(57)【要約】【課題】湾曲振動板と共に圧電フィルムを用いるスピーカにおいて、再生周波数帯域が拡大した、より高性能なスピーカを提供する。【解決手段】スピーカ１０は、一端側から他端側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成し、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムからなる振動板１と、入力された電気信号に応じて振動板を振動させるドライバユニット２と、振動板とドライバユニットとを収容する中空構造の筐体３とを少なくとも備える。振動板は、一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材１１が取り付けられたものとなっている。ドライバユニットは、振動板が面方向に沿って駆動するように形態保持材と共に振動板の一端側と当接して取り付けられたものとなっている。筐体は、一面に開口部を有し、この開口部の少なくとも一部を被覆するように振動板が配されたものとなっている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一端側から他端側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成し、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムからなる振動板と、
入力された電気信号に応じて駆動し前記振動板を振動させるドライバユニットと、
前記振動板と前記ドライバユニットとを収容する中空構造の筐体と、
を少なくとも備え、
前記筐体は、開口部を有し、
前記振動板は、一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材が取り付けられ、前記筐体の開口部の少なくとも一部を被覆するように配されており、
前記ドライバユニットは、前記振動板が前記形態保持材と共に振動板の一端側と当接して取り付けられていると共に、前記筐体にも固定して取り付けられている、
ことを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
前記ドライバユニットは、ムービングコイル方式もしくはムービングマグネット方式の電磁式アクチュエータであることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
前記ドライバユニットは、磁性流体を用いた電磁式アクチュエータであることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ。
【請求項４】
電気信号を分配して出力する分配手段をさらに備え、
前記圧電フィルムと前記ドライバユニットは、前記分配手段によって分配して出力された電気信号によってそれぞれ駆動するものであることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のスピーカ。
【請求項５】
前記分配手段は、電気信号の分配比率の調整が可能である特徴とする請求項４に記載のスピーカ。
【請求項６】
前記振動板の一端側に前記ドライバユニットが複数取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のスピーカ。
【請求項７】
一端側から他端側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成し、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムからなる振動板と、
入力された電気信号に応じて駆動し前記振動板を振動させるドライバユニットと、
を備え、
前記振動板は、一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材が取り付けられており、
前記ドライバユニットは、前記振動板が前記形態保持材と共に振動板の一端側と当接して取り付けられている、
ことを特徴とするスピーカユニット。
【請求項８】
一端側から他端側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成し、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムからなり、一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材が取り付けられている、
