WO2014097632A1 - スピーカ装置、映像音響機器、携帯型情報処理装置、移動体、およびイヤーホン - Google Patents

Abstract

　スピーカ装置は、プレート１と、プレート１の片面に固定されて貫通孔を有しないマグネット２と、マグネット２のプレート１側とは反対側の面に固定され、プレート１の外周面との間に磁気ギャップを形成するヨーク３とを有する磁気回路と、磁気ギャップに配置されるボイスコイル６と、ボイスコイル６に直接的または間接的に固定された振動板４と振動板を支持する支持部５と、プレート１の外周面とボイスコイル６の内周面との間、又は、ボイスコイル６の外周面とヨーク３の内周面との間の少なくとも一方に配置された磁性流体７とを備える。振動板４の背面とプレート１の前面との間の背面側空間が、プレート１の外周面とボイスコイル６の内周面との間の空間においてボイスコイル６の周方向の少なくとも一部に形成された連通用隙間１５を通じて、スピーカ装置の外側空間に連通する。

Description

スピーカ装置、映像音響機器、携帯型情報処理装置、移動体、およびイヤーホン

　本発明は、スピーカ装置、スピーカ装置を備えた映像音響機器、スピーカ装置を備えた携帯型情報処理装置、スピーカ装置を備えた移動体、およびスピーカ装置を備えたイヤーホン等に関する。

　近年、映像音響装置、いわゆるＡＶ機器の小型化と高機能化が急速に進行している。小型化と高機能化は、特に携帯電話やスマートフォン、タブレットＰＣ（パーソナルコンピュータ）端末などにおいて顕著である。しかし、小型化と高機能化が同時に進行しているため、搭載されるデバイスにはますます小型と薄型化が求められる。各機器に搭載されるスピーカ装置も例外ではなく、他デバイスと同じように小型と薄型化が求められる。しかし、スピーカ装置の小型化は、再生能力、特に再生周波数帯域や再生能率の劣化を招くため、従来の技術では小型化および再生能力に限界があった。

　従来技術として、磁性流体を磁気回路の中に配置し、スピーカ再生帯域を向上させたスピーカ装置がある（例えば、特許文献１参照）。図１４は、特許文献１に記載された従来のスピーカ装置を示す。

　図１４に示すスピーカ装置は、プレート１０１、マグネット１０２、ヨーク１０３から構成された磁気回路中にボイスコイル１０６を配置し、振動板１０４を駆動する。プレート１０１の外周部とボイスコイル１０６の内周部の間に磁性流体１０７を配置することで、振動板１０４の前面の空間と、振動板１０４の背面の空間を隔てて、振動板１０４の前面から発生する音と、振動板１０４の背面から発生する音の打ち消しあいを防止すると共に、振動板１０４のローリング振動を防止し、かつボイスコイル１０６で発生するジュール熱を磁気回路に逃す構造とした。さらに、磁性流体１０７とあわせて複数のエッジ部１０５で振動板１０４を支持することで、振動板１０４の外周全部をエッジで支持する場合と比べて、振動板１０４を支持する支持系のコンプライアンスを増大させ、小口径でも低周波数域の再生を可能とした。

国際公開ＷＯ２００９－０６６４１５公報

　特許文献１のように構成したスピーカ装置では、振動板１０４の背面から発生した音は、プレート１０１、マグネット１０２、およびヨーク１０３に空いた穴を通って、スピーカ装置の下面方向に放出される。この穴がないと、プレート１０１、磁性流体１０７、ボイスコイル１０６および振動板１０４によって囲まれた空間の空気のスティフネスにより振動板の振動が抑制され、スピーカ装置の低音再生が阻害されてしまう。

　しかし、マグネット製造時の問題からマグネットの穴の形成が困難となるため、マグネット形状に制約が生じている。例えば、薄いあるいは細いマグネットは製造が困難である。その理由は、マグネットが焼結時に収縮する際、穴の周囲に応力が発生し、割れなどが発生するためである。例えば、厚みが薄いマグネットは、応力に弱いため割れやすく、楕円形のマグネットあるいはトラック形状のマグネット（２つの並行する線分の両端をそれぞれ曲線でつないだ形状）の場合、穴の周囲にかかる応力が不均一となり割れが発生しやすく、製造が困難である。より具体的には、厚み１ｍｍを下回るような穴あきマグネットまたは、幅５ｍｍを下回るような矩形あるいはトラック形状等の穴あきマグネットは、安定的に製造することが困難である。したがって、特許文献１に記載のスピーカ装置では、厚みの薄いスピーカ装置あるいは、幅の細いスピーカ装置を実現することは困難である。

　一方、穴のないマグネットを製造しておき、そのマグネットに後加工で穴を開ける方法もある。しかし、形状的に薄い、あるいは細いマグネットに穴を開ける場合、穴あけ加工時にマグネットが割れやすく、安定的に製造することが困難である。また、割れを防ぐために加工速度を落とすというような対策も考えられ得るが、製造コストが高くなり、量産性も悪化する。

　本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、マグネットの製造が容易で、小型かつ広帯域再生可能なスピーカ装置を提供する。

　本発明の一態様のスピーカ装置は、プレートと、プレートの片面に固定されて貫通孔を有しないマグネットと、マグネットのプレート側とは反対側の面に固定され、プレートの外周面との間に磁気ギャップを形成するヨークとを有する磁気回路と、磁気ギャップに配置されるボイスコイルと、ボイスコイルに直接的または間接的に固定された振動板と、振動板を支持する支持部と、プレートの外周面とボイスコイルの内周面との間、又は、ボイスコイルの外周面とヨークの内周面との間の少なくとも一方に配置された磁性流体とを備え、振動板の背面とプレートの前面との間の背面側空間が、プレートの外周面とボイスコイルの内周面との間の空間においてボイスコイルの周方向の少なくとも一部に形成された連通用隙間を通じて、当該スピーカ装置の外側空間に連通する。

　本発明のスピーカ装置では、磁気回路を構成するマグネットに穴のないマグネットを使用可能となるため、焼成時の割れなど製造上の問題にしばられずに、スピーカ装置を小型化したり、または、スピーカ装置をスリムな形状にしたりすることができる。従って、より実装しやすい、小型かつ広帯域再生可能なスピーカ装置を提供することができる。

