JPWO2019102860A1 - 振動板、およびこの振動板を有する電気音響変換器 - Google Patents

Abstract

中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板を有するスピーカユニットにおいて、高調波歪みを低減することを可能にする。中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板本体部と、前記振動板本体部の剛性が最大値である第１方向と交わる方向であって、前記剛性が前記最大値よりも小さい値である第２方向に延びるリブが設けられた保護部材とを備えるスピーカユニット、を提供する。

Description

本開示は、マイクロフォンユニットやスピーカユニットなどの振動と電気信号の変換を行う電気音響変換器、およびその振動板に関する。

特許文献１には、中高音域において広い指向特性を実現するために、一対の縦割り筒状面が並列に形成され、隣接する縦割り筒状面の一方の側部どうしの間で谷部が形成される振動板を用いたリッフェル型スピーカの中央キャップに上記谷部と同じ方向に延びる溝を設けることが記載されている。なお、スピーカユニットにおける中央キャップは、ボイスコイルなどを含む電気音響変換部（以下、単に「変換部」）への埃などの異物の進入を防ぐ保護部材であり、センタキャップ或いはダストキャップとも呼ばれる。

特許文献２には、スピーカユニットの振動板とダストキャップ境界に当該振動板の半径方向に延びる補強片を設けることで振動板の過度な変形を抑止し、当該スピーカユニットの音圧周波数特性を平坦化する技術が開示されている。

特許文献３には、トラック型スピーカユニットのダストキャップをＶ字形状にて補強する事で音圧周波数特性の平坦化および高調波歪の低減を実現する技術が開示されている。

特開２０１６−７２９５５号公報 特開２００８−１０３８５６号公報 特開２００９−２６７８７５号公報

リッフェル型スピーカでは、振動板の中心から外周に至る方向に応じて当該振動板の剛性が異なる。このため、特定の周波数で上記振動板を振動させると特定の振動モードの分割振動が発生し易く、ボイスコイルに過度な負荷が掛かって変形する。このボイスコイルの変形に起因して変換部における磁気特性にバラツキが生じ、高調波歪が発生しやすい、といった問題がある。特許文献１の振動板とダストキャップは中高音域での指向性改善を目的としたものであり、上記高調波歪みについては関知していない。特許文献２に開示の補強片は、センタキャップ周縁部とコーンとをブリッジ状に掛け渡すことでコーンの変形を低減するものであるが、センタキャップ自体の強度を増すものではなく、ボイスコイルボビンの変形抑制をするものではない。また、この補強片はセンタキャップ全体あるいはコーン全体にわたって補強するものではないので、補強の効果は限定されると考えられる。特許文献３に開示の技術には、適用範囲が狭いといった問題がある。特許文献３に開示の技術は、トラック型ボイスコイルを備えることを前提としており、円形ボイスコイルを有するスピーカユニットには適用できないからである。加えて、特許文献３に開示の技術には、以下のような問題もある。すなわち、特許文献３のダストキャップは、略Ｖ字状の嵌入部がボビンの内部空間に嵌入されてボビンと接着されているため、ボビンとダストキャップとの固定部分は嵌入部の両端の線状部分が接着されるのみとなるので、組み立てるうえでの安定性や、使用時の耐久性に難がある。また、特許文献３の構造でボイスコイルが露出しないようにするためには、さらに第２のダストキャップが必要になる。

本開示は以上に説明した課題に鑑みて為されたものであり、中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板を有する電気音響変換器において、高調波歪みを低減することを可能にする技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本開示の一態様による振動板は、中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板本体部と、前記振動板本体部の前記中心から前記外周に至る方向の剛性が最大値である第１の方向と交わる方向であって、前記剛性が前記最大値よりも小さい値である第２の方向に延びるリブが設けられた保護部材と、を有することを特徴とする。

この態様の振動板では、保護部材にリブを設けることで、振動板本体部の剛性の低い方向（第２の方向）における当該保護部材の変形が抑制される。このため、スピーカユニットやマイクロホンなどの電気音響変換器を上記振動板を用いて構成すれば、当該振動板と電気信号の変換のために上記保護部材に連結されるボイスコイルが振動板の剛性の異方性に起因して変形することが抑制される。つまり、本態様の振動板を用いた電気音響変換器では、振動板本体部の中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なることに起因するボイスコイルの変形が抑制され、当該ボイスコイルの変形に起因する高調波歪みを低減することができる。ここで注目すべき点は、振動と電気信号の変換のために上記振動板に接合されるコイル（スピーカユニットやマイクロホンであれば、ボイスコイル）の形状には特段の制約はない点である。したがって、本態様によれば、中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板を有する電気音響変換器において高調波歪みを低減することが可能になる。

より好ましい態様の振動板においては、前記振動本体部と前記保護部材は、前記振動本体部の前記中心の位置と前記保護部材の中心の位置とが、同じ第１位置となるように互いに設けられ、前記リブは、前記第１位置を通り、前記第２の方向に沿って延びることを特徴とする。この態様によれば、保護部材の変形抑止効果が最も高くなる。
また、より好ましい態様の振動板においては、前記保護部材には、前記リブとしての第２リブが延びる方向と交差する方向に延びる第１リブがさらに設けられることを特徴とする。
また、より好ましい態様の振動板においては、前記第１リブが延びる方向が前記第１の方向であることを特徴とする。
また、より好ましい態様の振動板においては、前記保護部材には、前記第２リブが設けられ、前記第２リブが延びる方向と交差する方向に延びる第１リブは設けられないことを特徴とする。