ことを特徴とする振動板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、湾曲振動板を用いた複合型スピーカに係り、詳しくは、難聴者が補聴器をつけることなく健聴者と共に聞き取ることができ、かつ、再生周波数帯域が拡大した、より高性能な複合型湾曲振動板スピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、加齢が原因とする老人性難聴や、外耳や中耳、内耳、蝸牛神経等に障害を有する器質性難聴、ストレスを要因とした機能性難聴、といった聴覚障害者が増えてきており、国内の難聴者の数は２，０００万人ともいわれている。難聴の場合、音が聞こえなくなるだけでなく、聞こえた音であっても鮮明に聞き分けることが難しくなり、会話の内容がよくわかっていないのに返事をしてしまって相手に誤解を与えたり、途中で何度も聞き返すことで会話が弾まなくなってしまったりすることがある。
【０００３】
そのため、難聴が原因でスムーズなコミュニケーションができなくなり、知らず知らずのうちに話をするのが億劫になって人と会う機会が減ったり、外出しないで家に引きこもりがちになったりという現象が起き、社会からの孤立・疎外という問題が起きるおそれがあると言われている。
【０００４】
このような難聴の不便さを軽減する手段として、一般的に補聴器の使用がある。また、テレビを視聴する場合には、テレビのイヤホンジャックに接続して音声をＦＭ電波で飛ばし、これを手持ちのＦＭラジオで受信してテレビの音声を取得するＦＭトランスミッタがある。
【０００５】
ところが補聴器は、「わずらわしい」「装着が恥ずかしい」といった理由であまり好んで使われておらず、仕方なく使っている場合が多い。また、補聴器には雑音も拾ってしまうものも少なくなく、却ってストレスが大きいものとなってしまう場合がある。
一方、ＦＭトランスミッタを用いる場合、ＦＭトランスミッタを準備し、テレビを視聴するたびにＦＭトランスミッタを設置しなければならないといった煩わしさがある。また、ＦＭトランスミッタをイヤホンジャックに接続することで音声の出力先が切り替り、難聴者と健聴者とが共に不自由なくテレビを視聴することができないという問題がある。
【０００６】
そこで、難聴者が聞き取ることができる音声を発生するスピーカとして、中空構造の筐体と、筐体に収容したドライブユニットと、筐体の表面に配された湾曲振動板を具備し、ドライブユニットの振動を湾曲振動板の端縁部へ伝えて放音するようにしたスピーカが出願人によって提案されている（たとえば、特許文献１，２を参照）。
【０００７】
このような湾曲振動板を用いたスピーカ（以下、単に「湾曲振動板スピーカ」という。）は、健聴者は勿論のこと、全てではないが難聴者も補聴器をつけることなく聞き取ることのできる放音を成し得るものとして知られている。さらに、特許文献１，２に記載された発明に係る湾曲振動板スピーカは、その後の実証実験において遠くでも明瞭に聞き取れることが確認できている。
【０００８】
この湾曲振動板スピーカは、基本的性能が実用に耐え得るレベルにあり、製造可能なレベルであることが確認されているが、更なる高性能化が求められている。つまり、機能向上を果たし、信頼性を増し、製作工数が低減する構造と方法が求められている。特に、再生周波数帯域の拡大、とりわけ５〜６ＫＨｚ以上の高音帯域（以下、「高域」という。）再生性能の向上が求められている。
【０００９】
すなわち、湾曲振動板スピーカは、一般的に湾曲振動板をムービングコイル、いわゆるボイスコイルにて駆動し、発音せしめる手法である。この手法に於いて高域側の再生能力を増すには、振動系の重量軽減、並びに駆動系の能力向上が必要である。つまり、世間一般に言われているパワーアップが必要である。
【００１０】
しかしながら、高域側の再生能力を増すには、振動系の中心部品であるところの湾曲振動板の軽量化を果たさねばならないが、現状でも湾曲振動板の軽量化は、限界に近く、更なる軽量化は、湾曲振動板自体の形態保持が困難となり、振動板としての体を成さなくなるおそれがある。
【００１１】
また、駆動系のパワーアップは、アンプの出力能力に見合ったボイスコイルの耐入力性、及びボイスコイル駆動用の磁気回路の大型化等の対応が必要となるが、これらの対応は安易に行えない欠点を有していることが知られている。特に、磁気回路の大型化は、コストアップ要因が大きく、更に筐体構造にも影響を及ぼし、設計の大幅見直し、或いは再設計をしなければならない。
【００１２】