図１は、実施の形態１におけるスピーカ装置の上面図、下面図および構造断面図である。 図２は、実施の形態２におけるスピーカ装置の上面図、構造断面図および下面図である。 図３は、実施の形態２におけるスピーカ装置の断面図（図２（ｂ）のスピーカ装置のＡ－Ａ’断面図）である。 図４Ａは、実施の形態３におけるスピーカ装置の構造断面図および側面図である。 図４Ｂは、実施の形態３における図４Ａとは別の形態のスピーカ装置の構造断面図および側面図である。 図５は、実施の形態４におけるスピーカ装置の横断面図、長手方向の縦断面図、および短手方向の縦断面図である。 図６は、実施の形態５におけるスピーカ装置の横断面図、長手方向の縦断面図、および短手方向の縦断面図である。 図７は、実施の形態６におけるモバイル情報端末装置の正面図である。 図８は、実施の形態６におけるスピーカ装置の上面図および構造断面図である。 図９は、実施の形態６におけるモバイル情報端末装置の断面図である。 図１０は、最低共振周波数と音圧の関係を示す図表である。 図１１は、実施の形態７における画像表示装置の正面図である。 図１２は、実施の形態８における車載スピーカの搭載図である。 図１３は、実施の形態９におけるインナーホンの構造断面図である。 図１４は、従来のスピーカの上面図および構造断面図である。

　以下、実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも本開示の好ましい一具体例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置および接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。本開示は、請求の範囲だけによって限定される。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本開示の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、本開示の課題を達成するのに必ずしも必要ではないが、より好ましい形態を構成するものとして説明される。なお、同じ要素には同じ符号を付しており、説明を省略する場合がある。また、以下に記載する全ての実施の形態は、各々に記載の事項を組み合わせて構成することも可能である。

　第１の態様のスピーカ装置は、プレートと、プレートの片面に固定されて貫通孔を有しないマグネットと、マグネットのプレート側とは反対側の面に固定され、プレートの外周面との間に磁気ギャップを形成するヨークとを有する磁気回路と、磁気ギャップに配置されるボイスコイルと、ボイスコイルに直接的または間接的に固定された振動板と、振動板を支持する支持部と、プレートの外周面とボイスコイルの内周面との間、又は、ボイスコイルの外周面とヨークの内周面との間の少なくとも一方に配置された磁性流体とを備え、振動板の背面とプレートの前面との間の背面側空間が、プレートの外周面とボイスコイルの内周面との間の空間においてボイスコイルの周方向の少なくとも一部に形成された連通用隙間を通じて、当該スピーカ装置の外側空間に連通する。

　第２の態様のスピーカ装置は、第１の態様において、マグネットが固定された領域より外側に貫通孔が形成され、背面側空間は、連通用隙間及びヨークの貫通孔を通じて、当該スピーカ装置の外側空間に連通する。

　第３の態様のスピーカ装置は、第１又は第２の態様において、プレートの外周面は、当該プレートの短手方向に対向する一対の長手側面と、当該プレートの長手方向に対向する一対の短手側面とを有し、プレートの外周面とボイスコイルの内周面との間の空間では、長手側面の外側に磁性流体が配置され、短手側面の少なくとも一部の外側に連通用隙間が形成されている。

　第４の態様のスピーカ装置は、第３の態様において、ボイスコイルの内周面は、長手側面に対向する部位よりも短手側面に対向する部位の方が、プレートの外周面から離れている。

　第５の態様のスピーカ装置は、第３の態様において、短手側面の一部には、外側へ突出する凸部が形成され、プレートの外周面とボイスコイルの内周面との間の空間では、凸部の先端面の外側に磁性流体が配置されている。

　第６の態様のスピーカ装置は、第１又は第２の態様において、プレートは、４角に切り欠きが形成された平面形状を有し、プレートの外周面とボイスコイルの内周面との間の空間では、切り欠きに連通用隙間が形成され、切り欠き以外の部位に磁性流体が配置されている。

　第７の態様のスピーカ装置は、第１乃至第６の何れか１つの態様において、支持部は、振動板を全周囲に亘って支持している。

　第８の態様のスピーカ装置は、第１又は第２の態様において、支持部が、それぞれが振動板を支持する複数の支持部材を備え、ボイスコイルの外周面とヨークの内周面との間では、ボイスコイルの周方向の全周に亘って磁性流体が配置されている。

　第９の態様のスピーカ装置は、第２の態様の何れか１つにおいて、貫通孔は、ヨークの外周部側面に形成されている。

　第１０の態様のスピーカ装置は、第２の態様において、ボイスコイルからの引き出した配線が、貫通孔を通る。

　第１１の態様のスピーカ装置は、第１乃至第１０の態様の何れか１つにおいて、ボイスコイルの形状は、円形、トラック形状、楕円形、および複数の直線部が連続する曲線によって結合された形状のうち、いずれかである。

　第１２の態様のスピーカ装置は、第１乃至第１１の態様の何れか１つにおいて、ボイルコイルの周方向において、ボイスコイルの内周面とプレートの外周面の距離が一定でない。

　第１３の態様のスピーカ装置は、第１乃至第１２の態様の何れか１つにおいて、ヨークは、貫通孔を複数有し、複数の貫通孔は、振動板の振動方向と平行なボイスコイルの重心軸を中心とする仮想の円上に等角度間隔で配置されている。

　第１４の態様の映像音響機器は、第１乃至第１３の態様の何れか１つのスピーカ装置を有する。また、第１５の態様の携帯型情報処理装置は、第１乃至第１３の態様の何れか１つのスピーカ装置を有する。また、第１６の態様の移動体は、第１乃至第１３の態様の何れか１つのスピーカ装置を有する。また、第１７の態様のイヤーホンは、第１乃至第１３の態様の何れか１つのスピーカ装置を有する。