さらに好ましい態様において上記振動板は、上記振動板本体部には、一対の縦割り筒状面が並列に形成され、上記振動板本体部は、隣接する縦割り筒状面の一方の側部どうしの間で谷部を形成した翼状部と、該翼状部の上記谷部の両端を閉塞する端板部と、谷部が延伸する途中に該谷部の深さ方向に形成され、前記振動板本体部の振動と電気信号との変換を行うコイルのボビンが連結される筒状部と、該筒状部と連通する貫通穴と、を有し、保護部材は、貫通穴を覆うように上記ボビンに接合される振動板であることを特徴とする。この態様によれば、低域から高域まで広い指向特性を実現しつつ、高調波歪みを低減することが可能になる。
また、より好ましい態様の振動板においては、前記第１の方向は、前記谷部が延びる方向と略平行であることを特徴とする。
また、より好ましい態様の振動板においては、前記リブは、前記谷部が延びる方向と略直交する方向に延びることを特徴とする。
また、より好ましい態様の振動板においては、前記振動板本体部は、前記振動板本体部の前記中心から前記外周までの、前記リブが延びる前記第２の方向における第２距離が、前記振動板本体部の前記中心から前記外周までの前記第１の方向における第１距離よりも大きいことを特徴とする。

さらに別の好ましい態様の振動板においては、振動板本体部と保護部材とを一体成型したことを特徴とする。この態様によれば、本開示の振動板を、例えば真空成形やプレス成形等により簡便に製造ずることが可能になる。
また、より好ましい態様の振動板においては、前記振動板本体部は、前記保護部材の外側に固定されることを特徴とする。

上記課題を解決するために本開示の一態様による電気音響変換器は、上記各態様の何れかの振動板を備えることを特徴とする。この態様によっても、高調波歪みを低減することが可能になる。

本開示の電気音響変換器の一実施形態のスピーカユニット１００の構成を示す分解斜視図である。 スピーカユニット１００の組立状態を示す斜視図である。 スピーカユニット１００の組立状態を示す半断面斜視図である。 スピーカユニット１００の振動板本体部１０の正面図である。 図４におけるＶ−Ｖ線に沿った振動板本体部１０の断面図である。 図４におけるＶＩ−ＶＩ線に沿うダストキャップ６２の断面図である。 第１変形例に係る振動板本体部１０ａの正面図である。 図７におけるＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿った振動板本体部１０ａの断面図である。 図７におけるＩＸ−ＩＸ線に沿った振動板本体部１０ａの断面図である。 図７におけるＸ−Ｘ線に沿ったダストキャップ６２ｃの断面図である。 第２変形例に係る振動板本体部１０ｂの正面図である。 第３変形例に係る振動板本体部１０ｃの正面図である。

以下図面を参照しつつ本開示の実施の形態を説明する。
図１〜図６は、本開示の振動板が用いられた電気音響変換器の一実施形態であるスピーカユニット１００を示す。
実施形態のスピーカユニット１００は、振動板１と、振動板１を往復駆動するアクチュエータ２と、振動板１およびアクチュエータ２を支持するための支持枠３と、振動板１を支持枠３に往復移動が可能に支持するエッジ部４とを有する。なお、図１および図２において、エッジ部４が設けられている側を上、アクチュエータ２が設けられている側を下とするように上下方向を設定し、後述する振動板１（より正確には振動板本体部１０）の谷部の延びる方向を縦方向（第１の方向の一例）、当該縦方向と直交する方向を横方向（第２の方向の一例）とする。また、上方を向く面を表面、下方を向く面を裏面とし、さらに、図示したように、縦方向をｘ方向（第１の方向の一例）、横方向をｙ方向（第２の方向の一例）、上下方向をｚ方向（谷部の深さ方向の一例）と称する場合もあるものとする。

振動板１は、振動板本体部１０とダストキャップ６２とを有する（図１参照）。振動板本体部１０は、図４および図５に拡大して示したように、翼状部１１と、翼状部１１の谷部１６（後述）の両端を閉塞する端板部１２と、翼状部１１の背部に固定された筒状部１３と、エッジ部４との接続のためのリング板部１４とを含む一体に形成した構成とされる。翼状部１１では、一対の縦割り筒状面１５が並列に形成されるとともに、隣接する縦割り筒状面１５の一方の側部どうしの間で谷部１６が形成されている。縦割り筒状面１５とは、筒状の面の一部を縦割りにして切り取った面のことであり、縦割り筒状面１５の側部とは、縦割り筒状面１５において筒状の面の湾曲する方向の側の部位のことである。

縦割り筒状面１５は、必ずしも単一円弧面でなくても良い。例えば、複数の曲率を連続させたもの、周方向（横方向）に沿う断面が放物線形状やスプライン曲線など曲率が一定ないし連続的に変化するもの、角筒状面としたもの、階段状に複数の段差部を有する形状としたものなどを縦割り筒状面１５として採用することができ、一方向（縦割り筒状面１５の周方向：横方向）に湾曲し、その一方向と直交する方向（縦割り筒状面１５の縦方向）へは直線状となっていれば良い。なお、図５に示すように、縦割り筒状面１５のｚ−ｙ平面における形状は、複数の曲率を連続させた、上に凸となる形状とされている。