そこで、高域側の再生能力を増すために、ポリフッ化ビニリデン（Polyvinylidene fluoride）フィルム（以下、「ＰＶＤＦフィルム」という。）に代表される圧電フィルムを湾曲振動板として用いて、湾曲する圧電フィルムに設けられた電極に電気信号を印加して駆動すると共に、この圧電フィルムの一端側を駆動することで、再生周波数帯域を拡大させるようにしたスピーカが提案されている（たとえば、特許文献３，４を参照）。
【００１３】
すなわち、圧電フィルムは電圧を加えると一方向に伸縮（振動）する圧電効果を有する。ゆえに、この圧電フィルムをスピーカとして用いる場合、圧電フィルムの表裏面に導電材をコートした後、その外周部の表裏面に銅ペースト等を塗布して硬化させてなる電極を設け、この電極にオーディオ信号（電気信号）を引加して圧電フィルムを発音せしめることで、高域側の音の再生に寄与するものとなる。一方、圧電フィルムの一端側を駆動することで、低域側の音の再生に寄与するものとなる。
【００１４】
しかしながら、特許文献３に記載された発明では、ＰＶＤＦフィルムの一部を高音駆動用の導体を形成し、ＰＶＤＦフィルムにおける導体形成部分を振動板として用いる構造となっている。ゆえに、ＰＶＤＦの最大の特徴である大面積で高域を出す機能が失われてしまうものと思料される。
また、この高音駆動用の導体は、鍍金、蒸着、導電性塗料の塗布、貼着などによって形成するものとされている。ゆえに、ＰＶＤＦフィルムと導体の曲率がうまくマッチしない場合、所望の曲率を与えることが困難になり、ＰＶＤＦフィルムにシワや歪みを生じさせてしまうおそれがあるものと思料される。
しかも、ＰＶＤＦフィルムの中央に高音駆動用の導体を形成しているため、この導体に音声信号を供給するリード線の構造が複雑となり、コストアップの要因を含んでいるものと思料される。
【００１５】
また、ＰＶＤＦフィルムは、一般的に厚さが８０μｍ程度であって、形状を保つためには極めて脆弱なシート体であるが、特許文献３に記載された発明に係る圧電高分子フィルムは、湾曲形状を維持すると共に、端部を曲折したものとなっている。ゆえに、圧電高分子フィルムとしてある程度の材料厚みを必要とし、必然的に振動板が重くなり、振動効率が劣る構造になってしまうものと思料される。
さらに、特許文献３に記載された発明では、曲折した端部に動電駆動用の駆動線輪（平コイル）が配置されたものとなっている。ゆえに、駆動線輪の占積率が落ちる（低い）ため、磁気効率が極めて低く実用性に乏しいものと思料される。
【００１６】
一方、特許文献４に記載された発明では、全面を覆うように一対の電極が形成された圧電フィルムの端部を曲折して平面を形成するものとなっている。しかしながら、平面は圧電フィルムを熱成形しなければ形成することが出来ず、熱成形の際に、圧電フィルムの圧電効果を損なうおそれがあるものと思料される。
また、特許文献４に記載された発明は、圧電フィルムを曲折して形成した平面に渦巻きコイル状の導電パターン（平コイル）を印刷等をすることで一体化している。ゆえに、特許文献３に記載された発明と同様に、導電部の占積率が落ちる（低い）ため、磁気効率が極めて低く実用性に乏しいものと思料される。
さらに、特許文献４に記載された発明は、導電部が圧電フィルムの表面に直接設けられたものとなっている。ゆえに、導電部への信号供給に伴う振動の際、振動が激しいと導電部の発熱が圧電フィルムを侵すことになるため、発熱を抑えつつの駆動となり、極めて低いレベルでの発音しか達成し得ないものと思料される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１７】
【特許文献１】特許第５６６８２３３号公報
【特許文献２】特開２０１６−１４００６０号公報
【特許文献３】特開昭６３−１７６０９８号公報
【特許文献４】特開２００３−２５９４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、かかる従来の要求の解決に応じてなされたものであり、湾曲振動板を用いた複合型スピーカにおいて、一枚の振動板で高音から低音までの広域にわたる再生周波数帯域の更なる機能向上を果たし、難聴者並びに健聴者に対しても、不足の無い性能を有するより高性能、且つ、高品質な湾曲振動板を用いたスピーカを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係るスピーカは、  一端側から他端側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成し、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムからなる振動板と、入力された電気信号に応じて駆動し前記振動板を振動させるドライバユニットと、前記振動板と前記ドライバユニットとを収容する中空構造の筐体と、を少なくとも備え、前記筐体は、開口部を有し、前記振動板は、一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材が取り付けられ、前記筐体の開口部の少なくとも一部を被覆するように配されており、前記ドライバユニットは、前記振動板が前記形態保持材と共に振動板の一端側と当接して取り付けられていると共に、前記筐体にも固定して取り付けられている、ことを特徴とする。