　（実施の形態１）
　図１は、実施の形態１のコイン型のスピーカ装置１０の上面図（図１（ａ））、下面図（図１（ｂ））、および構造断面図（図１（ｃ））である。スピーカ装置１０は、プレート１、マグネット２、ヨーク３、振動板４、サスペンション５（弾性変形可能な支持部材）、ボイスコイル６、磁性流体７、およびフレーム８を備える。プレート１、マグネット２、およびヨーク３は、磁気回路（内磁型磁気回路）を形成している。プレート１とヨーク３の間には、磁気ギャップが形成されている。前記磁気ギャップにはボイスコイル６が位置している。ボイスコイル６とヨーク３の間には磁性流体７が配置されている。磁気回路の外周部に設けられたフレーム８と振動板４にそれぞれ固着された４つのサスペンション５（支持部材）によって振動板４が支持されている。ヨーク３の底面（底部）では、マグネット２の固着面以外の部分に貫通孔９が形成されている。貫通孔９は複数形成されている。複数の貫通孔９は、コイン型のスピーカ装置１０の中心に対し、対称に配置されている。なお、マグネット２には、その厚さ方向に貫通孔が形成されていない。この点は、全ての実施の形態に共通する。

　図１（ａ）に示すスピーカ装置１０について、振動板４の上面を前面とし、ヨーク３の底部の下面を背面として具体的に説明する。プレート１は、振動板４の背面に対面する円形の板である。プレート１の背面には、円柱状のマグネット２の前面が固着されている。マグネット２の背面は、ヨーク３の円板状の底部の前面に固着されている。プレート１、マグネット２、およびヨーク３の底部は、これらの軸心が略一致するように一体化されている。ヨーク３では、その底部の外周から前方へ、円筒状の側壁が立ち上がっている。磁気ギャップは、プレート１の側面（外周面）とヨーク３の側壁の先端部の内周面との間に形成されている。磁性流体７は、略円筒状のボイスコイル６の外周面とヨーク３の側壁の先端部の内周面との間に配置されている。磁性流体７は、ボイスコイル６の外側に設けられている。ボイスコイル６は、振動板４の外周部に固着されている。フレーム８は、略リング状に形成され、ヨーク３の側壁の先端部に取り付けられている。フレーム８は、振動板４の外周に離間して設けられている。フレーム８と振動板４は、４つのサスペンション５を介して接続されている。４つのサスペンション５は、等角度間隔に配置されている。各サスペンション５は、帯状に形成され、前方に膨出している。ヨーク３の底部では、複数の貫通孔９が、マグネット２の固着面とヨーク３の側壁との間に形成されている。複数の貫通孔９は、ヨーク３の底部の中心を中心とする同一円上に、等角度間隔に配置されている。各貫通孔９は、ヨーク３の側壁の内周面とマグネット２の外周面の間の空間（環状空間）に開口し、この環状空間をヨーク３の外側空間（つまり、スピーカ装置１０の外側空間）に連通させている。この環状空間は、プレート１とボイスコイル６の間の連通用隙間１５を通じて、振動板４の背面とプレート１の前面の間の背面側空間に繋がっている。

　以下、このスピーカ装置１０の動作について説明する。ボイスコイル６に電気信号が流れると、フレミング左手の法則によりボイスコイル６に信号電流に応じた駆動力が作用し、振動板４が振動することにより、音が再生される。

　以上、本実施の形態のスピーカ装置１０においては、図１における上側を振動板４の前面とすると、振動板４の前面からは正位相の音が、振動板４の背面からは逆位相の音が同時に再生される。磁性流体７が配置されない場合、上記逆位相の音がボイスコイル６とヨーク３の間を通って振動板４の前面側に回りこむ。このとき、正位相の音と逆位相の音の音響経路差が１／２波長未満の周波数帯域の音は互いに打ち消される。しかし、本実施の形態では、ボイスコイル６とヨーク３の間に磁性流体７が配置され、逆位相の音がさえぎられるため、そのような打ち消しが発生しない。また、一般的なスピーカ装置の場合、サスペンションは振動板の全周を支持するので、背面音はサスペンション（いわゆるエッジ）よってさえぎられる。一方で、本実施の形態は、磁性流体７が前面側の音と、背面側の音を遮る。そのため、サスペンション５（エッジ）は、必ずしも振動板４の全周を支持する必要がない。したがって、本実施の形態では図１（ａ）の上面図のように、振動板４を支持する支持部を、４つのサスペンション５で構成している。支持部は、振動板４の全周を支持していない。全周にわたって振動板４を支持したときに比べ、支持部のスティフネスを低減することが可能であるため、スピーカ装置１０の最低共振周波数を低くすることができ、豊かな低音再生能力を実現可能となる。

　なお、図１では、サスペンション５は、振動板４の外周部に固着されているが、振動板４の中央やその他の部分に固着されていても構わない。また、サスペンション５の数は４つでなくても構わない。また、サスペンション５の配置は、図１（ａ）の配置に限定されず、複数のサスペンション５が振動板４の振動方向に平行な重心軸に対して対称に配置された他の配置を採用してもよい。なお、サスペンション５のスティフネスを低減する効果を期待しない場合は、サスペンション５を振動板４の外周の全周囲を支持する形としても構わない。また、サスペンション５が振動板４を支持するという表現をしたが、これはすなわち、サスペンション５と振動板４が固着していることにすぎない。

　また、振動板４の背面の音は、ボイスコイル６とプレート１の間の連通用隙間１５を通って、さらにヨーク３の貫通孔９を通ってスピーカ装置１０の外部へ放出することが可能である。そのため、振動板４の背面の空間の空気のスティフネスによって、スピーカ装置１０の低音再生能力が阻害されることを抑制できる。

　図１に示すように、穴を有さないマグネット２を使用するため、上述したようなマグネット形状の制約によって、スピーカ装置１０の形状が制限されることを抑制できる。このため、薄い、あるいは細い形状のスピーカ装置１０を形成することが可能となる。また、穴を有さないマグネット２を使用するため、マグネット焼結時に割れなどが生じる可能性が低い。

　上述したように、穴を有さないマグネット２を使った場合には、貫通孔９がなければ、振動板４の背面の空気のスティフネスの問題が生じる。しかし、本実施の形態では、振動板４、ボイスコイル６、およびプレート１で囲まれた背面側空間は、ボイスコイル６の内面とプレート１の外周面との間の連通用空隙１５を通じて、マグネット２、ヨーク３、磁性流体７、およびボイスコイル６で囲まれる空間とつながり、さらに、ヨーク３に設けられた貫通孔９を通して、スピーカ装置１０の外側の空間とつながる。したがって、振動板４の背面の空気は、スピーカ装置１０の内部に密閉されることがないため、空気のスティフネスによって低音再生が阻害されることを抑制できる。したがって、形状自由度が高く、かつ低音再生能力の高いスピーカ装置１０を提供することが可能となる。

