JP7062306B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明は例えば使用者の耳に装着するイヤホンやヘッドホン等に利用されるダンパーレス型のスピーカ装置に係り、特に、装置としての最低共振周波数が３００Ｈｚ以下のスピーカ装置の改良に関する。

使用者の耳に装着するスピーカ装置としては、例えば図１０に示すような構成がある。

この構成は、カップ状の磁性体性ヨークフレーム１の内底部に円板状の駆動マグネット３を固定し、その駆動マグネット３上に円板状のポールピース５を共軸的に固定し、リング板状のフランジ部７が有する円筒部７ａ内に、ヨークフレーム１の筒形部１ａを嵌め込んで一体化、固定している。

フランジ部７の外縁部には、このフランジ部７およびポールピース５と間隔を置いて対面するように薄い振動膜９の外周部が固定されている。

さらに、細い絶縁導線を筒形に形成したボイスコイル１１を振動膜９のヨークフレーム側中央部に固定し、そのボイスコイル１１をポールピース５とヨークフレーム１の筒形部１ａとの間の環状空隙に挿入し、ボイスコイル１１の両端リード線１１ａを振動膜９の外周部を介して導出し、それをフランジ部７の下面に配置された回路基板１３に接続している。

図１０中の符号７ｂはフランジ部７に複数形成され外部と連通する開孔である。

このようなスピーカ装置では、回路基板１３に供給された音声信号が両端リード線１１ａを介してボイスコイル１１に印加されると、その音声信号によって振動膜９が振動して駆動音が発生する。

実際の製品としてのスピーカ装置の一例としては、ヘッドホンとして使用される。

そのような従来のスピーカ装置において、スピーカ装置の音質特性を調整するには、一般的に次の２つの手法があった。

その第１は、開孔７ｂをそのままにして、スピーカ背面を覆うカバー（図示省略）の開孔部に音響抵抗部材を貼る構成であり、第２は、開孔７ｂに音響抵抗部材を貼る一方で、カバーの開孔部を開放する構成である。

何れにしてもスピーカ装置の共振周波数ｆ_０ の共振尖鋭度（Ｑ）を下げて音質調整するのが一般的であり、振動膜９が傾いた状態で振動するローリング運動については考慮されていない。

ところで、この種のスピーカ装置に係る従来例としては、特開２００８－１１８３３１号公報（特許文献１）、特開２００１－３０９４７７号公報（特許文献２）および特開２００９－０７１５７１号公報（特許文献３）がある。

特開２００８－１１８３３１号公報（特許文献１） 特開２００１－３０９４７７号公報（特許文献２） 特開２００９－０７１５７１号公報（特許文献３）

しかしながら、上述したスピーカ装置では、図１１Ａ、Ｂに示すように、ボイスコイル１１の付け根付近Ｐ１の１箇所から２本の両端リード線１１ａを振動膜９の外周方向へ導出させる構成であるから、両端リード線１１ａに音声信号を印加してボイスコイル１１を変位振動させた場合、次のような影響が生じ易い。

すなわち、上述した構成では、両端リード線１１ａによって振動膜９に与えられる負荷が導出位置Ｐ１の１箇所に集中し、振動膜９における導出位置Ｐ１の振動変位が抑えられ、その結果、振動膜９が傾いた状態で振動するローリング運動を生じ易い。

また、両端リード線１１ａを導出位置Ｐ１から弧を描くようにしてフランジ部７方向へ引き出し、両端リード線１１ａを可撓性接着剤で振動膜９やフランジ部７等に固定する構成も知られているが、この構成でも、導出位置Ｐ１を含むそれら固定部分の全体が振動の負荷となり、やはりローリング運動が生じ易い。

特に、径の大きなスピーカ装置において、大きなローリング運動が振動膜９に発生すると、低域音の大振幅状態では高調波歪が大きくなるから、高域信号に対するビート音が発生し、音の濁り、音像のぼやけ又は性能バラツキが大きくなり、ビビリ音不良等が発生し易かった。

なお、ビート音とは、高域信号と低域高調波歪との和分信号や差分信号であり、例えば、低域信号音を５０Ｈｚとし高域信号音を２０００Ｈｚとすると、…１８５０、１９００、１９５０、２０５０、２１００、２１５０Ｈｚ…等の和分信号や差分信号である。

