性樹脂

Claims (8)

1. モールドに支持されたウーハと、
   振動板に圧電素子を付設したツイータと、
   前記振動板の周縁又はその近傍から前記振動板の板法線方向に突出して前記モールドに固定され、前記振動板と前記モールドとの間に空隙を形成する３以上の支持部とを備え、
   前記振動板と前記３以上の支持部とが一体に成形されていることを特徴とする、スピーカ。
2. 前記３以上の支持部のうち少なくとも１は導電性を有し、
   前記振動板は導電性を有することを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ。
3. 前記３以上の支持部で導電性を有するもののうち少なくとも１は、前記モールドを貫通して前記モールドの前記振動板と逆側に突出することを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ。
4. 前記振動板の板法線方向から前記振動板及び前記圧電素子を見ると、前記振動板が円形であり、前記圧電素子が円形であり、前記圧電素子の直径が前記振動板の直径の９０％以上であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のスピーカ。
5. 前記ウーハがダイナミック型であることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のスピーカ。
6. 前記ウーハは、前記モールドに対して前記振動板とは逆方向に音響を発生し、
   前記モールドは導音孔を備えることを特徴とする、請求項５に記載のスピーカ。
7. 前記ウーハが圧電素子型であることを特徴とする、請求項４に記載のスピーカ。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載のスピーカを用いることを特徴とする、イヤホン。