一対の縦割り筒状面１５は、図５に示すように、その突出方向を同じ表面側に向けて並列に配置されるとともに、隣接する側部どうしが、縦割り筒状面１５の周方向に沿う断面でＵ字状をなすようにわずかに間隔をあけて対向され、その下端縁が接合され、直線状に延在する接合部１７が形成されている。

翼状部１１の外周縁は、図４に示すように、正面視がほぼ円形となるように形成されているが、真円形ではなく、谷部１６の両端間の距離が、谷部１６と直交する方向の最大距離（図４では紙面の左右方向に沿う翼状部１１の最大距離）よりも若干小さく形成されている。言い換えると、翼状部１１の外周縁において、谷部１６と直交する方向の最大距離が最も大きく、正面視では、その最大距離を外径とする円形に対して谷部１６の両端が若干半径方向の内側に配置されている。この翼状部１１の正面視における円形の中心を通る軸を翼状部１１の軸Ｃ１とする（図５参照）。ここで、振動板本体部１０の中心は、翼状部１０の正面視における円形の中心の位置であるため、軸Ｃ１は、振動板本体部１０の中心を通る。さらに、振動板本体部１０の中心の位置は、振動板本体部１０を正面視したときに、谷部１６における谷部１６の両端から等距離の位置であり、この位置も軸Ｃ１は通る。

端板部１２は、外周縁が翼状部１１の谷部１６と直交する方向の最大距離を最大直径とする円形に形成されるとともに、その外周縁から翼状部１１の谷部１６の両端に向かって円錐面状に延びることにより、谷部１６の両端を閉塞している。換言すれば、一対の縦割り筒状面１５が並列に形成されて谷部１６を有する翼状部１１が、外周の形状を円形とするために、谷部１６の両端に開いている面を補間するように、円錐面の一部をなすような形状の端板部１２が形成される。そして、この端板部１２の外周縁および翼状部１１の外周縁に沿って外側に一周して、リング板部１４が接続されている。このリング板部１４は円錐面状に形成される。

筒状部１３は、谷部１６が延伸する方向の途中の位置に設けられ、翼状部１１には貫通穴１９が設けられる（図１参照）。また、筒状部１３は、谷部１６の深さ方向に筒状に形成され（図３参照）、翼状部１１とボイスコイル２０との間を連結するようにボイスコイル２０の上端部に接合される（図３参照）。更に、筒状部１３は、その筒状部の中心を通る軸Ｃ２（図５参照）と翼状部１１の軸Ｃ１とを一致させて配置される。この場合、筒状部１３は、上端から下端に向けて漸次縮径するようにテーパした筒形状とされるとともに、翼状部１１の接合部１７の下端よりも下方にまで延びており、その下端部に、径が一定の直管部１８が一体に形成されている。直管部１８に、後述するボイスコイル２０のボビン２０ａが接着剤等を用いてその上端が直管部１８から僅かに突出するように接合される。

以上のような構成としたため、振動板本体部１０は、振動板本体部１０の中心から外周に至る方向の１つである第１の方向（谷部１６の延びる方向）の剛性と、振動板本体部１０の中心から外周に至る方向の１つであって、当該第１の方向に直交する第２の方向の剛性が異なり、中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる。具体的には、振動板本体部１０においては、第２の方向の方が第１の方向よりも剛性が低く、変形し易い。なお、振動板本体部１０は、その材質が限定されるものではなく、スピーカユニットの振動板として一般的に用いられる合成樹脂、紙、金属等の材料を用いて振動板本体部１０を構成すれば良い。例えば、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成樹脂からなるフィルムを真空成形、或いは合成樹脂の射出成型で振動板本体部１０を一体成形すれば、振動板本体部１０を比較的容易に成形することができる。

ダストキャップ６２は、貫通穴１９と略同じ直径を有する扁平なドーム状部材であり、貫通穴１９を塞ぐように、ボイスコイル２０の上端の外周に接合され、その外側に振動板本体部１０が接着される。つまり、本実施形態では、振動板本体部１０、ダストキャップ６２およびボイスコイル２０は、通常のスピーカと同様に一体結合されている。ダストキャップ６２は、貫通穴１９を介した異物（例えば、埃など）の侵入からアクチュエータ２を保護する保護部材である。ダストキャップ６２の表面には、図１、図２および図４に示すように、各々直径方向に延びる２つの溝部６２ａが互いに直交するように形成されている。なお、図５では、図面が煩雑になることを避けるため、溝部６２ａの描画は省略されている。図６は、図４におけるＶＩ−ＶＩ線に沿ったダストキャップ６２の断面図である。図６に示すように、ダストキャップ６２の裏面には、溝部６２ａに沿って直径方向に端から端まで延びるリブ６２ｂが形成されている。つまり、ダストキャップ６２の裏面には、各々直径方向に延びる２つのリブ６２ｂが互いに直交するように形成されている。２つのリブ６２ｂは、ダストキャップ６２を正面視したときに、横方向に延びるリブ６２ｂ（第２リブの一例）と、縦方向に延びるリブ６２ｂ（第１リブの一例）を含む。そして、ダストキャップ６２は、上記２つの溝部６２ａのうちの一方が谷部１６が延びる方向に延び、他方が谷部１６が延びる方向と直交するように振動板本体部１０の中央（より正確には、直管部１８から僅かに突出するボイスコイル２０の上端）に接合される。同様に、ダストキャップ６２を正面視したときに、２つのリブ６２ｂのうちの一方（第１リブの一例）が谷部１６が延びる方向に延び、２つのリブ６２ｂのうちの他方（第２リブの一例）が谷部１６が延びる方向と直交するように、ダストキャップ６２は、振動板本体部１０の中央に接合される。ダストキャップ６２に上記溝部６２ａおよびリブ６２ｂを設けた理由、および２つの溝部６２ａのうちの一方が谷部１６の方向に延び、他方が谷部１６と直交するようにダストキャップ６２を振動板本体部１０に接合した理由については後に明らかにする。また、ダストキャップ６２を正面視したときに、横方向に延びるリブ６２ｂが延びる方向と谷部１６が延びる方向が略直交していても良いし、縦方向に延びるリブ６２ｂが延びる方向と谷部１６が延びる方向が互いに略平行になっていても良い。また、ダストキャップ６２は、翼状部１１の軸Ｃ１及び筒状部１３の軸Ｃ２がダストキャップ６２の中心Ｃ（第１位置の一例）を通るように、振動板１０に接着される。ここで、ダストキャップ６２の中心Ｃの位置は、図４のように、ダストキャップ６２を正面視したときに、ドーム形状の外形を形成する円の中心の位置である。ダストキャップ６２の正面視において、２つのリブ６２ｂの一方は、ダストキャップ６２の中心Ｃを通り、横方向に沿って延びており、２つのリブ６２ｂの他方は、ダストキャップ６２の中心Ｃを通り、縦方向に沿って延びている。

