JP6758502B2 - スピーカ用の振動板、及び、スピーカ - Google Patents

Description

この発明は、空気を振動させて音波を放射するスピーカ用の振動板、及び、当該振動板を備えるスピーカに関するものである。

スピーカの音圧周波数特性を改善するために、振動板の剛性を高くすることが従来行われている。例えば特許文献１には、音圧周波数特性を改善するために、振動板本体の裏面に音質調整部材が一体成形されたスピーカ用の振動板が記載されている。特許文献１では、音質調整部材の一方の端部は、振動板本体の外周端部上に位置している。

特開２０１５―８２７５４号公報

上記特許文献１では、振動板の表面にエッジが貼られている。しかしながらこの場合、振動板の裏面にエッジが貼られる場合と比べると、表面側において振動板から見たときのエッジの高さが高くなる。エッジは、振動板から放射された音波を反射するなど、振動板による音波の放射に干渉する。その干渉は、表面側において振動板から見たときのエッジの高さが高くなるほど、大きくなる。また、振動板の表面にエッジが貼られると、表面側での振動板の面積が見かけ上は減ることになり、音質に影響が出る。したがって、エッジは、振動板の表面ではなく裏面に貼られる方が好ましい。また、音圧周波数特性の改善のための音質調整部材は、その長さが長いほど改善効果が高くなり、好ましい。
しかしながら、上記特許文献１のように裏面において振動板本体の外周端部にまで音質調整部材を設けた場合、振動板の裏面にエッジを貼ろうとしても音質調整部材に干渉してしまうので、エッジを貼ることができない。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、振動板の裏面に貼られるエッジに干渉することなく、音圧周波数特性を改善できるスピーカ用の振動板を得ることを目的とする。

この発明に係るスピーカ用の振動板は、内周端部から当該内周端部よりも大径の外周端部まで傾斜して伸びる振動板本体と、振動板本体から立ち上がり、内周端部から外周端部まで連続して設けられた音質調整部材とを備え、音質調整部材は、外周端部において、エッジが設けられる振動板本体の裏面と反対側の、振動板本体の表面にのみ設けられ、外周端部と内周端部との間の部分において、ダストキャップが設けられる振動板本体の表面と反対側の、振動板本体の裏面にのみ設けられていることを特徴とするものである。
また、この発明に係るスピーカは、内周端部から当該内周端部よりも大径の外周端部まで傾斜して伸びる振動板本体と、振動板本体から立ち上がり振動板本体の内周端部から振動板本体の外周端部まで連続して設けられた音質調整部材と、を有する振動板と、振動板本体の外周端部において、振動板本体の裏面に設けられたエッジと、振動板本体の外周端部と振動板本体の内周端部との間の部分で振動板本体の表面に設けられたダストキャップとを備え、音質調整部材は、振動板本体の外周端部において、振動板本体の表面にのみ設けられ、振動板本体の外周端部と振動板本体の内周端部との間の部分において、振動板本体の裏面にのみ設けられていることを特徴とするものである。

この発明によれば、音質調整部材は、振動板本体の内周端部から外周端部まで連続して設けられるとともに、外周端部において振動板本体の表面に設けられるので、振動板の裏面に貼られるエッジに干渉することなく、音圧周波数特性を改善することができる。

実施の形態１に係るスピーカの断面図である。 図２Ａは、実施の形態１に係る振動板を表面側から見た際の斜視図であり、図２Ｂは、実施の形態１に係る振動板を裏面側から見た際の斜視図である。 実施の形態１に係る振動板を用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。 図４Ａは、第１参考例の振動板の断面を示す図、図４Ｂは、当該振動板を用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。 図５Ａは、第２参考例の振動板の断面を示す図、図５Ｂは、当該振動板を用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。 図６Ａは、第３参考例の振動板の断面を示す図、図６Ｂは、当該振動板を用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。 図７Ａは、第４参考例の振動板の断面を示す図、図７Ｂは、当該振動板を用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。 図８Ａは、実施の形態１に係る振動板の変形例を示す断面図、図８Ｂは、当該変形例を用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。 図９Ａは、平面視で音質調整部材が沿う線分を示す図であり、図９Ｂは、変形例として平面視で音質調整部材が沿う曲線を示す図である。 図２Ａ中のＢ−Ｂ線に沿って切断した音質調整部材の断面を示す図である。 図１１Ａ及び図１１Ｂは、振動板から見たときのエッジの高さについて示す図である。