さらに、ローリング運動により、打楽器等立ち上がりの鋭い音に対しての追従性が悪化し、再生音の忠実な再現性も悪化し易かった。

このように、従来のスピーカ装置においては、広い周波数帯域、特に低域音で高品質の再生音を得るには改善の余地のあることが分かった。

近年、スピーカ装置やイヤホン装置においては、ハイレゾリューション等音質向上に対する市場要求の高まりにより、より高性能化が求められるようになっている。

そこで、本発明者は、更なる高品質化を追求して種々の構成を鋭意検討した結果、従来あまり着目されていなかった両端リード線１１ａの引き出し部と制動用開孔７ｂの位置関係に特に注目し、その開孔７ｂの形状や配置が特性に影響する点を突き止め、本発明を完成させた。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、比較的口径の大きく、装置としての最低共振周波数が３００Ｈｚ以下のスピーカ装置において、広い周波数帯域および優れた過渡応答特性を有し、特に低音域で高品質の音再生が可能なスピーカ装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明のスピーカ装置に係る構成は、筒形の磁性体性ヨークフレームと、このヨークフレーム内側又は外側にこれと僅かな間隔を置いて周対面するように共軸的に支持されたリング状の駆動マグネットと、そのヨークフレーム内側又は外側にこれと僅かな間隔を置いて周対面するようにその駆動マグネット上に共軸的に重ねられたリング状の磁性体性ポールピースと、そのヨークフレーム、それら駆動マグネットおよびポールピース全体の外側に配置された環状の支持フレームと、この支持フレームおよびそのポールピースと間隔を置いて対面するよう、その支持フレームの外周部にてそれらを塞ぐよう固定された振動膜と、細い絶縁導線を巻いて筒形に形成され、その振動膜の前記ヨークフレーム側片面において中央領域を囲むようその振動膜に支持されたボイスコイルであって、それらヨークフレームとポールピースとの間の環状空隙に挿入されるとともに、このボイスコイルから延びる両端リード線に印加される音声信号によってその振動膜を振動させるボイスコイルとを具備している。

しかも、上記振動膜におけるそのボイスコイル付近から外周の外周領域は少なくともその支持フレームに面してこれとともに密封空間を形成し、上記両端リード線はそのボイスコイルの振動膜側の一箇所から導出され、上記両端リード線の導出位置付近においてその支持フレームに一個形成されてその密封空間を外部に連通する音響インピーダンス調整用の第１の連通孔と、上記ヨークフレームの内側中央部において、それら駆動マグネットおよびポールピースの中央部を介してその振動膜の中央領域側空間から外部へ連通する音響インピーダンス調整用の第２の連通孔と、上記支持フレームにおけるその密封空間とは反対面側に形成された一対の連通管であって、その第１の連通孔近傍のこれを挟む位置でその密封空間内に一端が連通するとともに互いに逆方向に円弧状に延びて他端が外部に連通する一対の連通管とを有し、最低共振周波数が３００Ｈｚ以下に選定されてなる構成である。

本発明に係る構成では、上記第１、第２の連通孔が通気性を有するシート状音響抵抗部材で各々塞がれた構成も可能である。

本発明に係る構成では、一対の上記連通管が、その支持フレームにおいて、それら第１の連通孔と第２の連通孔の中央を結ぶ仮想線に対して対称に形成された構成も可能である。

本発明に係る構成では、上記ヨークフレームの外側にそれら駆動マグネットおよびポールピースが支持された構成において、その振動膜側のヨークフレーム先端部に、その駆動マグネットからの磁束密度を高めるとともにその両端リード線を支持する磁性体性リング部を有する構成も可能である。

このような本発明のスピーカ装置に係る第１の構成においては、上記両端リード線がそのボイスコイルの振動膜側の一箇所から導出され、上記両端リード線の導出位置付近においてその支持フレームに一個形成された音響インピーダンス調整用の第１の連通孔と、そのヨークフレームの内側中央部において、それら駆動マグネットおよびポールピースの中央部を介してその振動膜の中央領域側空間から外部へ連通する音響インピーダンス調整用の第２の連通孔と、上記支持フレームにおける密封空間とは反対面側に、上記第１の連通孔近傍のこれを挟む位置で密封空間内に一端が連通するとともに互いに逆方向に円弧状に延びて他端が外部に連通する一対の連通管とを有している。

そのため、最低共振周波数が３００Ｈｚ以下に選定された内磁型および外磁型の両構成において、密封空間の実用的密封度が確保されるとともに、そのボイスコイルからの上記両端リード線の導出位置付近における振動膜のローリング運動が防止され、振動膜のスムースなピストンモーション運動が確保される。

その結果として、スピーカ装置において、優れた過渡応答、低い歪率、広い周波数帯域を得ることが可能である。特に、一対の上記連通管は、低音域で音響インピーダンスを低下させるため、振幅が大きくなる低音域で、ボイスコイルからの両端リード線導出位置付近の機械的な負荷による影響を減少させる。

また、ボイスコイルからの両端リード線の導出位置に対して対角する位置に開孔がないため、この付近の音響インピーダンスが高く、その２つの関係でバランスをとることにより、ローリング運動の発生を抑えることが可能である。

さらにまた、振幅の小さい中高域では、第１の連通孔付近の音響インピーダンス低下が有効に作用し、ボイスコイルからの両端リード線の導出位置による機械的な負荷が低減されるため、低域から高域まで、高品質の音再生が可能となる。

本発明に係る構成では、通気性を有するシート状音響抵抗部材で上記第１、第２の連通孔を各々塞ぐげば、第１、第２の連通孔の内径を大きくしても、種々の特性を得ることが可能である。

本発明に係る構成では、一対の上記連通管を、その支持フレームにおいて、それら第１の連通孔と第２の連通孔の中央を結ぶ仮想線に対して対称に形成すれば、より安定した特性を得ることが容易である。

本発明に係る構成では、上記ヨークフレームの外側にそれら駆動マグネットおよびポールピースが支持された構成において、その振動膜側のヨークフレーム先端部に、その駆動マグネットからの磁束密度を高めるとともにその両端リード線を支持する磁性体性リング部を設ければ、より製造し易く、高性能で安定した特性を得ることが容易である。