ダストキャップ６２についてもその材質が限定されるものではなく、スピーカユニットの振動板として一般的に用いられる合成樹脂、紙、金属等の材料を用いてダストキャップ６２を構成すれば良い。例えば、ポリプロピレン、ポリエステル等の合成樹脂からなるフィルムの真空成形、或いは合成樹脂の射出成型でダストキャップ６２を一体成形すれば、ダストキャップ６２を比較的容易に成形することができる。

アクチュエータ２は、外部から供給される駆動電流に応じて振動板１を振動させるボイスコイルモータ、すなわちスピーカユニット１００において振動板１の振動と電気信号の変換を行う変換部である。アクチュエータ２は、振動板本体部１０背部の筒状部１３に接合されたボイスコイル２０と、支持枠３に固定された磁石機構２１とを含む。ボイスコイル２０は、図１に示すように円筒状のボビン２０ａの回りにコイル２０ｂが巻回された円形ボイスコイルである。図３に示すように、ボイスコイル２０は、その上端部が翼状部１１の背部の筒状部１３の直管部１８から僅かに突出するように当該直管部１８に嵌合して固定され、当該上端部にはダストキャップ６２が接合される。ボイスコイル２０の外周部は、ダンパー２２を介して支持枠３に支持されており、ボイスコイル２０は支持枠３に対してボイスコイル２０の軸方向に沿って往復移動自在である。ダンパー２２は一般的なダイナミックスピーカに用いられる材料のものが適用される。

磁石機構２１は、環状の磁石２３と、この磁石２３の一方の極に固定されたリング状のアウターヨーク２４と、他方の極に固定されたインナーヨーク２５とを備えており、インナーヨーク２５の中心のポール部２５ａの先端部がアウターヨーク２４内に配置されることにより、これらアウターヨーク２４とインナーヨーク２５との間に、環状に磁気ギャップ２６が形成され、この磁気ギャップ２６内にボイスコイル２０の端部（コイル２０ｂが巻回されている部分）が挿入状態に配置される。

支持枠３は、例えば金属材により成形され、図示例では、円形の枠状に形成されたフランジ部３０と、フランジ部３０の下方に延びる複数のアーム部３１と、これらアーム部３１の下端に形成された環状フレーム部３２とを備えている。そして、そのフランジ部３０の内側の空間に接合部１７を下方に向けて振動板本体部１０が配置され、振動板本体部１０のリング板部１４がエッジ部４の内周部に接着され、このエッジ部４を介してフランジ部３０の上面に振動板本体部１０が支持されている。したがって、エッジ部４は、振動板本体部１０のリング板部１４に対応して円形リング状に形成される。このエッジ部４も、一般的なダイナミックスピーカに用いられている材料のものを適用することができる。

本実施形態のスピーカユニット１００では、振動板本体部１０を振動の方向（谷部１６の深さ方向であるｚ方向）に振動可能に支持する支持部３５は、支持枠３とエッジ部４によって構成される。また、支持枠３の環状フレーム部３２に、磁石機構２１のアウターヨーク２４が取り付けられることにより、磁石機構２１と支持枠３とが一体に固定される。

支持枠３に振動板本体部１０を取り付けた状態において、縦割り筒状面１５は、図５に示すように、谷部１６を介して対向している両縦割り筒状面１５の周方向に沿う断面（横方向の断面）において、これら縦割り筒状面１５の湾曲方向に沿って最も外側（谷部１６からの距離が最も大きくなる位置）の先端どうしを結ぶ線を境界線Ｈ（図５の一点鎖線参照）とするとき、先端から谷部１６に向かうにしたがって境界線Ｈから漸次離間する方向に湾曲する。

前述したように、縦割り筒状面１５は、単一円弧面だけでなく、複数の曲率を連続させたもの、断面が放物線形状やスプライン曲線など曲率が一定ないし連続的に変化するもの、角筒状面としたもの、階段状に複数の段差部を有する形状としたものなどを採用することができるが、その先端どうしを結ぶ境界線Ｈを超えない形状の凸面とするのが好ましい。なお、図１において符号３３は、ボイスコイル２０を外部に接続するための端子を示している。