　また、図１では、ボイスコイル６は、振動板４に直接的に固着されているが、ボイスコイルボビン等を用いて間接的に振動板４に固着されてもよい。

　また、貫通孔９は、コイン型のスピーカ装置１０の中心軸に対し対称に配置されているため、振動板４の背面圧力が同じく上記中心軸に対し対称となり、ローリング振動等が発生しにくい。ただし、例えば、スピーカ装置１０を用いたスピーカユニット背面の端子、又はその他部材の配置によってはスピーカ装置１０の中心軸に対し貫通孔９を対称に形成できない場合などに、スピーカ装置１０の中心軸に対し貫通孔９を非対称に形成してもよい。また、貫通孔９は、円形の穴である。しかし、貫通孔９の形状は、矩形、楕円形、トラック形状（陸上競技に使用するトラックのように曲線と直線を組み合わせた形状）、若しくはその他の形状であってもよい。また、複数の貫通孔９は、図１（ｂ）では全て同じ形状であるが、円形、矩形、楕円形、トラック形状、およびその他の形状の貫通孔を組み合わせてもよい。

　（実施の形態２）
　図２は、実施の形態２のスピーカ装置２０の上面図（図２（ａ））、構造断面図（図２（ｂ））、および下面図（図２（ｃ））である。図２のスピーカ装置２０が備える構成部品は、実施の形態１におけるスピーカ装置１０と共通の機能であるため説明を一部省略し、スピーカ装置１０と同じ符号を用いて図示している。実施の形態１のスピーカ装置１０との相違点は、スピーカ装置１０は丸型（コイン型）であるのに対し、スピーカ装置２０は矩形形状である点である。それに伴い、各構成部品の形状は実施の形態１のスピーカ装置１０と異なる。また、実施の形態１のスピーカ装置１０ではサスペンション５の数が４つであるが、スピーカ装置２０では長辺方向に対向する短辺側に１つずつ配置された２つのサスペンション５により振動板４を支持している。各サスペンション５は、フレーム８から振動板４へスピーカ装置２０の長辺方向に延びている。

　スピーカ装置２０の動作についてはスピーカ装置１０と同様であるため説明を省略する。

　スピーカ装置２０は、長辺方向に対向する短辺側（フレーム８の短辺側）に１つずつ配置された２つのサスペンション５により振動板４を支持している。これにより、フレーム８の長辺側にもサスペンション５を配置した場合に比べ、スピーカ装置２０の短辺方向の長さを短くすることが可能である。これにより、縦横のアスペクト比の大きいスピーカ装置を提供することが可能となる。従って、画面の外枠の幅が狭いことがデザイントレンドとなっているテレビなどの画像表示装置や、実装場所の制約が大きい機器等にスピーカ装置２０を搭載することが可能となる。

　プレート１、マグネット２、ヨーク３の側壁、およびボイスコイル６の形状は、正面視において長方形の４隅を曲線で構成した形状（長方形の４隅が丸みを帯びた形状）となっている。すなわち直線部と曲線部を有する形状である。なお、マグネット２を直方体形状にしてもよい。また、ヨーク３のプレート１と対向する面（側壁の内周面）を略四角形形状で形成しても良い。しかし、この場合は、ヨーク３の側壁の角部で、磁性流体７が毛細管現象によりヨーク３の上面側あるいは下面側へ這い上がる現象が生じる。この場合、磁気ギャップ中にある磁性流体７が減少し、本来の役割を果たすことができなくなる可能性があり、望ましくない。このため、ヨーク３の側壁の角部に曲線を用いて、毛細管現象がおこらないようにすることが望ましい。より具体的には、ヨーク３の側壁の角部の曲率半径は０．５ｍｍ以上であることが望ましい。

　貫通孔９は、トラック形状（陸上競技に使用するトラックのように曲線と直線を組み合わせた形状）の穴で形成されている。図２（ｃ）に示すように、各貫通孔９の長手方向は、スピーカ装置２０を前面から透視した場合に、その貫通孔９に重なるボイスコイル６の部位に対して略垂直に延びている。貫通孔９をこのように形成しているのは、なるべく磁束の流れを阻害しないように、磁束の流れに対して垂直な断面積を小さく（磁束の流れに対して垂直方向の貫通孔９の長さを短く）することを意図したためである。この結果、ヨーク３の磁気抵抗を下げ、磁気ギャップにおける磁束密度を大きくでき、ボイスコイル６で大きな駆動力を得ることができる。貫通孔９の形状は、矩形、円形、楕円形、その他の形状であってもよい。また、複数の貫通孔９は、トラック形状を含むそれらの形状の貫通孔を組み合わせてもよい。図３（ａ）、図３（ｂ）、および図３（ｃ）は、図２に示すＡ－Ａ’で示された一点鎖線部分の断面図を示す。ここでは実施の形態２におけるプレート１の形状の構成例を示す。

　図３（ａ）に示すプレート１は、長方形の角の部分に曲線部を持たせた形状のプレートである。磁気ギャップの幅は、プレート１の全周にわたって均一となり、ボイスコイル６の全周にわたってほぼ均一に安定した駆動力を実現できる。ただし、厳密には、本形状を用いると、曲線部でやや磁束密度が低下する傾向にある。そこで、プレート１の曲線部のみ磁気ギャップの幅が狭くなるような形状としても構わない。このとき、プレート１の側面をヨーク３側に近づけても構わないし、ヨーク３のプレート１側の対向面（側壁の内面）をプレート１側に近づけても構わない。