【００２０】
また、本発明に係るスピーカにおいて、ドライバユニットは、ムービングコイル方式もしくはムービングマグネット方式の電磁式アクチュエータとすることができ、さらに、この電磁式アクチュエータは、磁気ギャップ内に磁性流体を注入してなるものとすると望ましい。
【００２１】
さらに、本発明に係るスピーカにおいて、振動板の一端側にドライバユニットが複数取り付けられているものとしても良い。
【００２２】
また、本発明に係るスピーカにおいては、電気信号を分配して出力する分配手段をさらに備え、前記圧電フィルムと前記振動板とが、前記分配手段によって分配して出力された電気信号によってそれぞれ駆動するものとなっている。この際、分配手段は、電気信号の分配比率の調整が可能であるものとしても良い。
【００２３】
また、本発明に係るスピーカユニットは、一端側から他端側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成し、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムからなる振動板と、入力された電気信号に応じて駆動し前記振動板を振動させるドライバユニットとを備え、前記振動板は、一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材が取り付けられており、前記ドライバユニットは、前記振動板が前記形態保持材と共に振動板の一端側と当接して取り付けられていることを特徴とする。すなわち、本発明に係るスピーカユニットは、上述したスピーカにおける筐体に収容されたものである。
【００２４】
また、本発明に係る振動板は、一端側から他端側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成し、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムからなり、一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材が取り付けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明に係るスピーカは、一端側から他端側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成し、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムを、ドライバユニットに入力された電気信号に応じて振動させる振動板として用いたものとなっている。ゆえに、ドライバユニットによって圧電フィルムからなる振動板を面方向に沿って駆動するように振動させることで低域側の再生を行うと共に、振動板である圧電フィルム自身の振動によって高域側の再生能力を増して鮮明な放音をすることができるものとなっている。
【００２６】
また、本発明に係るスピーカは、圧電フィルムからなる振動板の一端側にドライバユニットが当接して取り付けられたものとなっている。ゆえに、ドライバユニットに入力された電気信号の電気エネルギーから変換された運動エネルギーを効率良く圧電フィルムからなる振動板へ伝達することが出来るものとなっている。
【００２７】
しかも、本発明に係るスピーカは、圧電フィルムからなる振動板の一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材が取り付けられたものとなっている。ゆえに、圧電フィルムの一端側にドライブユニットを当接して振動させても、形状を保つためには極めて脆弱なシート体である圧電フィルムが変形や破損等してしまうことが抑制され、振動板を面方向に沿って駆動することが出来るものとなっている。
【００２８】
したがって、鮮明な放音によって難聴者と健聴者の双方が不自由なく聞き取ることがでると共に、再生周波数帯域が拡大し、かつ、構造が簡易で、より高性能な複合型湾曲振動板スピーカを提供することができる。