本発明のスピーカ装置に係る第１の構成の一形態を示す要部縦断面図（図３中のI－I間断面）である。 図１のスピーカ装置に係る別の要部縦断面図Ａ、Ｂ（Ａ：図３中のIIＡ－IIＡ間断面、Ｂ：図３中のIIＢ－IIＢ間断面）である。 本発明のスピーカ装置に係る第１の構成の一形態を示す概略平面図（Ａ）および概略底面図（Ｂ）である。 本発明のスピーカ装置を製品化した状態で示す概略縦断面図である。 図１のスピーカ装置および従来のスピーカ装置についての周波数特性図である。 図１のスピーカ装置および従来のスピーカ装置についての全高調波歪特性図である。 本発明のスピーカ装置に係る第２の構成の一形態を示す要部縦断面図（図９中のVII－VII間断面）である。 図７のスピーカ装置に係る第２の構成の一形態を示す別の要部断面図Ａ、Ｂ（Ａ：図９中のVIIIＡ－VIIIＡ間断面、Ｂ：VIIIＢ－VIIIＢ間断面）である。 本発明のスピーカ装置に係る第２の構成の一形態を示す概略平面図（Ａ）および概略底面図（Ｂ）である。 従来のスピーカ装置を示す概略断面図である。 従来のスピーカ装置の動作を説明する概略図である。

以下、本発明に係るスピーカ装置の実施の形態を、図面を参照して説明する。

図１～図３は本発明のスピーカ装置に係る第１の構成の一形態を示す要部縦断面図、概略平面図および概略底面図である。なお、図１は図３Ａ中のI－I間断面、図２Ａは図３Ａ中のIIＡ－IIＡ間断面、図２Ｂは図３Ｂ中のIIＢ－IIＢ間断面である。

図１～図３において、ヨークフレーム１５は、磁性体性材料からカップ状に成形加工されてなり、この筒形部１５ａの開放端側（図１中上側）には、外側へ迫り出すように後述する支持フレーム２５が固定されている。この支持フレーム２５の詳細は後述する。

ヨークフレーム１５の底部１５ｂ中央には貫通孔１５ｃが形成されており、ヨークフレーム１５内にはリング状の駆動マグネット１７がこの中空部１７ａを貫通孔１５ｃに揃えるように一方の端面（図１中下側）を底部１５ｂに重ねてヨークフレーム１５内に収納されている。

駆動マグネット１７の他方の端面（図１中上側）には、駆動マグネット１７の外径と同径又はこれより若干大径の外径を有して磁性体で形成されたリング状のポールピース１９が重ねられている。ポールピース１９は、駆動マグネット１７の中空部１７ａに揃う中空部１９ａを有している。

ヨークフレーム１５の底部１５ｂ外側には、貫通孔２１ａを有する回路基板２１が、貫通孔２１ａを貫通孔１５ｃに揃えるようにして重ねられている。

それらヨークフレーム１５、駆動マグネット１７、ポールピース１９および回路基板２１は、ポールピース１９又は回路基板２１側から中空部１７ａ、１９ａおよび貫通孔１５ｃ、２１ａに貫通された管状のはとめ２３の両端をかしめることにより、共軸的に一体化されている。

はとめ２３の中空部２３ａは、例えば内径４ｍｍ程度の内径寸法（Ｓ２）に選定されている。

ヨークフレーム１５、駆動マグネット１７、ポールピース１９および回路基板２１は、図示しない接着剤等によって共軸的に一体化、固定してもよい。この構成では、中空部１７ａ、１９ａおよび貫通孔１５ｃ、２１ａが中空部２３ａと同様な内径寸法（Ｓ２）になる。

ポールピース１９は、その外周がヨークフレーム１５の筒形部１５ａ先端、すなわち支持フレーム２５の後述する垂下部２５ａと周対面している。

ポールピース１９の外周とこれと僅かの間隔を置いて対向する支持フレーム２５の垂下部２５ａとの間には、駆動マグネット１７から発生する磁束によって磁気回路が形成されている。

支持フレーム２５は、磁性体板から例えば打ち抜き手法によってリング板状に形成され、内周部を図１中下方に若干垂下するよう屈曲させた垂下部２５ａと、外周部を垂下部２５ａとは逆方向（図１中で上方向）に立ち上げた立上部２５ｂとを有しており、垂下部２５ａをヨークフレーム１５の筒形部１５ａの内壁に差し込むようにしてヨークフレーム１５に固定されている。

支持フレーム２５の外周外径（Ｓ）は、例えば４０ｍｍ程度に選定されている。支持フレーム２５において、垂下部２５ａと立上部２５ｂの間には、立上部２５ｂ側に開孔する浅い環状の凹条部２５ｃが垂下部２５ａおよび立上部２５ｂと同心円状に屈曲形成されている。この凹条部２５ｃには後述するＣ字状のシート状吸音帯２７が貼付られている。吸音帯２７の詳細は後述する。

振動膜２９は、従来公知の薄く半透明の絶縁性フィルム材料から円板状に形成されており、比較的広い中央部を若干ドーム状に膨らませてなる中央領域２９ａと、この中央領域２９ａを同心円状かつ環状に囲んだ外周領域２９ｂとを有している。図２Ａは、半透明の振動膜２９を介してポールピース１９、支持フレーム２５および後述するボイスコイル３１が見えた状態で示されている。

振動膜２９は、図１に示すように、支持フレーム２５およびポールピース１９に対して
空間を持ってそれらを覆うとともに、外周領域２９ｂの外縁全周を支持フレーム２５の立
上部２５ｂに接着剤等で固定されている。

振動膜２９の一方の面側（図１中下面側）において、中央領域２９ａと外周領域２９ｂとの環状の境目には、絶縁被覆された細い絶縁導線を円筒状に巻いてなるボイスコイル３１の一方の端面側が、中央領域２９ａを囲むように固定されている。