以下、この発明をより詳細に説明するために、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
図１は、実施の形態１に係るスピーカ１の断面図である。
スピーカ１は、略コーン形状の振動板１１を有している。振動板１１の詳細については、図２Ａ及び図２Ｂを用いて後述する。振動板１１の外周には、図１中のＡ方向から見た際の平面視が円環状となるエッジ１２が設けられている。エッジ１２の内周端部１２ａは、振動板１１の裏面に貼り付けられている。内周端部１２ａを振動板１１の裏面に貼ることで、振動板１１の表面に貼る場合よりも振動板１１から見たときのエッジ１２の高さｈを抑えることができるので、音波の放射への干渉を抑えることができる。高さｈについては、エッジ１２の内周端部１２ａが仮に振動板１１の表面に貼り付けられたとした場合のものを図１１Ａに示し、図１に示す実施の形態１に係るスピーカ１のようにエッジ１２の内周端部１２ａが振動板１１の裏面に貼り付けられた場合のものを図１１Ｂに示している。
エッジ１２の外周端部１２ｂは、フレーム１４に固定されている。なお、振動板１１においては、スピーカ１の外部に向けられている面が表面となり、当該表面の裏側の面であってフレーム１４及び後述のダンパ２１等に対向する面が裏面となる。振動板１１の中心部に形成された開口には、円筒形状のボビン１５が挿入されて固定されている。ボビン１５の外周面には、ボイスコイル１６が巻き付けられて固定されている。

ドーム形状のダストキャップ１７は、ボビン１５の一端部を覆うようにして振動板１１の表面に設けられている。ボビン１５の他端部は、ポールピース１８によって支持されている。ポールピース１８にはマグネット１９が固定され、また、当該マグネット１９をポールピース１８とで挟む位置にはヨーク２０が設けられている。フレーム１４は、ヨーク２０に固定され、スピーカ１の全体的な強度を保つ。
ボビン１５の外周面には、ダンパ２１の内周端部が固定されている。ダンパ２１の外周端部は、フレーム１４に固定されている。ダンパ２１は、図１中のＡ方向から見た際の平面視が円環状となる部材である。

図２Ａは、振動板１１を表面側から見た際の斜視図であり、図２Ｂは、振動板１１を裏面側から見た際の斜視図である。
振動板１１は、振動板本体１００と音質調整部材１０１とを有する。振動板本体１００は、内周端部１００ａから当該内周端部１００ａよりも大径の外周端部１００ｂまで傾斜して伸びる、略円錐面状の部材である。振動板本体１００は、図１のように切断した場合にその断面がカーブを描く形状となっており、実施の形態１では、当該カーブが内周端部１００ａ側で曲率半径６０ｍｍ、外周端部１００ｂ側で曲率半径２００ｍｍ、そしてスピーカ１の口径が１６ｃｍである場合を例に挙げて説明する。

音質調整部材１０１は、振動板本体１００から立ち上がるリブ状の部材である。図２Ａ及び図２Ｂから分かるように、音質調整部材１０１は、内周端部１００ａ及び外周端部１００ｂにおいて振動板本体１００の表面に設けられ、それ以外の部分は、振動板本体１００の裏面に設けられている。図１の断面に示されるように、音質調整部材１０１は、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して設けられて、振動板本体１００を径方向に沿って横断している。つまり、図２Ａのように表面側から見た場合、音質調整部材１０１は途中で途切れているように見え、また、図２Ｂのように裏面側から見た場合、音質調整部材１０１は内周端部１００ａ及び外周端部１００ｂには設けられていないように見えるが、図１の断面に示されるように、音質調整部材１０１は、表面から裏面へ又は裏面から表面へと振動板本体１００を通過して、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで途切れることなく連続した部材となっている。