このように構成されたスピーカユニット１００は、振動板本体部１０に固定されたアクチュエータ２のボイスコイル２０に音声信号に応じた駆動電流が流れると、その駆動電流によって生じる磁束変化と、磁気ギャップ２６内の磁界とにより、ボイスコイル２０に駆動電流に応じた駆動力が作用し、磁界と直交する方向（ボイスコイル２０の軸方向、図５では矢印で示す上下方向であるｚ方向）にボイスコイル２０を振動させる。これにより、このボイスコイル２０に接続されている振動板本体部１０が、谷部１６の深さ方向に沿って振動し、表面から再生音が放射される。

この場合、振動板本体部１０は、その大部分の面積を形成するように翼状部１１が構成され、その谷部１６の両端付近の限られた狭い面積に端板部１２が形成されている。このため、振動板本体部１０の大部分を構成する翼状部１１の縦割り筒状面１５から放射される音が、スピーカユニット１００から放射される音として支配的になる。従って、リッフェル型スピーカユニットに用いられている振動板と同様に中高音域で広い指向性が得られる。

しかも、振動板本体部１０は、その外周部が谷部１６の深さ方向に往復振動が可能なように、エッジ部４により支持枠３に支持されているので、接合部１７から外周部までの振動板本体部１０の全体がアクチュエータ２によって一様に振動し、いわゆるピストンモーションによる振動が発生する。このため、従来のダイナミックスピーカと同様に、低音域においても高い音圧を有する。この場合、谷部１６の両端が開放状態であると、振動板により放射された音波の一部が、その開放された空間を通って振動板の裏面側に抜けていくが、端板部１２により谷部１６の両端が塞がれた状態となっているので、音波の振動板本体部１０の裏面側への抜けを防止し、振動板本体部１０の前面の全体から効率的に放音することができる。したがって、本実施形態のスピーカユニット１００によれば、低音域から中高音域までの可聴帯域の全域で広い指向性を実現することができる。

このように構成されたスピーカユニット１００において、振動板本体部１０の背部には筒状部１３が設けられており、筒状部１３の下端部にアクチュエータ２のボイスコイル２０の上端部が嵌合して接合できるように、筒状部１３が筒状の形状に形成されている。このため、縦割り筒状面１５を直線状の接合部１７で接合した形状の翼状部１１を有する振動板本体部１０であるにもかかわらず、通常のダイナミックスピーカと同様に、振動板本体部１０を円筒状のボイスコイル２０の周方向の全長にわたって接合することができる。したがって、振動板本体部１０とボイスコイル２０とが広い面積で強固に高い耐久性を持って接続され、これらの間の振動の伝達ロスが小さくなり、振動板本体部１０とボイスコイル２０との間で振動を確実に伝達することができる。しかも、本実施形態のスピーカユニット１００には、アクチュエータ２として通常のダイナミックスピーカに用いられているものを適用することができ、安価に製造することができる。

一般にリッフェル型スピーカでは、振動板本体部１０の中心から外周へ至る方向に応じて振動板本体部１０の剛性が異なるが故に、特定の周波数で振動板本体部１０を振動させると振動板本体部１０に特有の振動モードの分割振動が発生し、その分割振動に応じてダストキャップ６２および筒状部１３が変形する。筒状部１３が変形すると、当該筒状部１３に連結されているボイスコイル２０に過度な負荷が掛かり、ボイスコイル２０も変形する。このボイスコイル２０の変形によりアクチュエータ２における磁気特性にバラツキが生じ、高調波歪みが発生する。

これに対して、本実施形態のスピーカユニット１００では、振動板本体部１０の剛性が低い方向（谷部１６と直交する方向）に延びるリブ６２ｂがダストキャップ６２に設けられており、当該方向のダストキャップ６２の変形は当該リブ６２ｂによって抑制される。つまり、谷部１６と直交する方向に延びるリブ６２ｂは、特定の周波数で振動板本体部１０を振動させたときに振動板本体部１０に生じる分割振動によりダストキャップ６２が変形しないように当該ダストキャップ６２を補強する補強部材の役割を担う。これが、振動板本体部１０の剛性が低い方向（谷部１６と直交する方向）に延びるリブ６２ｂをダストキャップ６２に設けた理由である。なお、谷部１６と同じ方向に延びるリブ６２ｂも上記補強部材の役割を担うが、当該リブ６２ｂによる補強効果は谷部１６と直交する方向に延びるリブ６２ｂによる補強効果よりも低い。

本実施形態のスピーカユニット１００では、振動板本体部１０の分割振動に起因するダストキャップ６２の変形が抑制され、筒状部１３の変形および当該筒状部１３に連結されたボイスコイル２０の変形も抑制される。このため、本実施形態のスピーカユニット１００では、ボイスコイル２０の変形に起因する高調波歪みが低減される。以上が、本実施形態のスピーカユニット１００において高調波歪みが低減される理由である。このように、本実施形態のスピーカユニット１００によれば、リッフェル型の振動板を用いることで低音域から高音域まで広い指向特性を実現しつつ、ボイスコイルの形状とは無関係に高調波歪みを低減することが可能になる。