なお、ボイスコイル３１は、詳述はしないが、絶縁円筒体に絶縁導線を円筒状に巻いて形成し、その絶縁円筒体を振動膜２９に固定する構成も可能である。

ボイスコイル３１は、ヨークフレーム１５の筒形部１５ａや支持フレーム２５の垂下部２５ａと駆動マグネット１７やポールピース１９の外周との間の環状空隙に対し、僅かな間隔を置いて挿入され、筒形部１５ａや垂下部２５ａと駆動マグネット１７やポールピース１９の外周とに対し、それぞれ環状に対面している。

ボイスコイル３１から延びる２本の両端リード線３１ａは、図３Ａに示すように、当該ボイスコイル３１の付け根における位置Ｐ１の一箇所から内側に導出され、図１に示すように、はとめ２３の中空部２３ａ、すなわちポールピース１９および駆動マグネット１７の中空部１９ａ、１７ａ、ヨークフレーム１５の底部１５ｂや回路基板２１の貫通孔１５ｃ、２１ａを介して外部へ導出され、回路基板２１に接続されている。

両端リード線３１ａは、振動膜２９の振動によってもストレスが加わらないよう余裕を持って空中配線され、はとめ２３および導出点Ｐ１以外には極力接触しないようになっている。

なお、図示しないが、２本の両端リード線３１ｂは、支持フレーム２５の立上部２５ｂにて振動膜２９との間から外部へ導出させる構成も可能である。

振動膜２９の外周領域２９ｂは、図１に示すように、ヨークフレーム１５内にあって支持フレーム２５との間で密封空間Ｅを形成し、この密封空間Ｅに面している。

密封空間Ｅは、ヨークフレーム１５の筒形部１５ａとボイスコイル３１間の狭い隙間から、ボイスコイル３１と駆動マグネット１７やポールピース１９との間の狭い環状空隙、更に、はとめ２３の中空部２３ａを介して外部に連通され、間接的に密封されている。

そのため、密封空間Ｅは、第１の連通孔２５ｄ付近を除き、振動膜２９の外周領域２９ｂ全体を均一負荷で支持する空気ダンパーとして機能している。

支持フレーム２５において、ボイスコイル３１の導出位置Ｐ１の近傍には、密封空間Ｅから外部に連通する第１の連通孔２５ｄが１個形成されている。第１の連通孔２５ｄは、内径（Ｓ１）が例えば４ｍｍに選定されている。

第１の連通孔２５ｄは、音質調整用の音響インピーダンス調整部材であり、全帯域での振動を適度に抑制し、特にｆ_０付近のＱを下げ音質調整機能を有するが、当該音響インピーダンスが密閉空間Ｅのそれよりは低く設定される。

支持フレーム２５の密封空間Ｅとは反対面側において、図２Ａおよび図３Ｂに示すように、第１の連通孔２５ｄ近傍でこれを挟む位置で密封空間Ｅ内に一端が連通するとともに、互いに逆方向に半円弧状に延びて他端が外部に連通する一対の連通管３３、３５が形成されている。

これら連通管３３、３５は、密封空間Ｅの音響インピーダンス調整用部材であり、特に振幅の大きな低音域における音響インピーダンスを低下させる機能を有している。

そのため、振動膜２９が、振動し易く調整され、ボイスコイル３１の導出部の機械インピーダンス増加による振動の制限とバランスされ、音質劣化の原因であるローリング運動が発生し難くなるうえ。当然歪率を低く抑えることも可能である。

連通管３３、３５は、図２および図３に示すように、支持フレーム２５の第１の連通孔２５ｄと第２の連通孔２３ａの中央を結ぶ仮想線に対して対称に形成されるとともに、支持フレーム２５の密封空間Ｅとは反対面側において、第１の連通孔２５ｄ近傍から対角位置までの半周長を有する円弧状の凹字管３３ａ、３５ａを凹条部２５ｃの裏面凸条に嵌めるように固定し、形成されている。なお、各連通管３３、３５は両端間が密封されている。

一方の連通管３３は、一端が第１の連通孔２５ｄの近傍にて支持フレーム２５の開孔２５ｅから密封空間Ｅ内に連通されるとともに、他端が凹字管３３ａの開孔３３ｂで外部に連通するよう形成されている。

他方の連通管３５は、一端が第１の連通孔２５ｄの近傍にて開孔２５ｆから密封空間Ｅ内に連通されるとともに、他端が凹字管３５ａの開孔３５ｂで外部に連通するよう形成されている。

それら一対の連通管３３、３５は、長さ３６ｍｍで断面積８ｍｍ^２に選定されている。

支持フレーム２５の凹条部２５ｃは、開孔２５ｅから開孔２５ｆまでこれらを塞がないようにして、上述した吸音帯２７が貼り付けられている。この吸音帯２７は、例えば発泡圧縮ウレタン材料から形成されたシート状のものであり、振動膜２９から発生する、特に高音域の空気振動を吸収し、支持フレーム２５やポールピース１９からの反射を抑え、ピークやディップを軽減する。

図１に戻って、音響抵抗部材３７、３９は、第１の連通孔２５ｄおよび第２の連通孔２３ｂを図１中の下側から覆う通気性シート部材であり、通気性の調節によって特性調整を可能にする機能を有している。

はとめ２３の中空部２３ａは、上述した第１の連通孔２５ｄと同様に、密封空間Ｅを間接的に外部と連通させた第２の連通孔であり、密封空間Ｅの音響インピーダンス調整用部材として機能を有するとともに、振動膜２９の中央領域２９ａの振動に対して適正な音響抵抗に調整することによってｆ_０のＱを下げ、必要とする音質に調整する機能を有している。