振動板１１は、炭素繊維強化液晶ポリマー、環状オレフィン系樹脂又はカーボンナノチューブ等を含む樹脂材料の射出成形によって作られ、振動板本体１００と音質調整部材１０１とが一体成形される。
なお、図２Ａ及び図２Ｂでは、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続する音質調整部材１０１を計５個、つまり互いに７２度ずつ位置をずらしながら設けた場合を示したが、音質調整部材１０１の個数は図示例のものに限らず適宜増減させてよい。また、各音質調整部材１０１の配置間隔は、均等でなくてもよい。

上記のように構成されたスピーカ１では、ボビン１５にボイスコイル１６が固定されているので、ボイスコイル１６に音声信号が入力されると、当該音声信号に応じてスピーカ１の中心軸Ｘに沿ってボイスコイル１６と共にボビン１５が振動する。振動板１１は、ボビン１５に固定されているので、ボビン１５の振動に伴い振動板１１も振動する。振動板１１が振動することで、振動板１１の周囲の空気が振動して、音波が放射される。
図３は、振動板１１を用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。

ここで、図４Ａ〜図７Ａに、実施の形態１に係る振動板１１の理解を助けるための参考例を示す。図４Ａ〜図７Ａでは、フレーム１４及びダンパ２１等を適宜不図示としている。
図４Ａは、第１参考例である振動板１１Ａの断面を示す図、図４Ｂは、振動板１１Ａを用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。
振動板１１Ａは、振動板本体１００と、リブ状の音質調整部材１０１Ａとを有する。つまり、振動板１１と振動板１１Ａとは、音質調整部材の点で異なっている。

音質調整部材１０１Ａは、全ての部分が振動板本体１００の裏面に設けられている。音質調整部材１０１Ａは、内周端部１００ａには設けられていない。つまり、音質調整部材１０１Ａは、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して設けられてはいない。音質調整部材１０１Ａは、外周端部１００ｂにおいて振動板本体１００の裏面に設けられているので、エッジ１２は、音質調整部材１０１Ａとの干渉を避けるために、振動板１１Ａの表面に貼られる。

図４Ｂを図３と比較すると、図３に比べ図４Ｂでは７０００Ｈｚ付近でピークが強く出ていることが分かる。これは、音質調整部材１０１Ａが内周端部１００ａには設けられておらず、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して設けられてはいないために、振動板１１に比べて振動板１１Ａでは、音圧周波数特性におけるピーク及びディップに大きく寄与する軸対称振動モードの発生を抑制できていないからである。なお、軸対称振動モードとは、振動板の中心軸を基準とした軸対称の振動モードのことである。

図５Ａは、第２参考例である振動板１１Ｂの断面を示す図、図５Ｂは、振動板１１Ｂを用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。
振動板１１Ｂは、振動板本体１００と、リブ状の音質調整部材１０１Ｂとを有する。つまり、振動板１１，１１Ａと振動板１１Ｂとは、音質調整部材の点で異なっている。

音質調整部材１０１Ｂは、全ての部分が振動板本体１００の裏面に設けられている。音質調整部材１０１Ｂは、内周端部１００ａ及び外周端部１００ｂには設けられていない。つまり、音質調整部材１０１Ｂは、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して設けられてはいない。図４Ａに示す振動板１１Ａと異なり、外周端部１００ｂにおいて振動板本体１００の裏面に音質調整部材１０１Ｂが無いことから、エッジ１２は、振動板１１Ｂの裏面に貼れるようになっている。