なお、ダストキャップ６２の裏面のリブ６２ｂに沿って延びる溝部６２ａを形成したのは以下の２つの理由による。第１に、リブ６２ｂの形成に起因するダストキャップ６２の質量の増加を相殺するためである。ダストキャップ６２の質量が増加すると、振動体１全体の質量が増加し、駆動により多くの電力が必要となるといった不具合が発生する。ダストキャップ６２の表面に、その裏面のリブ６２ｂに沿って延びる溝部６２ａを形成した第１の理由はこの不具合の発生を回避するためである。第２の理由は、広い指向性を実現するための振動面を確保するためであり、谷部１６と同じ方向に延びる溝部６２ａは主にこの理由により設けられている。

以上、本開示の一実施形態について説明したがこの実施形態を以下のように変形しても良い。
（１）上記実施形態では、リッフェル型振動板を有するスピーカユニットへの本開示の適用例を説明した。しかし、本開示の適用対象は、中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板本体部を有するスピーカユニットであれば良く、具体的には、振動板を正面視したときの形状が楕円形状またはトラック形状の振動板を有するスピーカユニットであっても良い。楕円形状またはトラック形状の振動板を有するスピーカユニットは、例えばテレビ受像機などスピーカユニットの設置領域が細長く制限される機器に用いられることが多い。楕円形状またはトラック形状の振動板も中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なることはリッフェル型スピーカの振動板と変わりはない。例えば楕円形状の振動板であれば、長軸方向の部分の剛性（振動板の中心から長軸方向に沿って外周まで至る部分の剛性）は短軸方向の部分の剛性（振動板の中心から短軸方向に沿って外周まで至る部分の剛性）よりも低いことが一般的であり、振動板としての剛性は、長軸方向よりも短軸方向の方が高くなる。つまり、力を振動板に加えたときに、長軸方向よりも短軸方向に歪みを生じやすく、当該振動板を有するスピーカユニットにおいても振動板の分割振動に起因する高調波歪みが発生し得る。しかし、楕円形状の振動板を有するスピーカユニットのダストキャップに当該振動板の長軸方向に延びるリブ（換言すれば、短軸方向と直交する方向に延びるリブ）を設けることで、高調波を低減することができる。

（２）上記実施形態では、ダストキャップ６２を補強するためのリブ６２ｂが、当該ダストキャップ６２の裏面に形成されており、ダストキャップ６２の表面には、リブ６２ｂの形成に起因する質量増加の回避および振動面の確保のための溝部６２ａが裏面のリブ６２に沿って形成されていた。しかし、楕円状の振動板またはトラック型の振動体であれば、ダストキャップの表面にリブを設け、裏面に溝部を設けても良い。これらの振動板では振動面の確保に配慮する必要はないからである。また、上記実施形態では、ダストキャップ６２には、互いに直交する２つのリブ６２ｂが裏面に形成され、かつ２つのリブ６２ｂのうちの一方が振動板本体部１０の剛性が低い方向（すなわち、振動板本体部１０の剛性が高い方向と直交する方向）に延びるようにダストキャップ６２が振動板本体部１０に接合されていた。しかし、ダストキャップ６２にリブ６２ｂを１つだけ設け、当該リブ６２ｂが振動板本体部１０の剛性が高い方向と交わる方向（より好ましくは、振動板本体部１０の剛性が高い方向と直交する方向）に延びるようにダストキャップ６２を振動板本体部１０に接合しても良い。前述したように、振動板本体部１０の剛性が高い方向に延びるリブ６２ｂをダストキャップ６２に設けてもその補強効果は低いからである。また、各々異なる方向に延びる３つ以上のリブ６２ｂをダストキャップ６２に設け、何れかのリブ６２ｂが振動板本体部１０の剛性が高い方向と交わる方向に延びるようにダストキャップ６２を振動板本体部１０に接合しても良い。これらの態様によっても、振動板本体部１０の分割振動に起因する高調波歪みを低減することができるからである。

上記（１）及び（２）に関連する第１乃至第３変形例を以下に説明する。図７に示すように、変形例１の振動板１ａは、振動板本体部１０ａとダストキャップ６２ｃを有している。振動板本体部１０ａは、正面視で外周縁が楕円形状となるように形成されている。振動板本体部１０ａの振動面を有する振動部４０は、図８に示すように、ｘ−ｚ平面において直線状に延び、図９に示すように、ｙ−ｚ平面において直線状に延びるように形成される。また、振動板本体部１０ａの正面視において、振動部４０の中央部には、ｚ方向に振動部４０を貫通する貫通穴が設けられ、この貫通孔を塞ぐように、ダストキャップ６２ｃが設けられている。ダストキャップ６２ｃの外側には、振動部４０が接着される。ダストキャップ６２ｃは、振動部４０に形成された貫通穴と略同じ直径を有する扁平なドーム状部材であるが、ダストキャップ６２とは異なり、図１０に示すように、ドーム状形状の内周面側（裏面側）に、溝６２ｄが形成されている。溝６２ｄは、ダストキャップ６２ｃを正面視したときに互いに直交する２つの溝６２ｄである。また、図７に示すように、２つの溝６２ｄに沿って直径方向に端から端まで延びる２つのリブ６２ｅが、互いに直交するように、ダストキャップ６２ｃの外周面（表面側）に形成されている。２つのリブ６２ｅは、ダストキャップ６２ｃの表面から、裏面から表面に向かう方向に突出している。図８に示すように、振動部４０の下方には筒状部１３が設けられている。また、図７に示すように、振動部４０の外周縁には、エッジ部４との接続のための楕円形状のリング板部１４ａが設けられている。なお、振動部４０、筒状部１３、リング状部１４ａ及びダストキャップ６２ｃは、一体的に成形されるが、これらの部材の各々を個別に形成し、接着剤等によって一体化させても良い。なお、図示は省略するが、楕円形状のリング状板部１４ａと接続するエッジ部４は、リング状板部１４ａの楕円形状に合うように形成され、支持枠３のフランジ部３０及びアーム部３１も、振動板本体部１０ａの正面視における楕円形状に合わせて形成される。なお、その他の構成は前述の実施形態と同じである。