しかも、本発明に係るスピーカは、健聴者と難聴者が同じ音声を同時に聞くような場合においても、健聴者にうるささを感じさせないで難聴者が聞き易いものとすることができるものとなっている。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係るスピーカを示す斜視図である。
【図２】図１に示すスピーカの正面中央縦断面図である。
【図３】本発明に係るスピーカユニットを示す斜視図である。
【図４】図３に示す本スピーカユニットの側面図である。
【図５】図４において一点鎖線で囲んだＡ部分を示す拡大図である。
【図６】本発明に係るスピーカに用いる振動伝達ジョイント（挟持具）を示す、（Ａ）正面図、（Ｂ）側面図である。
【図７】図６に示す振動伝達ジョイントを構成する振動板ジョイント（保持部材）を示す正面図である。
【図８】図６に示す振動伝達ジョイントを構成するボイスコイルジョイント（被着部材）を示す平面図である。
【図９】図６に示す振動伝達ジョイントを構成するジョイントクサビ（係止部材）を示す側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
次に、本発明の実施の形態の一例を説明する。
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるため技術的に種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
【００３１】
図１及び図２に示すように、本実施の形態のスピーカ１０は、難聴者と健聴者とが共に聞き取ることができるものであり、振動板１と、ドライバユニット２と、筐体３とを少なくとも備えることにより構成されている。
【００３２】
振動板１は、図２に示すように、一端１ａ側から対向する他端１ｂ側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成する板状部材であって、筐体３の開口部３９の少なくとも一部を被覆するように配されている。
この湾曲した振動板（以下、「湾曲振動板」という。）１は、側面（断面）視して弓形に湾曲する柔軟なものであって、入力された電気信号に応じて振動する圧電フィルムからなる。
【００３３】
すなわち、湾曲振動板１は圧電フィルムを所望の寸法をした短冊状に切断し、この短冊状の圧電フィルムを湾曲させて振動板として用いる。湾曲振動板１としては、たとえば、圧電機能を有すＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）フィルムを挙げることができる。
【００３４】
このＰＶＤＦフィルムは、広域再生能力に有意であるものの、従来技術で述べたように低域再生能力が不足気味となることから大型化しなければならない（圧電フィルムの面積を低域再生に見合った面積に増やさねばならない）。しかしながら、本実施の形態では、湾曲振動板１における一端１ａ側が、ドライバユニット２に当接して取り付けられるものとなっている。ゆえに、大型化せずに再生周波数帯域の低域側をより容易に再生し易い構造となっている。
【００３５】
この湾曲振動板１は、たとえば、外形寸法として、長さ２９７ｍｍ×巾２１０ｍｍ（Ａ４判サイズと称される寸法）で、厚さは４０〜８０μｍをしたＰＶＤＦフィルムを用いるものとすることができる。また、ＰＶＤＦフィルムに通電機能を付加せんがため、ＰＶＤＦフィルムの表裏面に有機導電ポリマー（以下、「ＰＥＤＯＴ」という。）をコートし、ＰＶＤＦフィルムの表裏面上各々に極めて薄い導電層を得る。
【００３６】
導電層においては、アルミニウムや銅等を蒸着してなる、金属製導電層を有したＰＶＤＦ等もある。このような金属製導電層を有したＰＶＤＦを発音せしめ、難聴者、健聴者を対象に試聴を行うと、ピーキーな（キンキンとした）音色となることや、共振音がかなり高いものとなってしまうおそれがある。ところが、ＰＥＤＯＴ製導電層を有するＰＶＤＦ製振動板の場合、ピーキー音が発生せず、好ましい音質に改善されることが判明した。ゆえに、湾曲振動板１は、金属製導電層を有するＰＶＤＦでも良いが、安定した音質の点からは、ＰＥＤＯＴ製導電層を有するＰＶＤＦを用いることが望ましい。
【００３７】
また、湾曲振動板１には、ＰＥＤＯＴ導電層に電気信号を引加するための入力端子１２が必要となるため、ＰＶＤＦフィルム表裏面の外縁部全周に、所望巾寸法（たとえば、巾約６ｍｍ）にて入力端子１２装着用の電極を設ける。電極は、たとえば、銀ペーストと称されている導電性接着剤（導電ペースト）を用いて、スクリーン印刷法にて設けることができる。ＰＶＤＦフィルムの表面の電極が＋側とすると、裏面の電極は−側となる。湾曲振動板１は、ＰＥＤＯＴ導電層が若干暗黒色を帯びた透明層を有するものとなる。