図５Ｂを図４Ｂと比較すると、図４Ｂに比べ図５Ｂでは２０００〜３０００Ｈｚ付近でピークが強く出ていることが分かる。これは、外周端部１００ｂにおいて音質調整部材１０１Ｂが設けられていないため、その分、軸対称振動モードの発生を抑制できていないからである。

図６Ａは、第３参考例である振動板１１Ｃの断面を示す図、図６Ｂは、振動板１１Ｃを用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。
振動板１１Ｃは、振動板本体１００と、リブ状の音質調整部材１０１Ｃとを有する。つまり、振動板１１，１１Ａ，１１Ｂと振動板１１Ｃとは、音質調整部材の点で異なっている。

音質調整部材１０１Ｃは、全ての部分が振動板本体１００の裏面に設けられている。音質調整部材１０１Ｃは、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して設けられている。音質調整部材１０１Ｃは、外周端部１００ｂにおいて振動板本体１００の裏面に設けられているので、エッジ１２は、音質調整部材１０１Ｃとの干渉を避けるために、振動板１１Ｃの表面に貼られる。

図６Ｂを図４Ｂと比較すると、図４Ｂに比べ図６Ｂでは７０００Ｈｚ付近でのピークが抑えられて、音圧周波数特性が改善されていることが分かる。図６Ｂに示される音圧周波数特性は、図３に示される音圧周波数特性と同程度のものとなっている。

図７Ａは、第４参考例である振動板１１Ｄの断面を示す図、図７Ｂは、振動板１１Ｄを用いた場合の音圧周波数特性を示すグラフである。
振動板１１Ｄは、振動板本体１００と、リブ状の音質調整部材１０１Ｄとを有する。つまり、振動板１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃと振動板１１Ｄとは、音質調整部材の点で異なっている。

音質調整部材１０１Ｄは、全ての部分が振動板本体１００の表面に設けられている。音質調整部材１０１Ｄは、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して設けられている。図６Ａに示す振動板１１Ｃと異なり、外周端部１００ｂにおいて振動板本体１００の裏面に音質調整部材１０１Ｄが無いことから、エッジ１２は、振動板１１Ｄの裏面に貼れるようになっている。

図７Ｂを図４Ｂと比較すると、図４Ｂに比べ図７Ｂでは７０００Ｈｚ付近でのピークが抑えられて、音圧周波数特性が改善されていることが分かる。図７Ｂに示される音圧周波数特性は、図３に示される音圧周波数特性と同程度のものとなっている。
なお、図７Ａに示す音質調整部材１０１Ｄは、ダストキャップ１７と音質調整部材１０１Ｄとが干渉し合わないような工夫が求められる。

以上のように、振動板本体１００に設ける音質調整部材は、できるだけ長く連続して設けられていると、音圧周波数特性の改善効果が高いことが分かる。つまり、振動板本体１００に設ける音質調整部材は、振動板本体１００の内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して設けられていると、音圧周波数特性の改善効果が高いことが分かる。また、その際、内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで音質調整部材が連続して設けられていれば、図１，２Ａ，２Ｂに示す音質調整部材１０１のように途中で表面から裏面へ又は裏面から表面へと振動板本体１００を通過したとしても、図６Ａ，７Ａに示す音質調整部材１０１Ｃ，１０１Ｄと同程度の音圧周波数特性の改善効果を得られることが分かる。

なお、図１に示すように、音質調整部材１０１が内周端部１００ａにおいて振動板本体１００の表面に設けられていると、振動板１１の振幅が大きくても音質調整部材１０１とダンパ２１との接触を避けることができ、好ましい。しかしながら、考えられる振動板１１の最大振幅が、そもそもダンパ２１と接触しない程度の場合は、図８Ａのように内周端部１００ａにおいて音質調整部材１０１を裏面に設けてもよい。図８Ｂは、このときの音圧周波数特性を示すグラフである。図８Ａのような音質調整部材１０１であっても、振動板本体１００の内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して設けられていることに変わりないので、音圧周波数特性としては図３と同程度のものとなる。