　図３（ｂ）に示すプレート１は、長方形の角の部分に曲線を持たせた形状で、さらに外周の直線部分に凹凸を設けた形状のプレートである。すなわち、外周の直線部分に複数の凹部を設けることで、上記凹凸を形成している。各凹部では、底部の両端から一対の側部が外側へ延びている。凹部の側部及び底部は、直線状に形成されている。図３の（ｃ）に示すプレート１は、長方形の角の部分に曲線を持たせた形状で、外周の直線部分に凹凸を設け、さらに凹部の底部を曲線で構成した形状のプレートである。プレート形状の凹部を適宜設計することによっては、凸部に磁束を集中させることができ、駆動力がほとんど低減しない磁気回路を構成可能である。また、プレート１の側面に凹凸がないプレートに比べ、凹部によってボイスコイル６とプレート１の間に形成される空気の流通路の断面積（連通用隙間の断面積）を増加させることができる。その結果、プレート１とボイスコイル６の間の狭い空気の流通路で、高い音響インピーダンスが生じることを防止し、高域特性のよいスピーカ装置２０を提供することができる。

　なお、プレート１の周縁部に凹凸を設けた形状は、実施の形態１のスピーカ装置１０のような円形のプレート１にも採用できることは言うまでもない。

　なお、サスペンション５に関しては、長辺方向に対向する短辺側に１つずつ配置しているがこれに限られない。例えば、長辺方向に対向する短辺側に、サスペンション５を２つずつ（計４つ）配置してもよいし、短辺方向に対向する長辺側にサスペンション５を配置してもよい。また、振動板４の曲線部にサスペンション５を配置してもよい。

　（実施の形態３）
　図４Ａは、実施の形態３のスピーカ装置３０の構造断面図（図４Ａ（ａ））および側面図（図４Ａ（ｂ））である。また、図４Ｂは、図４Ａとは別の形態のスピーカ装置３１の構造断面図（図４Ｂ（ａ））および側面図（図４Ｂ（ｂ））である。図４Ａのスピーカ装置３０が備える構成部品は、実施の形態１におけるスピーカ装置１０と共通の機能であるため説明を一部省略し、スピーカ装置１０と同じ符号を用いて図示している。図４Ｂのスピーカ装置３１は、スピーカ装置１０の各構成部品に加えて、引き出し線１１（ボイスコイル６から引き出した配線）を図示している。

　スピーカの動作は、実施の形態１と同様であるので省略する。

　スピーカ装置３０、およびスピーカ装置３１の各々において、実施の形態１、２と異なるのは、ヨーク３に設けた貫通孔９の位置である。ヨーク３の外周部（ヨーク３の底部から立ち上がる側壁）に貫通孔９が開口している。スピーカ装置３０では、各貫通孔９の全体がヨーク３の側壁に形成されている。スピーカ装置３１では、各貫通孔９が、ヨーク３の底部の外側部分からヨーク３の側壁の下部へ亘って形成されている。そのため、スピーカ装置３０、３１の底面を直接キャビネットに置いても、貫通孔９が塞がれることがない。したがって、キャビネット全体の薄型化が可能となる。すなわち、実施の形態１、２と同様に穴を有さないマグネット２を使用しつつ、空気のスティフネスによって低音再生が阻害されることがないように貫通孔９を設けている一方で、貫通孔９が外部の部材によって塞がれにくくなっている。

　また、図４Ｂのスピーカ装置３１のように、ボイスコイル６の引き出し線１１を貫通孔９に通すこともできる。各貫通孔９は、ヨーク３の底部から側壁に亘って形成されている。また、複数のサスペンション５の隙間から引き出し線１１を引き出してもよい。引き出し線１１の片端は、振動するボイスコイル６と一体、あるいは電気的に接続されている。そのため、接触による異音を防ぐため、引き出し線１１の周囲、特に振動方向に一定の空間が必要である。しかし、上記のように空いている空間をうまく使うことでスピーカ装置３１の異常音を防止しながら、スペースファクターの良い小型のスピーカ装置３１を実現できる。すなわち、実施の形態１、２と同様に穴を有さないマグネット２を使用しつつ、空気のスティフネスによって低音再生が阻害されることがないように貫通孔９を設けている一方で、その貫通孔９を配線の引き出しスペースとして有効に活用している。

（実施の形態４）
　図５は、実施の形態４のスピーカ装置４０の横面図（図５（ａ））、スピーカ装置４０を長辺方向に切断した縦断面図（図５（ｂ））、および、スピーカ装置４０を短辺方向に切断した縦断面図（図５（ｃ））である。

　実施の形態４のスピーカ装置４０では、プレート１の外周面とボイスコイル６の内周面との間の空間において、ボイスコイル６の周方向の一部に磁性流体７が配置され、残りの部分に連通用隙間１５が形成されている。また、ボイスコイル６の外周面とヨーク３の側壁の内周面との間の空間は、磁性流体７は配置されておらず、全周囲に亘って隙間が形成されている。これらの点において、実施の形態４は実施の形態１～３とは異なる。

　スピーカの動作は、実施の形態１と同様であるので省略する。

　実施の形態４のスピーカ装置４０を前面側から見た場合の各構成の形状について、プレート１の形状は長方形であり、ボイスコイル６及びフレーム８はトラック形状である。また、ヨーク３では、長方形の底部のうち一対の長辺だけから側壁がそれぞれ前面側へ立ち上がっている。ヨーク３の底部の短辺側に、側壁は設けられていない。各側壁は、ボイスコイル６の直線部分に隙間を隔てて対面している。また、サスペンション５は、振動板４の全周囲に亘って設けられている。

　実施の形態４では、プレート１の外周面は、当該プレート１の短手方向に対向する一対の長手側面１ａ（長辺の側面）と、当該プレート１の長手方向に対向する一対の短手側面１ｂ（短辺の側面）とを有する。プレート１の外周面とボイスコイル６の内周面との間の空間では、長手側面１ａの外側に磁性流体７が配置され、短手側面１ｂの外側に連通用隙間１５が形成されている。連通用隙間１５は、振動板４の背面とプレート１の前面との間の背面側空間を、マグネット２の外周面とヨーク３の内周面の間の空間を介して、ヨーク３の外側空間につなげる。磁性流体７は、長手側面１ａとボイスコイル６の直線部分との間に配置されている。ボイスコイル６の内周面は、長手側面１ａに対向する直線部分よりも短手側面１ｂに対向する曲線部分の方が、プレート１の外周面から離れている。また、ヨーク３には、上記実施の形態１～３と同様に、複数の貫通孔９が形成されている。