【００３８】
この湾曲振動板１は、圧電フィルム及びその表裏面の電極層が透明であるものとすると、従来のスピーカシステムに比して大いに異なる（好）印象を与える構造となり、向こう側（背後面側）が透けて見ることが出来るインテリア的要素を兼ね備える効果を有するものなるので望ましい。
【００３９】
湾曲振動板１は、電極が導通性能を発揮する硬化状態にせしめた後、表裏面全面を覆うように所望厚さ（たとえば、１０数μｍ）の保護フィルムをラミネートする。保護フィルムのラミネート後、フィルム端部所定位置に２個（＋側と−側）の入力端子１２をカシメにて装着固定する。この際、各々のカシメ部（足）が保護フィルムを貫通して反対側の電極に触れるとショート状態となるので、導電ペーストの印刷パターンを工夫し、夫々の入力端子１２のカシメ部を所定の位置に装着することにより、＋端子は＋側、−端子は−側と、片方の電極にのみ接続する配線パターン構造となるようにする。
【００４０】
このように、湾曲振動板１は、圧電フィルムの表面を略全面的に利用するものであるので、ＰＶＤＦの最大の特徴である大面積で高域を出す機能を十分に発揮することが出来る。ゆえに、湾曲振動板１とは、圧電機能を有するＰＶＤＦなどの圧電フィルムの表裏面に有機導電ポリマーをコートして極めて薄い導電層を得ることが好ましく、その外縁部全周に入力端子１２装着用の電極を設け、一端１ａ側から対向する他端１ｂ側へ向かうにしたがって湾曲する曲面部を形成してなるものが好ましい。
【００４１】
また、湾曲振動板１は、一面側もしくは他面側の任意の個所に形態保持材１１が取り付けられたものとなっている。この形態保持材１１は、ドライバユニット２による振動によって湾曲振動板１の形態（形状）が崩れないように補強するものであって、たとえば、湾曲振動板１の周囲や、長手方向もしくは短手方向の中心部に取り付けるものとすることが出来る。また、形態保持材１１は、湾曲振動板１に対して斜めに取り付けるものとしても良い。すなわち、湾曲振動板１は、平たい薄厚のフィルム（シート）部材であっても、形態保持材１１によって強度が増し、湾曲する曲面部を有するように形状維持が図れると共に、柔軟性を有して張りのある性質を備えたものとなっている。ゆえに、圧電フィルムの材料厚みを厚くする必要がなく、振動効率の低減をもたらすことがない。
【００４２】
しかも、湾曲振動板１は、ドライバユニット２による振動が形態保持材１１を介して全体的に伝わるものとなっている。ゆえに、ドライバユニット２が当接して取り付けられた一端１ａ側を振動させても、形態保持材１１によって湾曲振動板１の変形や破損が防止されるものとなっている。
【００４３】
すなわち、スピーカ用振動板として用いられるＰＶＤＦフィルムは、一般的に厚さが４０μｍ〜８０μｍ程度と非常に薄く、更に、該表面に導電材や絶縁保護シート等をコーティング、ラミネートしても、その厚さは僅かである。そのため、このようなＰＶＤＦフィルムを湾曲させた場合、基本的にＰＶＤＦフィルム自体で所望の湾曲形状を保つことは、極めて困難であると言わざるを得ない。
【００４４】
そこで、本発明では、圧電フィルムからなる湾曲振動板１の周囲（側端部表面）に形態保持材１１を取り付けることで、湾曲振動板１自体が湾曲状態を保つ構造としたものである。
具体的に説明すると、横２１０ｍｍ×縦２９７ｍｍ×厚さ８０μｍの大きさをしたＰＶＤＦフィルムにおいて、密度が１．７５〜１．９８であるとすると、その重量は８．７３ｇ〜９．９ｇであり、そのままでは所望の湾曲状態を保持する強度は有しない。このようなＰＶＤＦフィルムが所望の湾曲状態を保持し、尚且つ、振動板として異常音（ビリ、鳴き）を発しないものとするには、概ね０．３ｍｍ程度の厚さが必要となる。
【００４５】
しかしながら、湾曲振動板としての基材を厚くすると言うことは、基本的に振動板の重量を増やすことに他ならず、該重量が増えると言うことは、駆動アクチュエータの駆動力を増さねばならないこと明白である。ところが、アクチュエータの大型化は、コストアップ要因を含む大きな欠点を有している。
【００４６】
従って、ＰＶＤＦフィルムを湾曲させて振動板して用いる場合、必要最低限の湾曲状態を保持する構造がＰＶＤＦの能力を最大限に引き出すことは明白であり、低域再生用のアクチュエータの小型化にも極めて有効な手段となる。すなわち、本実施の形態のようにＰＶＤＦフィルムの側端部表面に、湾曲状態を維持するに必要最低限の幅と厚さを有した形態保持材を装着することで、ＰＶＤＦの機能を充分発揮せしめ、尚且つ、低域再生の機能をも大いに増大せしめる構造とすることができる。