また、図２Ａ及び図２Ｂでは、音質調整部材１０１が、内周端部１００ａと外周端部１００ｂとをつなぐ線分に沿って設けられるようにした。当該線分は、図９Ａのように振動板１１の平面視で、図中の点線Ｌ１が該当する。しかしながら、図９Ｂのように振動板１１の平面視で、図中の点線Ｌ２のような曲線に沿って、音質調整部材１０１が設けられるようにしてもよい。要は、音質調整部材１０１は、内周端部１００ａと外周端部１００ｂとをつなぐ線に沿って連続して設けられていればよい。
また、音質調整部材１０１のうち振動板本体１００の表面に設けられている部分は、ユーザが触れて破損するなどの可能性はあるが、音圧周波数特性の改善という観点では、図１及び図８Ａに示す音質調整部材１０１のうち内周端部１００ａと外周端部１００ｂとの間の部分を、振動板本体１００の裏面に代えて適宜表面に設けるようにしてもよい。その際、ダストキャップ１７との干渉を避けるため、ダストキャップ１７が設けられる位置でのみ、音質調整部材１０１を振動板本体１００の裏面に設けるようにするとよい。

また、音質調整部材１０１が振動板本体１００から立ち上がる高さは、音質調整部材１０１の全部分で一様でも、部分ごとに異なっていてもよい。立ち上がる高さが低すぎると、剛性の向上が期待できないので、音圧周波数特性の改善効果は小さくなるが、高すぎると、音質調整部材１０１の質量が増加して出力音圧が小さくなることが考えられる。
既に述べたように、振動板本体１００の表面にある音質調整部材１０１の部分は、スピーカ１の外部へ向けて凸となることから、ユーザが触れて破損するなどの可能性がある。また、音質調整部材１０１のような細長く狭い形状を射出成形により成形する場合、成形時のガス逃げ不良による充填不足、又は、樹脂詰まり等が発生するため、金型を入れ子構造にする必要がある。しかしながら、振動板本体１００の裏面の音質調整部材１０１の部分を成形する金型に加え、振動板本体１００の表面の音質調整部材１０１の部分を成形する金型も入れ子構造にするとなると、金型の構造が複雑化し、金型の製造が難しくなる。

したがって、振動板本体１００の表面の音質調整部材１０１の部分は、なるべく高さを抑えることが好ましい。なお、その際、単純に高さを低くするだけでなく、幅を厚くすることで、剛性の低下を抑え、高さを低くする前と同等の音圧周波数特性の改善効果を得ることができる。例えば、図１０に示す音質調整部材１０１の断面形状において、振動板本体１００と接する幅方向の長さＷが、振動板本体１００から立ち上がる高さ方向の長さＨに対して６０〜１００％程度となるようにする。図１０に示す断面は、図２Ａを参照すると、音質調整部材１０１のうち振動板本体１００の表面に設けられた部分を、当該部分の内周端部から外周端部へ向かう方向Ｃに対して垂直な面で切断した際のものであり、図２Ａ中のＢ−Ｂ線が切断線となる。

なお、幅を厚くすることにより、たとえ音質調整部材１０１の質量が増加したとしても、図１及び図８Ａのように音質調整部材１０１が、内周端部１００ａ及び外周端部１００ｂ以外では振動板本体１００の裏面にある場合、振動板本体１００の表面にある音質調整部材１０１の部分が音質調整部材１０１の全部分に占める割合は、断面積ベースで１０％程度なので、質量増加による出力音圧の低下はあまり生じない。