ヨークフレーム１５の底部１５ｂに重ねられた回路基板２１には、図示しないケーブルによって電子機器（図示せず。）から音声信号が供給され、両端リード線３１ａを介した音声信号のボイスコイル３１への印加によってボイスコイル３１が変位し、振動膜２９が振動駆動する。

すなわち、図１に示すように、ヨークフレーム１５、駆動マグネット１７およびボイスコイル３１により、振動膜２９を振動駆動させる駆動部４１が形成され、いわゆる内磁型のスピーカ装置の主要部となっている。

そして、上述したスピーカ装置は、上述した構成要素の形状や寸法を調整することにより、最低共振周波数が３００Ｈｚ以下になるように構成されている。

次に、上述したスピーカ装置が製品化される構成を説明する。
図４に示すように、支持フレーム２５は、中央が若干膨出した板状の本体ケース４３であって、当該膨出部に複数の音通孔４３ａが貫通形成された本体ケース４３に対し、立上部２５ｂを図中下側から当接し、本体ケース４３に支持されている。

本体ケース４３に対して、カバー４５がヨークフレーム１５を裏面から覆うようにして被せられて本体ケース４３に固定されるとともに、ドーナツ状の弾性パッド４７が、前面から音通孔３３ａを囲むようにして固定され、例えばヘッドホン装置として製品化される。

このようなスピーカ装置では、図示しないケーブルから回路基板２１を介してボイスコイル３１へ音声信号を印加することにより、駆動部４５が振動膜２９を振動発音させ、音通孔４３ａから振動音が外部へ伝搬される。

このような本発明のスピーカ装置に係る構成では、図１に示すように、ボイスコイル３１の両端リード線３１ａの導出位置Ｐ１が１箇所になっており、導出位置Ｐ１付近に第１の連通孔２５ｄが形成されているから、導出位置Ｐ１付近の音響インピーダンスが低くなり、振動膜２９におけるローリング運動を低下させることが可能である。

もっとも、口径の大きなスピーカ装置では、一般のカナル形のスピーカ装置に比べて、最大振幅が１００倍程度と大きく、第１の連通孔２５ｄのみでは不十分となり易い。

この点、上述した本発明のスピーカ装置では、低音域で音響インピーダンスを低くする連通管３３、３５を一対形成したから、低音域で十分な低い音響インピーダンスが得られる。

そして、本発明に係るスピーカ装置では、振動膜２９全体がスムースなピストンモードで変位し、広い周波数帯域、優れた過渡応答波形、特に低音域で高品質の再生音を得ることが可能である。具体的には、楽器等の定位感が向上し、それらの再生音を判別し易い。

しかも、本発明の構成では、振動膜２９にローリング運動が発生し難いため、外周領域２９ｂについても捻じれ等の歪が発生し難く、振動膜２９におけるコルゲーションエッジ部の設計自由度は従来構成と比較し、遙かに向上させることが可能である。歪やビビリ音等の発生が少ないため、駆動音についても低域のレスポンスも比較的自由にコントロール可能となる。

また、支持フレーム２５に配置した連通管３３、３５は、支持フレーム２５の第１の連通孔２５ｄと第２の連通孔２３ａの中央を結ぶ仮想線Ｙに対して対称に形成されているから、この点からも振動膜２９全体がスムースかつ安定したピストンモードで変位し易い。

もっとも、本発明では、連通管３３、３５を対称に配置する構成に限定されず、目的とする特性に合わせてそれらを構成すればよい。

図５は図１の本発明に係る構成および図１０の従来構成のスピーカ装置が示す周波数特性図であり、図６は図１の本発明に係る構成および図１０の従来構成のスピーカ装置が示す歪み率特性図である。

本発明のスピーカ装置に係る構成では、図５の実線ａで示す周波数特性のように、特に低い音域まで良好な音圧特性を示し、広い周波数帯域で高品質の音再生が可能であることが分かるし、図６の実線ａで示す全高調波歪率特性のように、低い音域まで高調波歪率特性が低くフラットである。

他方、図１０に示した従来構成では、図５の破線ｂで示す周波数特性のように、低い音域での音圧特性が悪化し易いし、図６の破線ｂで示す全高調波歪率特性のように、高調波歪率特性が悪く、特に１００Ｈｚ前後以下の低音域部の悪化が目立っている。

このように、本発明のスピーカ装置に係る第１の構成では、特に、装置としての最低共振周波数が３００Ｈｚ以下のスピーカ装置において、広い周波数帯域、特に中低音周波数帯域において、周波数特性および優れた過渡応答特性を有し、低音域で高品質の音再生が可能である。

しかも、本発明のスピーカ装置に係る第１の構成では、支持フレーム５ｂの厚みが０．６ｍｍ以下の場合、開孔としての第１の連通孔２５ｄのみで音響インピーダンスを調整するために、支持フレーム２５に形成する第１の連通孔２５ｄは、目的とする周波数特性や音響特性に応じて、その内径を０．３５ｍｍ～０．８ｍｍとすることが好ましい。

もっとも、製造上の観点から小さな開孔の形成が困難な場合には、第１の連通孔２５ｄの内径を０．３７ｍｍ～５．０ｍｍの範囲で形成し、その開孔に音響抵抗部材３７を貼り付けて音響インピーダンスを調整する構成も可能である。