　本実施形態４によれば、ボイスコイル６の外側に比べて磁力が強い内側に磁性流体７を設けているため、スピーカ装置４０の製造時に容易に磁性流体７を設けることができる。また、ボイスコイル６の長辺側に磁性流体７が設けられているため、短辺側に磁性流体７を設ける場合に比べて、粘性によるローリング防止効果をより大きく得ることができる。

　さらに、ボイスコイル６の内側に磁性流体７を設けるものの、ボイスコイル６の内側に連通用隙間１５を残すことで、空気のスティフネスによって低音再生が阻害されることがないようにしている。連通用隙間１５は、ボイスコイル６の曲線部分の内側に比較的大きな幅で確保されている。そのため、プレート１とボイスコイル６の間の狭い空気の流通路で、高い音響インピーダンスが生じることを防止し、高域特性のよいスピーカ装置４０を提供することができる。

　また、ボイスコイル６の全周囲に亘って磁性流体７を設けていないため、上記実施の形態１～３のように振動板４の外周の一部だけをサスペンション５によって支持する場合は、振動板４の背面からの逆位相の音が、振動板４の前面からの正位相の音を打ち消してしまう。しかし、振動板４の全周囲をサスペンション５によって支持するため、振動板４の背面からの音がスピーカ装置４０の前面側へ漏れることが抑制され、音の打ち消しを抑制することができる。

（実施の形態５）
　図６は、実施の形態５のスピーカ装置５０の横面図（図６（ａ））、スピーカ装置５０を長辺方向に切断した縦断面図（図６（ｂ））、および、スピーカ装置５０を短辺方向に切断した縦断面図（図６（ｃ））である。

　実施の形態５のスピーカ装置５０は、プレート１の外周面とボイスコイル６の内周面との間の空間において、短手側面１ｂの一部の外側にも磁性流体７が配置されている点において、実施の形態４とは異なる。

　スピーカの動作は、実施の形態１と同様であるので省略する。

　実施の形態５のスピーカ装置５０を前面側から見た場合の各構成の形状について、ボイスコイル６及びフレーム８は、長方形の４角が丸みを帯びた形状である。また、プレート１は、各短手側面１ｂに各凸部３２が形成された平面形状を有する、短手側面１ｂの一部には、外側へ突出する凸部３２が形成されている。すなわち、プレート１は、長方形の４角に切り欠きが形成された平面形状を有する。また、ヨーク３では、長方形の底部のうち、一対の長辺からだけでなく、一対の短辺の中央部からも側壁がそれぞれ前面側へ立ち上がっている。各短辺の側壁は、各凸部３２に対応して設けられている。各短辺の側壁は、各凸部３２の先端面の外側に、その先端面と略同じ長さで設けられている。各短辺の側壁は、ボイスコイル６の短手方向の外周面と隙間を隔てて対面している。

　プレート１の外周面とボイスコイル６の内周面との間の空間では、プレート１の切り欠きに連通用隙間１５が形成され、切り欠き以外の部位に磁性流体７が配置されている。磁性流体７は、長手側面１ａの外側に加えて、凸部３２の先端面の外側にも配置されている。

　本実施の形態によれば、ボイスコイル６の長辺側だけでなく短辺側にも磁性流体７が設けられている。そのため、長辺側だけに磁性流体７を設ける場合に比べて、粘性によるローリング防止効果をより大きく得ることができる。従って、より安定した振動板４の振動を実現することができる。

　（実施の形態６）
　図７は、実施の形態６のモバイル情報端末装置２０１である。図７において、符号２０２は画面、符号１０はスピーカ装置である。モバイル情報端末装置２０１には、図７に示すように、上述のスピーカ装置１０が用いられている。図７では、３箇所にスピーカ装置１０を設けている。しかし、スピーカ装置１０の数は、１つ以上であれば、いくつでもよい。また、着信音の再生に使われるスピーカにスピーカ装置１０を使用してもよいし、通話音の再生に使われるスピーカ、いわゆるレシーバにスピーカ装置１０を使用してもよい。

　図８は、モバイル情報端末装置へのスピーカ装置１０の搭載例の１つである。図８は、スピーカ装置１０の上面図（図８（ａ））および構造断面図（図８（ｂ））である。モバイル情報端末装置に実装されるスピーカ装置は、キャビネットに搭載、あるいは一体されたものが多く、図８も、モバイル情報端末装置のキャビネットに搭載されたスピーカ装置１０を示す。実施の形態３に記載のように、ヨーク３の貫通孔が、ヨーク３の側面（側壁）に開口している。このため、スピーカ装置１０のヨーク３の底面（底部）をキャビネット２１の一部として使用することができ、スピーカキャビネット２１全体の薄型化が可能となっている。

　また、実装時にキャビネット２１に搭載しやすいよう、図８（ｂ）に示すように、ヨーク３の外周部（側壁）に突起部２５が設けられている。突起部２５は、スピーカ装置１０のヨーク３の底部が嵌り込む穴の縁に引っ掛かっている。なお、このような突起部２５は、フレームやその他の場所に形成されていてもよいし、そういった設計が不要の場合は、突起部がなくても構わない。

　スピーカ装置１０の前面には、クッション材２２が配置されている。これにより、スピーカ装置１０とキャビネット２１とを密着させることで、キャビネット２１からの空気漏れによる低音再生能力低下を防止している。

　図８に示すキャビネット２１は、密閉型キャビネットであるが、バスレフポートやパッシブコーンを形成していてもよい。

　図９（ａ）、および図９（ｂ）も、モバイル情報端末装置へのスピーカ装置１０の搭載例である。図９（ａ）、および図９（ｂ）において、符号４１は、液晶や有機ＥＬ等で構成される画像表示デバイスである。図９（ａ）において、キャビネット２１には開口部２３が設けられ、開口部２３にはスピーカ装置１０のヨーク３に設けられた貫通孔９の出口が対面しており、スピーカ装置１０の側面から再生された音が開口部２３から放射される。このとき、貫通孔９は、キャビネット２１の開口部２３がある側のみに設けられており、ヨーク３の側壁のうち、キャビネット２１の内側を向く部分には、貫通孔９を設けていない。