以上のように、この実施の形態１に係るスピーカ１によれば、振動板１１には内周端部１００ａから外周端部１００ｂまで連続して音質調整部材１０１が設けられており、エッジ１２が貼られる外周端部１００ｂにおいては、音質調整部材１０１が振動板本体１００の表面に設けられている。これにより、振動板１１の裏面に貼られるエッジ１２に干渉することなく、音圧周波数特性を改善することができる。

また、音質調整部材１０１は、内周端部１００ａにおいて振動板本体１００の表面に設けられていることとした。このようにすると、音質調整部材１０１がダンパ２１と接触する可能性を低減できる。

また、音質調整部材１０１のうち振動板本体１００の表面に設けられた部分は、振動板本体１００と接する幅方向の長さＷが振動板本体１００から立ち上がる高さ方向の長さＨに対して６０〜１００％となることとした。このようにすると、音質調整部材１０１が破損しにくく、また、射出成形で用いる金型の製造も容易となる。

なお、振動板１１の形状は、上記で例示したものに限らない。つまり、振動板１１の形状は、パラカーブド形状、ストレート形状又はパラボリック形状といった種々の形状であってよい。また、振動板１１の曲率及びスピーカ１の口径についても上記した数値に限らない。スピーカ１の口径が例えば１０ｃｍ又は１５ｃｍであっても上記と同様の効果が得られる。

また、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

以上のように、この発明に係るスピーカ用の振動板は、振動板の裏面に貼られるエッジに干渉することなく、音圧周波数特性を改善できるので、優れた音質を要求されるスピーカに対して用いるのに特に適している。

１ スピーカ、１１，１１Ａ〜１１Ｄ 振動板、１２ エッジ、１２ａ 内周端部、１２ｂ 外周端部、１４ フレーム、１５ ボビン、１６ ボイスコイル、１７ ダストキャップ、１８ ポールピース、１９ マグネット、２０ ヨーク、２１ ダンパ、１００ 振動板本体、１００ａ 内周端部、１００ｂ 外周端部、１０１，１０１Ａ〜１０１Ｄ 音質調整部材。

Claims (4)

1. 内周端部から当該内周端部よりも大径の外周端部まで傾斜して伸びる振動板本体と、
   前記振動板本体から立ち上がり、前記内周端部から前記外周端部まで連続して設けられた音質調整部材とを備え、
   前記音質調整部材は、前記外周端部において、エッジが設けられる前記振動板本体の裏面と反対側の、前記振動板本体の表面にのみ設けられ、
   前記外周端部と前記内周端部との間の部分において、ダストキャップが設けられる前記振動板本体の表面と反対側の、前記振動板本体の裏面にのみ設けられていることを特徴とするスピーカ用の振動板。
2. 前記音質調整部材は、前記内周端部において、ダンパが設けられる前記振動板本体の裏面側と反対側の、前記振動板本体の表面にのみ設けられていることを特徴とする請求項１記載のスピーカ用の振動板。
3. 前記音質調整部材のうち前記振動板本体の表面に設けられた部分は、前記振動板本体と接する幅方向の長さが前記振動板本体から立ち上がる高さ方向の長さに対して６０〜１００％となることを特徴とする請求項１または請求項２記載のスピーカ用の振動板。
4. 内周端部から当該内周端部よりも大径の外周端部まで傾斜して伸びる振動板本体と、前記振動板本体から立ち上がり前記振動板本体の内周端部から前記振動板本体の外周端部まで連続して設けられた音質調整部材と、を有する振動板と、
   前記振動板本体の外周端部において、前記振動板本体の裏面に設けられたエッジと、
   前記振動板本体の外周端部と前記振動板本体の内周端部との間の部分で前記振動板本体の表面に設けられたダストキャップとを備え、
   前記音質調整部材は、前記振動板本体の外周端部において、前記振動板本体の表面にのみ設けられ、
   前記振動板本体の外周端部と前記振動板本体の内周端部との間の部分において、前記振動板本体の裏面にのみ設けられていることを特徴とするスピーカ。

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