すなわち、開孔としての第１、第２の連通孔２５ｄ、２３ａは、その内径を大きくして音響抵抗部材３７、３９で塞いで所望の音響抵抗を得たり、逆にその内径を小さくしてそれ自身で必要な音響抵抗機能を得る構成も可能である。例えば、第１の連通孔２５ｄにおいて当該内径を小さくする場合、０．３７ｍｍ～１．５ｍｍとすることが好ましいであろう。

第２の連通孔（中空部）２３ａは、製造の容易さや、目的とする周波数特性や音響特性に応じて、その内径（Ｓ２）を１．０ｍｍ～６．０ｍｍに選定可能であり、第２の連通孔２３ａ自体で必要な音響抵抗を得るには内径１．０ｍｍ～２．８ｍｍとすることが好ましいであろう。

また、スピーカ装置において、支持フレーム２５は、製造の容易さや、目的とする周波数特性や音響特性に応じて、その外径（Ｓ）を１８ｍｍ～１００ｍｍの範囲で選定可能である。

さらに、連通管３３、３５は、所望の特性に合わせて、長さ１７ｍｍ～９８ｍｍで断面１．４４ｍｍ^２～５０ｍｍ^２に選定可能である。

次に、本発明のスピーカ装置に係る第２の構成すなわち外磁型のスピーカ装置を説明する。

図７～図９は本発明のスピーカ装置に係る第２の構成の一形態を示す要部縦断面図、概略平面図および概略底面図である。なお、図７は図９Ａ中のVII－VII間断面、図８Ａは図９Ｂ中のVIIIＡ－VIIIＡ間断面、図８Ｂは図９Ａ中のVIIIＢ－VIIIＢ間断面である。

図７～図９において、ヨークフレーム５１は、磁性体性材料から円筒状に成形加工されてなり、この図中下側の開放端を外側へ屈曲して形成されたリング板状の固定部５１ａを一体的に有している。

ヨークフレーム５１の筒形部５１ｂの開放先端外周には、当該筒形部５１ｂの内径を狭めるリング状の磁性体性リング部５３が嵌められている。

ヨークフレーム５１の外周には、この筒形部５１ｂ外周と間隔を置いてリング状の駆動マグネット５５が共軸的に嵌められ、一方の端面（図７中下側）を固定部５１ａに固定している。

駆動マグネット５５の他方の端面（図７中上側）には、駆動マグネット５５の内径とほぼ同寸法又は若干小径の内径を有して磁性体からリング板状に形成されたポールピース５７が重ねられている。

これら駆動マグネット５５およびポールピース５７は外周が揃っており、ポールピース５７の内周が駆動マグネット５５のそれより内側へ突出しているものの双方ともほぼ揃っている。ポールピース５７は、リング部５３とほぼ同じレベル位置で周対面している。

ヨークフレーム５１の固定部５１ａ外側には、内径（Ｓ２）４ｍｍの貫通孔５９ａを有する回路基板５９が重ねられている。貫通孔５９ａは、上述した第１の構成における第２の連通孔（第２の中空部２３ａ）と同様の機能を有している。

それらヨークフレーム５１の固定部５１ａ、駆動マグネット５５、ポールピース５７および回路基板５９は、例えば接着剤によって共軸的に一体化、固定されている。

ポールピース５７の内周とこれと僅かの間隔を置いて対向するヨークフレーム５１先端部すなわちリング部５３との間には、駆動マグネット５５からの磁束によって磁気回路が形成されている。リング部５３は、駆動マグネット５５からの磁束密度を高めるとともに後述する両端リード線６５ａを支持する機能を有している。

それらヨークフレーム５１、駆動マグネット５５、ポールピース５７および回路基板５９は、当該底部６１ａに大径の貫通孔６１ｂを有して合成樹脂からカップ状に成形された支持フレーム６１内に収納されている。

すなわち、ヨークフレーム５１の固定部５１ａを支持フレーム６１の底部６１ａに当接するとともに、回路基板５９をその貫通孔６１ｂに嵌め、それらが固定されている。

支持フレーム６１の筒形部６１ｃは、外径（Ｓ）が４０ｍｍに形成され、ヨークフレーム５１、固定部５１ａ、駆動マグネット５５およびポールピース５７の外周に当接するとともに、ポールピース５７よりも上方に突出した形状になっている。

筒形部６１ｃは、後述する両端リード線６５ａの導出位置Ｐ１近くにおいて、先端面を残して外周から部分的かつ凹条に切り欠かれた切欠部６１ｄを有するとともに、切欠部６１ｄに連通する第１の連通孔６１ｅが形成されている。第１の連通孔６１ｅは、内径（Ｓ１）が４ｍｍに形成され、上述した第１の構成における第１の連通孔２５ｄと同様の機能を有している。

振動膜６３は、図１と同様に、従来公知の薄い絶縁性フィルム材料から円板状に形成されており、中央部を若干ドーム状に膨らませてなる中央領域６３ａと、この中央領域６３ａを同心円状かつ環状に囲んだ外周領域６３ｂとを有している。振動膜６３のその他の構成も図１の振動膜２９と同様である。

振動膜６３は、ヨークフレーム５１、リング部５３、ポールピース５７および後述する吸音帯６７に対して空間を持ってそれらを覆うとともに、外周領域６３ｂの外縁全周を支持フレーム６１の先端外周部に接着剤等で固定され、これに支持されている。

振動膜６３の一方の面側（図７中下面側）において、中央領域６３ａと外周領域６３ｂとの環状の境目には、図１中のボイスコイル３１と同様に、絶縁被覆された細い絶縁導線を円筒状に巻いて一体化したボイスコイル６５の一方の端面側が、中央領域６３ａを囲むように固定されている。