　図９（ａ）の場合、貫通孔９が繋がる空間（マグネット２の外周面とヨーク３の側壁の間の空間と、振動板４の背面側の空間）は、磁性流体７によって振動板７の前面側の空間から区画されている。この空間の総容積は、比較的狭くなり、例えば振動板７の前面側の空間よりも容積が小さくなる。ここで、貫通孔９が繋がる空間の容積が大きい条件と、貫通孔９の面積が小さい条件とが、貫通孔９からの放出音の音質（高域の音質）が低下する条件となる場合がある。図９（ａ）の場合、貫通孔９が繋がる空間を比較的狭くできるため、貫通孔９をそれほど大きくしなくても、音質の確保することができる。なお、貫通孔９からの音を再生音とする場合に関して、高域再生の周波数限界は、数式１に示される放音孔（貫通孔９）の共振周波数ｆｈにより決まる。図１０には、最低共振周波数と音圧の関係を示す。ｆ_０は最低共振周波数を表す。

　数式１において、ｃは、音速を表す。Ｖｃは、放音孔が繋がる空間の容積を表す。Ｖｐは、放音孔の等価容積（開口端補正を含む）を表す。Ｓｎは、放音孔の等価断面積を表す。

　図９（ｂ）において、キャビネット２１の開口部２３は、スピーカ装置１０の振動板４側に設けられている。開口部２３は、キャビネット２１のうち、振動板４の前面が露出出する空間を区画する部分に設けられている。一方、ヨーク３に設けられた貫通孔９は、ヨーク３の側壁のうち、キャビネット２１の内側を向く部分に形成されている。そのため、貫通孔９を通過する音は、キャビネット２１の内側に放射される。また、貫通孔９は、ヨーク３の側面のみに設けられている。そのため、スピーカ装置１０を、クッション材２２を介して画像表示デバイスの背面に配置しても、貫通孔９が封止されることがなく、スピーカ装置１０の低音再生能力が阻害されることはない。このため、キャビネット２１の全体の厚みを小さくすることができる。

　なお、キャビネット２１は、モバイル情報端末の筐体の一部を兼ねているが、筐体とは別に構成されても構わない。

　また、クッション材２２は、具体的には、ゴムやウレタンなどのエラストマーや樹脂を用いることができる。クッション材２２は、その反撥力によってスピーカ装置１０をキャビネット２１に密着させる手段として用いているが、スピーカ装置１０をキャビネット２１に密着させるための力は、バネ端子などの電気接続手段を用いて与えても良い。

　（実施の形態７）
　図１１は、実施の形態７の画像表示装置２０３（映像音響機器の一例）である。具体的に、画像表示装置２０３は、ＰＣ又は薄型ＴＶなどである。図１１において、符号２０３は画像表示装置、符号２０２は画面、符号１０はスピーカ装置である。スピーカ装置１０は、実施の形態１～実施の形態５のスピーカ装置、および、これらから派生したスピーカ装置うちから選択される。複数のスピーカ装置では、それらのスピーカ装置を組み合わせてもよい。なお、スピーカ装置１０は、密閉型キャビネット、あるいはバスレフ型キャビネットとともに、画像表示装置２０３に取り付けられても良い。また、キャビネットを用いずに、そのまま開放型として画像表示装置２０３に取り付けられても良い。図１１では、計１６箇所にスピーカ装置１０を配置しているが、スピーカ装置１０は１個以上であれば、いくつでも構わない。１個であればモノラルとなるが、２個でステレオ、２個以上使えば（例えばラインアレイとして配置すれば）音場制御やＨＲＴＦ用のデバイスとしても使用可能となる。

　上述したスピーカ装置１０を画像表示装置２０３に搭載することで、画像表示装置のような搭載容積が限られた機器であっても、広帯域再生を安定的に可能とする。なお、スピーカ装置１０の搭載方向については、筐体に設けられる音孔に対し、振動板４を音孔側に向けても、貫通孔９を音孔側に向けても構わない。

　画像表示装置２０３は、画面２０２の周囲に設けられる外枠の幅をなるべく狭くしたデザインが多い。ここで、スピーカ装置１０の音孔を画像表示装置２０３の背面に設ける場合は、音質が低下する。そのため、音孔は、画像表示装置２０３の前面に設けることが望ましい。この場合は、狭い外枠にスピーカ装置１０を実装する必要がある。実施の形態１～５にも記載したように、従来例に比べて、薄型、スリム形状のスピーカ装置１０を実現可能であるから、画像表示装置２０３では、外枠の幅がさらに狭いデザインが可能となる。したがって、デザインと音質を両立した画像表示装置２０３を実現可能となる。

　（実施の形態８）
　図１２は、実施の形態７におけるスピーカ装置１０（車載スピーカ）の搭載図である。図１２において、符号２０４は自動車のドア、符号１０は実施の形態１～実施の形態５のスピーカ装置のうちから選択されるスピーカ装置である。なお、スピーカ装置１０は、密閉型キャビネット、あるいはバスレフ型キャビネットとともに自動車のドア２０４に取り付けられても良い。また、キャビネットを用いずに、そのまま開放型として自動車のドア２０４に取り付けられても良い。図１２では、３箇所にスピーカ装置１０を配置しているが、スピーカ装置１０は１個以上であれば、いくつでも構わない。また、図１２では自動車のドア２０４にスピーカ装置１０を取り付けた例を示すが、自動車のダッシュボードやピラー、シート、ヘッドレスト、天井など、ドア以外の位置にスピーカ装置１０を取り付けてもよい。また、電車やモノレール、リニアモーター、飛行機、船舶など、自動車以外の移動体にスピーカ装置１０を取り付けてもよい。

　従来、広帯域再生、特に低音を再生するには大型のスピーカが必要であった。本実施の形態の磁性流体７を用いたスピーカ装置１０は、小型でも低音を再生可能なスピーカを実現可能なため、従来と比べて小型、あるいは軽量なスピーカによって、従来と同じ音響特性を実現可能である。この結果、移動体全体の小型化、軽量化につながり、居住空間の増大による快適性の向上、あるいは車体の小型・軽量化による、燃費の向上が可能となる。

　なお、スピーカ装置１０の搭載方向については、自動車のドアなどの筐体に設けられる音孔に対し、振動板４を音孔側に向けても、貫通孔９を音孔側に向けても構わない。

　（実施の形態９）
　図１３は、実施の形態９におけるスピーカ装置１０の搭載図である。図１３において、符号２０５はインナーイヤーホン、符号２０６はインナーイヤーホンのコード、符号２０７はイヤーチップである。符号１０は、実施の形態１～実施の形態５のスピーカ装置のうちから選択されるスピーカ装置である。