【００４７】
ちなみに、湾曲振動板としてＰＶＤＦ以外の他の材料を用いて試してみたところ、コーン振動板において一般的に用いられるポリプロピレンシートを用いた場合、横２１０ｍｍ×縦２９７ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの大きさとすると、密度が０．９０〜０．９１であるので、振動板の重量は１６．８ｇ〜１７．０ｇと非常に重たいものとなってしまう。しかも、厚さ０．３ｍｍでは湾曲状態を維持するには強度不足であることが判明した。
【００４８】
また、アクリルシートを用いた場合、横２１０ｍｍ×縦２９７ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの大きさとすると、密度が１．２１〜１．２８であるので、振動板の重量は２２．６ｇ〜２４．０ｇとなり、やはり非常に重たいものとなってしまう。さらに、ポリカーボネートシートを用いた場合、横２１０ｍｍ×縦２９７ｍｍ×厚さ０．３ｍｍの大きさとすると、密度が１．２であるので、振動板の重量は２２．５ｇとなり、やはり非常に重たいものとなってしまう。
ゆえに、湾曲振動板１としては、ＰＶＤＦフィルムを用いた圧電フィルムが、より一層望ましい。
【００４９】
このような湾曲振動板１の側端部表面に取り付ける形態保持材１１としては、ドライバユニット２による振動によって変形しない形状保持力を有し、できるだけ軽量な部材が好ましい。具体的には、たとえば、軽量なバルサ材等の木製、又はポリプロピレンやカーボン等の合成樹脂製、もしくはチタンの様な軽量で強靭な金属性の板状部材とすることが出来る。
【００５０】
さらに、湾曲振動板１は、圧電フィルムの表面にコイルを成形する必要がないので、その端部を曲折する必要がなく、圧電フィルムの圧電効果を損なうおそれがないと共に、コイルへの信号供給に伴う振動において、圧電フィルムが発熱してしまうおそれもない。ゆえに、湾曲振動板１の面方向に沿った駆動を抑える必要がなく、高いレベルでの発音が達成されるものとなる。
【００５１】
ドライバユニット２は、入力（印加）された電気信号（音声信号）に応じて駆動し、湾曲振動板１を振動させるアクチュエータである。ドライバユニット２は、湾曲振動板１が面方向に沿って駆動するように、湾曲振動板１の端面部（一端１ａ）と当接して形態保持材１１と共に取り付けられている。すなわち、ドライバユニット２は、湾曲振動板１の端面部に対して振動を加えるように、当該端面部に接続して取り付けられている。さらに、ドライバユニット２は、筐体３にも固定して取り付けられたものとなっている。
【００５２】
なお、湾曲振動板１がドライバユニット２によって駆動される面方向とは、湾曲振動板１の表面上での拡がり方向、すなわち、湾曲振動板１の曲面部が拡がる一端１ａ側から対向する他端１ｂ側（もしくは他端１ｂ側から対向する一端１ａ側）へ向かうにしたがって湾曲する方向をいう。この面方向は、上述したように湾曲振動板１を側面（断面）視して弓形に湾曲するものとなっている。
【００５３】
ここで、大音量を発生させるためには、大きな振動板や大きな電力を必要とするが、湾曲振動板１に対してドライバユニット２より大きな力（振動）を付与することによっても達成することができる。このようなドライバユニット２としては、たとえば、ムービングコイル方式もしくはムービングマグネット方式の電磁式アクチュエータを挙げることができる。これらのドライバユニット２は、コイルの占積率が高いゆえ、磁気効率が高いものとなっている。ゆえに、音量が高く鮮明な放音が期待できる。
【００５４】
ムービングコイル方式のアクチュエータは、湾曲振動板１を駆動する際のストロークが大きく、広い周波数帯域（音域）が得られる点で設計上有利である。このムービングコイル方式のアクチュエータは、ボイスコイル２１と磁気回路とから構成され、磁気回路が構成する磁気ギャップ中にボイスコイル２１を挿入配置する。
【００５５】
ボイスコイル２１は、円筒状をしたコイルボビンの外周端部に、所望径のコイル線材を所望のターン数にて巻き付けることにより構成される。そして、このボイスコイル２１に電気信号等を印加することで印加信号に伴った振動を起し、ボイスコイル２１と接続された湾曲振動板１に振動を伝達して駆動するものとなっている。
【００５６】
すなわち、ボイスコイル２１の一端は磁気回路（磁界）の中に収まっており、他端は湾曲振動板１に直結されていることから、入力された電気信号がボイスコイル２１を動かし、その動きが湾曲振動板１に伝わって音響エネルギー（音）に変換されるものとなる。
【００５７】