図７に示すように、楕円形状の振動板本体部１０ａは、正面視における縦方向（ｘ方向）の大きさ（長径の長さ、又は長軸方向の長さ）が、正面視における横方向（ｙ方向）の大きさ（短径の長さ、又は短軸方向の長さ）よりも大きい。また、正面視における振動板本体部１０ａの長軸と短軸の交点を中心Ｃとすると、図８及び図９に示すように、中心Ｃから振動板本体部１０ａの外周（中心Ｃから振動部４０の外縁）までの、縦方向（ｘ方向）における距離Ｌ１は、中心Ｃから外周までの、横方向（ｙ方向）における距離Ｌ２よりも大きい。従って、振動板本体部１０ａは、中心Ｃから外周に至る方向に応じて剛性が異なる。具体的には、振動板本体部１０ａにおいて、縦方向（長軸方向）に沿って中心Ｃから外周に至る部分（以下、長軸部分とする）の剛性は、横方向（短軸方向）に沿って中心Ｃから外周に至る部分（以下、短軸部分とする）の剛性よりも小さい。このような振動板本体部１０ａが振動するときには、振動板本体部１０ａの中心から外周へ至る方向に応じて振動板本体部１０ａの剛性が異なるため、特定の周波数で振動板本体部１０ａに特有の振動モードの分割振動が発生する。上述のように、短軸部分は長軸部分よりも剛性が高いため、振動板本体部１０ａの振動時においては、短軸部分は振動板本体部１０ａの筒状部１３に大きな力を及ぼしつつ、振動方向に大きく変形する。一方、長軸部分は剛性が低いため、振動板本体部１０ａの筒状部１３に及ぼす力は大きくなく、振動方向への変位は小さい。従って、振動板本体部１０ａの振動時においては、短軸部分が長軸部分よりも振動方向に大きく変形するため、振動板本体部１０ａ全体の剛性に関しては、振動板本体部１０ａの横方向（短軸方向、第２の方向の一例）の剛性は、縦方向（長軸方向、第１の方向の一例）の剛性よりも小さい。つまり、振動板本体部１０ａの横方向（短軸方向）に沿って中心から外周に至る方向の剛性は、縦方向（長軸方向）に沿って中心から外周に至る方向の剛性よりも低い。従って、正面視が楕円形状の振動板本体部１０ａの剛性が最大となる方向は、縦方向（長軸方向）となる。このように、振動板本体部１０ａの縦方向（長軸方向）の剛性が、他の方向の剛性よりも高いため、振動体本体部１０ａに分割振動が発生し、その分割振動に応じた力がダストキャップ６２ｃ及び筒状部１３に及ぼされる。ダストキャップ６２ｃに形成された２つのリブ６２ｅのうちの少なくとも一方が、縦方向に交差する方向に延びていれば、横方向に沿って中心Ｃから外周に至る方向の振動板本体部１０ａの剛性を増大させることができる。本変形例１のダストキャップ６２ｃの２つのリブ６２ｅのうちの１つは、縦方向と交差する方向の１つである横方向に延びている。従って、本変形例１においては、振動板本体部１０ａの分割振動に起因するダストキャップ６２ａの変形が抑制され、ボイスコイル２０の変形による磁気特性の高周波歪みを低減することができる。

また、上述の実施形態におけるダストキャップ６２の２つの互いに直交するリブ６２ｂが形成されているが、これを１つのリブとしても良い。例えば、図１１に示すように、第２変形例の振動体１ｂは、振動板本体部１０ｂとダストキャップ６２ｆを有している。ダストキャップ６２ｆには、中心Ｃから横方向に沿って外周まで至る方向に延びるリブ６２ｇが形成されているが、中心Ｃから縦方向に沿って外周まで至る方向に延びるリブは形成されていない。他の構成は、上述の実施形態の振動体１と同様である。この変形例においても、振動板本体部１０ｂの分割振動に起因するダストキャップ６２ｆの変形が抑制され、ボイスコイル２０の変形による磁気特性の高周波歪みを低減することができる。また、上述の第１変形例におけるダストキャップ６２ｃの２つのリブ６２ｂは、互いに直交するように形成されているが、これを１つのリブとしても良い。図１２に示すように、第３変形例の振動体１ｃは、振動板本体部１０ｃとダストキャップ６２ｈを有している。ダストキャップ６２ｈには、中心Ｃから縦方向に沿って外周に至る方向に延びるリブ６２ｉが形成されているが、中心Ｃから横方向に沿って外周に至る方向に延びるリブは形成されていない。他の構成は、第１変形例の振動体１ａと同様である。この変形例においても、振動板本体部１０ｃの分割振動に起因するダストキャップ６２ｈの変形が抑制され、ボイスコイル２０の変形による磁気特性の高周波歪みを低減することができる。