ボイスコイル６５は、リング部５３（ヨークフレーム５１）の外壁と駆動マグネット５５やポールピース５７の内周との間の環状空隙に僅かな間隔を置いて挿入され、それらと環状に対面している。

ボイスコイル６５の両端リード線６５ａは、図９に示すように、支持フレーム６１の筒形部６１ｃに形成された第１の連通孔６１ｅに近い位置Ｐ１から導出され、図７に示すように、ヨークフレーム５１の筒形部５１ｂを介して回路基板５９の貫通孔５９ａを挿通され、当該回路基板５９に接続されている。なお、図９は概略的に図示されている。

支持フレーム６１の筒形部６１ｃ内側において、ポールピース５７の上側端面には、環状の吸音帯６７が貼り付けられている。この吸音帯６７は、上述した吸音帯２７と同様の機能、すなわち振動膜６３から発生する、特に高音域の空気振動を吸収し、支持フレーム６１や、ポールピース５７からの反射の影響によるピークやディップを軽減する機能を有している。

振動膜６３の外周領域６３ｂは、ポールピース５７および支持フレーム６１との間で形成された密封空間Ｅに面している。

この密封空間Ｅは、ポールピース５７や駆動マグネット５５とボイスコイル６５間の狭い隙間から、ヨークフレーム５１の筒形部５１ｂ、回路基板５９の貫通孔５９ａを介して外部に連通し、間接的に密封されている。

上述した第１の連通孔６１ｅは、全帯域での振動を適度に抑制し、特にｆ_０付近のＱを下げる音質調整機能を有するが、当該音響インピーダンスが密閉空間Ｅのより低く設定される。

支持フレーム６１の筒形部６１ｃ内部には、図８および図９に示すように、一対の連通管６９、７１が、第１の連通孔６１ｅの近傍から、この第１の連通孔６１ｅを挟む位置で密封空間Ｅ内に一端が連通し、互いに逆方向に半円弧状に延びて他端が外部に連通するとともに、第１の連通孔６１ｅと第２の連通孔５９ａの各々の中心とを結ぶ仮想線Ｙに対して対称に形成されている。

連通管６９、７１は、上述した連通管３３、３５と同様に、音響インピーダンス調整用部材であり、特に低域振動における音響インピーダンスを低下させる機能を有している。

連通管６９、７１は、筒形部６１ｃの密封空間Ｅに面する側において、第１の連通孔６１ｅ近傍から対角位置までの半周長を有する円弧状の凹字溝６９ａ、７１ａと、これらを塞ぐ細長いリング板状の蓋帯７３で塞がれて密封形成されている。

しかも、一方の連通管６９は、一端が第１の連通孔６１ｅの近傍にて蓋帯７３の開孔７３ａから密封空間Ｅ内に連通されるとともに、他端が凹字溝６９ａの開孔６９ｂから外部に連通している。

他方の連通管７１は、第１の連通孔６１ｅの近傍において、これを挟む位置にて一端が蓋帯７３の開孔７３ｂから密封空間Ｅ内に連通されるとともに、他端が凹字管７１ａの開孔７１ｂから外部に連通している。

それら一対の連通管６９、７１は、長さ４２ｍｍで断面１０ｍｍ^２に選定されている。なお、それらの長さは連通管の中心線を基準とし、開孔端部間で規定する。

音響抵抗部材７５、７７は、図７に示すように、第１の連通孔６１ｅおよび第２の連通孔５９ａを図７中の下側から覆う通気性シート部材であり、通気性の調節によって特性調整を可能にする機能を有している。

ヨークフレーム５１の固定部５１ａに重ねられた回路基板５９には、図示しないケーブルによって電子機器（図示せず。）から音声信号が供給され、両端リード線６５ａを介した音声信号のボイスコイル６５への印加によってボイスコイル６５が変位し、振動膜６３が振動駆動する。

すなわち、図７に示すように、ヨークフレーム５１、駆動マグネット５５およびボイスコイル６５により、振動膜６３を振動駆動させる駆動部７９が形成され、いわゆる外磁型のスピーカ装置の主要部となっている。

ヨークフレーム５１は、上述した図４に示すように、キャップ状の本体ケース４３内に嵌められ、本体ケース４３内に支持されるのは同様であるので、その図示や説明を省略する。スピーカ装置として製品化例や使用例も同様であるので、説明および図示を省略する。

また、本発明の第２の構成では、低音域で音響インピーダンスを低くする連通管６９、７１を一対形成するとともに、これらをボイスコイル６５の導出位置Ｐ１や第１の連通孔６１ｅに対して対称に配置したから、低音域で十分な低い音響インピーダンスが得られ、第１の構成と同様に良好な特性を得ることが容易である。

本発明に係る第２の構成は、その動作および効果も第１の構成と同様であり、周波数特性および全高調波歪特性が図５および図６のようになり、広い周波数帯域および優れた過渡応答特性を有し、特に低音域で高品質の音再生が可能である。

また、本発明に係る第２の構成における支持フレーム６１は、上述した構成に限定されず、駆動マグネット５５およびポールピース５７の外周に嵌るようにしてヨークフレーム５１の固定部５１ａに連結さる形状であればよい。