　ところで、従来、インナーイヤーホンに用いられるようなスピーカ（レシーバ）は、装着感を向上させるために、口径が小さいスピーカ装置が求められる。小口径のスピーカ装置を実現するには、小さい穴あきマグネットが必要であった。しかし、このようなマグネットの製造は困難である。それに対して、上述のスピーカ装置をインナーホンに搭載することで、マグネットにより口径が制約されることがない。そのため、小型でありながら、これまでになく豊かな低音が再生できるインナーイヤーホンを提供可能である。なお、スピーカ装置１０の搭載方向については、インナーイヤーホンの筐体に設けられる音孔に対し、振動板４を音孔側に向けても、貫通孔９を音孔側に向けても構わない。

　また、図１２のイヤーチップ２０７は、密閉型のイヤーチップである。しかし、イヤーチップの傘の部分に通気孔を有し、耳穴内部からイヤーチップの通気孔を通じて外気が流通可能な開放型イヤーチップを用いてもよい。開放型イヤーチップを用いると、耳穴のムレを防止できる。

　また、本実施の形態９は、インナーイヤーホンであるが、ヘッドセットあるいはヘッドホンあるいは補聴器にスピーカ装置１０を適用しても構わない。

　本発明にかかるスピーカ装置は、薄型あるいはスリム形状でありながら広帯域を再生可能な能力を有し、かつ安定的に動作することが可能なため、単独で小型高音質スピーカ等として有用である。また、スピーカを搭載する各機器において、小型高音質化デバイス等として有用である。

１　　　プレート
２　　　マグネット
３　　　ヨーク
４　　　振動板
５　　　サスペンション（エッジ）
６　　　ボイスコイル
７　　　磁性流体
８　　　フレーム
９　　　貫通孔
１０　　スピーカ装置
１５　　連通用隙間
１１　　ボイスコイル引出線
１１０　ヨーク
１１１　マグネット
１１２　プレート
１１４　サスペンション（エッジ）
１１５　フレーム
１１６　ボイスコイル
１１７　磁性流体
２０１　モバイル情報端末装置
２０３　画像表示装置
２０４　自動車のドア
２０５　インナーイヤーホン

Claims (17)

1. 　スピーカ装置であって、
   　プレートと、前記プレートの片面に固定されて貫通孔を有しないマグネットと、前記マグネットの前記プレート側とは反対側の面に固定され、前記プレートの外周面との間に磁気ギャップを形成するヨークとを有する磁気回路と、
   　前記磁気ギャップに配置されるボイスコイルと、
   　前記ボイスコイルに直接的または間接的に固定された振動板と、
   　前記振動板を支持する支持部と、
   　前記プレートの外周面と前記ボイスコイルの内周面との間、又は、前記ボイスコイルの外周面と前記ヨークの内周面との間の少なくとも一方に配置された磁性流体とを備え、
   　前記振動板の背面と前記プレートの前面との間の背面側空間が、前記プレートの外周面と前記ボイスコイルの内周面との間の空間において前記ボイスコイルの周方向の少なくとも一部に形成された連通用隙間を通じて、当該スピーカ装置の外側空間に連通する、スピーカ装置。
2. 　前記ヨークには、前記マグネットが固定された領域より外側に貫通孔が形成され、
   　前記背面側空間は、前記連通用隙間及び前記ヨークの貫通孔を通じて、当該スピーカ装置の外側空間に連通することを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
3. 　前記プレートの外周面は、当該プレートの短手方向に対向する一対の長手側面と、当該プレートの長手方向に対向する一対の短手側面とを有し、
   　前記プレートの外周面と前記ボイスコイルの内周面との間の空間では、前記長手側面の外側に前記磁性流体が配置され、前記短手側面の少なくとも一部の外側に前記連通用隙間が形成されていることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
4. 　前記ボイスコイルの内周面は、前記長手側面に対向する部位よりも前記短手側面に対向する部位の方が、前記プレートの外周面から離れていることを特徴とする、請求項３に記載のスピーカ装置。
5. 　前記短手側面の一部には、外側へ突出する凸部が形成され、
   　前記プレートの外周面と前記ボイスコイルの内周面との間の空間では、前記凸部の先端面の外側に前記磁性流体が配置されていることを特徴とする、請求項３に記載のスピーカ装置。
6. 　前記プレートは、４角に切り欠きが形成された平面形状を有し、
   　前記プレートの外周面と前記ボイスコイルの内周面との間の空間では、前記切り欠きに前記連通用隙間が形成され、前記切り欠き以外の部位に前記磁性流体が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
7. 　前記支持部は、前記振動板を全周囲に亘って支持していることを特徴とする、請求項３に記載のスピーカ装置。
8. 　前記支持部は、それぞれが振動板を支持する複数の支持部材を備え、
   　前記ボイスコイルの外周面と前記ヨークの内周面との間では、前記ボイスコイルの周方向の全周に亘って前記磁性流体が配置されていることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
9. 　前記貫通孔は、前記ヨークの外周部側面に形成されていることを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
10. 　前記ボイスコイルからの引き出した配線が、前記貫通孔を通ることを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
11. 　前記ボイスコイルの形状は、円形、トラック形状、楕円形、および複数の直線部が連続する曲線によって結合された形状のうち、いずれかであることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ装置。
12. 　前記ボイルコイルの周方向において、前記ボイスコイルの内周面と前記プレートの外周面の距離が一定でないことを特徴とする、請求項１１に記載のスピーカ装置。
13. 　前記ヨークは、前記貫通孔を複数有し、
    　前記複数の貫通孔は、前記振動板の振動方向と平行な前記ボイスコイルの重心軸を中心とする仮想の円上に等角度間隔で配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のスピーカ装置。
14. 　請求項１に記載されたスピーカ装置を有する映像音響機器。
15. 　請求項１に記載されたスピーカ装置を有する携帯型情報処理装置。
16. 　請求項１に記載されたスピーカ装置を有する移動体。
17. 　請求項１に記載されたスピーカ装置を有するイヤーホン。

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