（３）上記実施形態では、振動板１を構成する振動板本体部１０とダストキャップ６２（異物の侵入からアクチュエータ２を保護する保護部材）とが、それぞれ別個の部材であった。これは、振動板１を、ボイスコイル２０をその上端が直管部１８から僅かに突出するように筒状部１３に固定して振動板本体部１０を製造し（手順１）、その後、ボイスコイル２０の上端（すなわち、ボビン２０ａの上端）にダストキャップ６２を接合して貫通穴１９を塞ぐ（手順２）、といった簡単な手順で精度よく振動板１を製造することを可能にするためであるが、振動板本体部１０とダストキャップ６２の両者を一体成型することで振動板１を構成しても良い。

（４）上記実施形態における振動板１を単体で提供しても良い。すなわち、中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板本体部と、当該振動板本体部の振動と電気信号の変換を行う変換部を異物の進入から保護する保護部材であって、当該振動板本体部の剛性が高い方向と交わる方向に延びるリブが設けられた保護部材とを有する振動板を単体で製造・販売しても良い。

（５）振動板に接続されたボイスコイルにより当該振動板の振動を交流信号に変換して出力するマイクロフォンユニットに本開示を適用しても良い。このようなマイクロフォンユニットにおいても、振動板の中心から外周に至る方向に応じて当該振動板の剛性が異なる場合には、その剛性の異方性に起因する高調波成分が出力信号に含まれることとなるが、本開示を適用することで当該高調波成分を低減することができるからである。また、本開示の適用対象はマイクロフォンユニットやスピーカユニットなどの電気音響変換器には限定されず、振動と電気信号の変換を行う変換器であれば良い。すなわち、中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板本体部と、当該振動板本体部の振動と電気信号の変換を行う変換部と、異物の進入から当該変換部を保護する保護部材であって、当該振動板本体部の剛性が高い方向と交わる方向に延びるリブが設けられた保護部材と、を有する変換器であれば、本開示を適用することで、出力信号に含まれる高調波歪み、或いは入力信号に応じた振動板の駆動により放射される音に含まれる高調波歪みを低減することができる。

１…振動板、２…アクチュエータ（変換部）、３…支持枠、４…エッジ部、１０…振動板本体部、１１…翼状部、１２…端板部、１３…筒状部、１４…リング板部、１５…縦割り筒状面、１６…谷部、１７…接合部、１８…直管部、１９…貫通穴、２０…ボイスコイル、２０ａ…ボビン、２０ｂ…コイル、２１…磁石機構、２２…ダンパー、２３…磁石、２４…アウターヨーク、２５…インナーヨーク、２５ａ…ポール部、２６…磁気ギャップ、３０…フランジ部、３１…アーム部、３２…環状フレーム部、３５…支持部、６２…ダストキャップ（保護部材）、６２ａ…溝部、６２ｂ…リブ。

Claims (12)

1. 中心から外周に至る方向に応じて剛性が異なる振動板本体部と、
   前記振動板本体部の前記中心から前記外周に至る方向の剛性が最大値である第１の方向と交わる方向であって、前記剛性が前記最大値よりも小さい値である第２の方向に延びるリブが設けられた保護部材と、を有する振動板。
2. 前記振動本体部と前記保護部材は、前記振動本体部の前記中心の位置と前記保護部材の中心の位置とが、同じ第１位置となるように互いに設けられ、
   前記リブは、前記第１位置を通り、前記第２の方向に沿って延びる請求項１に記載の振動板。
3. 前記保護部材には、前記リブとしての第２リブが延びる方向と交差する方向に延びる第１リブがさらに設けられる請求項１又は２に記載の振動板。
4. 前記第１リブが延びる方向が前記第１の方向である請求項３に記載の振動板。
5. 前記保護部材には、前記第２リブが設けられ、前記第２リブが延びる方向と交差する方向に延びる第１リブは設けられない請求項１又は２に記載の振動板。
6. 前記振動板本体部には、一対の縦割り筒状面が並列に形成され、
   前記振動板本体部は、
   隣接する前記縦割り筒状面の一方の側部どうしの間で谷部を形成した翼状部と、
   前記翼状部の前記谷部の両端を閉塞する端板部と、
   前記谷部が延伸する途中に前記谷部の深さ方向に形成され、前記振動板本体部の振動と電気信号との変換を行うコイルのボビンが連結される筒状部と、
   前記筒状部と連通する貫通穴と、を有し、
   前記保護部材は、前記貫通穴を覆うように前記ボビンに接合される請求項１から５のいずれか１項に記載の振動板。
7. 前記第１の方向は、前記谷部が延びる方向と略平行である請求項６に記載の振動板。
8. 前記リブは、前記谷部が延びる方向と略直交する方向に延びる請求項６又は７に記載の振動板。
9. 前記振動板本体部は、前記振動板本体部の前記中心から前記外周までの、前記リブが延びる前記第２の方向における第２距離が、前記振動板本体部の前記中心から前記外周までの前記第１の方向における第１距離よりも大きい請求項１から５のいずれか１項に記載の振動板。
10. 前記振動板本体部と前記保護部材は、一体成型される請求項１から９のいずれか１項に記載の振動板。
11. 前記振動板本体部は、前記保護部材の外側に固定される請求項１から９のいずれか１項に記載の振動板。
12. 請求項１から１１のいずれか１項に記載の振動板を備える電気音響変換器。

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