本発明に係る第２の構成において、製造の容易さや、目的とする特性に応じて、支持フレーム６１における一方の先端部の外径（Ｓ）を１８ｍｍ～１００ｍｍの範囲で、第１の連通孔６１ｅの内径（Ｓ１）を０．３７ｍｍ～５．０ｍｍの範囲で、更に第２の連通孔（貫通孔）５９ａの内径（Ｓ２）を１．０ｍｍ～６．０ｍｍに選定可能である点、更に、音響抵抗部材７７で塞ぐ構成も可能である点も、上述した第１の構成と同様である。

また、上述した連通管６９、７１は、長さ１７ｍｍ～１０５ｍｍで断面１．４４ｍｍ^２～６５ｍｍ^２に選定可能である。

このように、本発明に係るスピーカ装置では、内磁型および外磁型双方において、筒形の磁性体性ヨークフレーム１５、５１の内側又は外側にリング状の駆動マグネット１７、５５およびポールピース１９、５７を共軸的に重ねる構成で実施可能である。

また、本発明に係る構成では、上記ヨークフレーム５１の外側にそれら駆動マグネット５５およびポールピース５７が支持された構成において、その振動膜６３側のヨークフレーム５１先端部に、その駆動マグネット５５からの磁束密度を高めるとともにその両端リード線６５ａを支持する磁性体性リング部５３を有する構成も可能である。

１、１５、５１ ヨークフレーム
１ａ、１５ａ、５１ｂ、６１ｃ 筒形部
３、１７、５５ 駆動マグネット
５、１９、５７ ポールピース
７ フランジ部
７ａ 円筒部
７ｂ、２５ｅ、２５ｆ、３３ｂ、３５ｂ、６９ａ、６９ｂ、７１ａ、７３ｂ 開孔
９、２９、６３ 振動膜
１１、３１、６５ ボイスコイル
１１ａ、３１ａ、６５ａ 両端リード線
１３、２１、５９ 回路基板
１５ｂ、６１ａ 底部
１５ｃ、２１ａ、６１ｂ 貫通孔
１７ａ、１９ａ 中空部
２３ はとめ
２３ａ 中空部（第２の連通孔）
２５、６１ 支持フレーム
２５ａ 垂下部
２５ｂ 立上部
２５ｃ 凹条部
２５ｄ、６１ｅ 第１の連通孔
２７、６７ 吸音帯
２９ａ、６３ａ 中央領域
２９ｂ、６３ｂ 外周領域
３３、３５、６９、７１ 連通管
３３ａ、３５ａ 凹字管
３７、３９、７５、７７ 音響抵抗部材
４１、７９ 駆動部
４３ 本体ケース
４３ａ 音通孔
４５ カバー
４７ 弾性パッド
５１ａ 固定部
５３ リング部
５９ａ 貫通孔（第２の連通孔）
６１ｄ 切欠部
６９ａ、７１ａ 凹字溝
７３ 蓋帯
Ｅ 密封空間
Ｐ１ 導出位置
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２ 寸法

Claims (4)

1. 筒形の磁性体性ヨークフレームと、
   このヨークフレーム内側又は外側にこれと僅かな間隔を置いて周対面するように共軸的に支持されたリング状の駆動マグネットと、
   前記ヨークフレーム内側又は外側にこれと僅かな間隔を置いて周対面するように前記駆動マグネット上に共軸的に重ねられたリング状の磁性体性ポールピースと、
   前記ヨークフレーム、前記駆動マグネットおよび前記ポールピース全体の外側に配置された環状の支持フレームと、
   この支持フレームおよび前記ポールピースと間隔を置いて対面するよう前記支持フレームの外周部にてそれらを塞ぐよう固定された振動膜と、
   細い絶縁導線を巻いて筒形に形成され、前記振動膜の前記ヨークフレーム側片面において中央領域を囲むよう前記振動膜に支持されたボイスコイルであって、前記ヨークフレームと前記ポールピースとの間の環状空隙に挿入されるとともに、このボイスコイルから延びる両端リード線に印加される音声信号によって前記振動膜を振動させるボイスコイルと、
   を具備し、
   前記振動膜における前記ボイスコイル付近から外周の外周領域は少なくとも前記支持フレームに面してこれとともに密封空間を形成し、
   前記両端リード線は前記ボイスコイルの前記振動膜側の一箇所から導出され、
   前記両端リード線の導出位置付近において前記支持フレームに一個形成されて前記密封空間を外部に連通する音響インピーダンス調整用の第１の連通孔と、
   前記ヨークフレームの内側中央部において、前記駆動マグネットおよび前記ポールピースの中央部を介して前記振動膜の中央領域側空間から外部へ連通する音響インピーダンス調整用の第２の連通孔と、
   前記支持フレームにおける前記密封空間とは反対面側に形成された一対の連通管であって、前記第１の連通孔近傍のこれを挟む位置で前記密封空間内に一端が連通するとともに互いに逆方向に円弧状に延びて他端が外部に連通する一対の連通管とを有し、
   最低共振周波数が３００Ｈｚ以下に選定されてなることを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記第１、第２の連通孔は通気性を有するシート状音響抵抗部材で各々塞がれた請求項１記載のスピーカ装置。
3. 一対の前記連通管は、前記支持フレームにおいて、前記第１の連通孔と前記第２の連通孔の中央を結ぶ仮想線に対して対称に形成された請求項１記載のスピーカ装置。
4. 前記ヨークフレームの外側に前記駆動マグネットおよび前記ポールピースが支持された構成において、前記振動膜側のヨークフレーム先端部に、前記駆動マグネットからの磁束密度を高めるとともに前記両端リード線を支持する磁性体性リング部を有する請求項１のスピーカ装置。

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