なお、ボイスコイル２１の磁気ギャップ内での中心位置保持のため、従来はダンパーと称されるサスペンションをボイスコイル２１の外周部に設けることが知られている。
ところが、本発明では、更に磁気ギャップ内に磁性流体を注入し、磁気ギャップ内におけるボイスコイル２１の中心位置保持機能をより一層向上せしめ、尚且つ、磁性流体の有効機能であるところの磁気効率の向上、並びに、ボイスコイルの放熱効果を計っている。従って、従来例の平コイル形態のボイスコイル及び磁気回路を用いた駆動方法より、遥かに磁気効率が良く、尚且つ且つ、こなれた技術を用いているため、極めて組み立てやすく、且つ、安定した性能を提供可能な構造となっている。
【００５８】
このドライバユニット２によって電気信号のエネルギーがマグネット（ポールピース）の往復動としての運動エネルギーに変換され、この運動エネルギーが振動板駆動部を介して湾曲振動板１の面方向に沿った振動を加えて、音声を発生させることができる。
【００５９】
なお、電気信号は、発生させる音に応じて図示せぬテレビやラジオ、オーディオプレイヤー、パーソナルコンピュータ、スマートフォンやタブレットなどのスマートデバイス、等より供給するアンプ駆動用の信号であり、通常のアンプを駆動するための電気信号と同じである。
【００６０】
このように本実施の形態では、図３及び図４に示すように、湾曲振動板１と、ドライバユニット２とを備えることによりスピーカユニット２０を構成したものとなっている。そして、このスピーカユニット２０は、図２に示すように、一面に開口部３９を有する中空構造の筐体３の内部に収容され、湾曲振動板１における他端１ｂ側が、筐体３の背板に設けられた振動板端部押さえ板３１に取り付けられることにより、スピーカ１０を構成するものとなっている。
【００６１】
筐体３の内部に収容されたスピーカユニット２０は、ドライバユニット２が筐体３に固定して取り付けられる。すなわち、ドライバユニット２は、湾曲振動板１の駆動時にマグネットの駆動による反作用を受けることとなるが、ドライバユニット２を筐体３に固定装着せしめることにより、湾曲振動板１の反作用による音を所望する好ましい音に調整すること、たとえば、筐体３を適度に響かせ、所望帯域の音圧をわずかに上げることが可能となる。
【００６２】
本スピーカ１０において、筐体３を構成する側板３２の内面には、補強用のリブ３７が設けられていると共に、左右の側面３２同士を結合する補強支柱３８が設けられ、筐体３の強度向上を図ったものとなっている。
【００６３】
図２においてリブ３７は、適宜間隔を有して並行に二つ設けられた略弧状の凸状体として示され、二つのリブ３７，３７の間に形成された溝部の中に、湾曲振動板１（圧電フィルム）に設けられた入力端子１２へ電気信号を印加するための駆動用リード線を這わせることが出来るものとなっている。また、二つのリブ３７，３７の間にリード線を這わせた後、溝の中にゴムパッキンを埋め込むものとしても良い。
なお、図示しないが、筐体３の背板の下方に、横長矩形をした隙間部を設けて湾曲振動板１の背面側の空間を開放状態として低音域が放音されるようにしても良い。
【００６４】
また、湾曲振動板１の端縁部（一端１ａ）は、上述したようにドライバユニット２の上部先端の振動板駆動部に当接して結合されている。ドライバユニット２の振動板駆動部に対する湾曲振動板１の取り付けは、湾曲振動板１の端面部がドライバユニット２の振動板駆動部に当接していれば斜めであっても放音されるので問題は無い。しかしながら、音量の減少を防ぐために湾曲振動板１の端面部がドライバユニット２の振動板駆動部に対して略直角に当接することが望ましく、このときに最大音量になる。
【００６５】
ドライバユニット２の振動板駆動部と、湾曲振動板１との結合は、両者が略直角に当接して結合されることとなるのであれば特に限定されない。ゆえに、たとえば、図５及び図６に示す挟持具（以下、「振動伝達ジョイント」という。）４を用いて振動板駆動部に湾曲振動板１の端縁部が当接して結合されるものとしても良い。
【００６６】
この振動伝達ジョイント４は、湾曲振動板１の一面側と他面側とを挟み込む構造を有し、ドライバユニット２の振動板駆動部からの振動を湾曲振動板１へ効率良く伝える振動伝達固定具である。この振動伝達ジョイント５は、湾曲振動板１の端縁部（一端１ａ）付近を挟み込みと共に、その挟み込む間隔の調節が可能な構造を有している。
【００６７】
振動伝達ジョイント４は、たとえば、保持部材（以下、「振動板ジョイント」と称する。）４１と、被着部材（以下、「ボイスコイルジョイント」と称する。）４２と、係止部材（以下、「ジョイントクサビ」と称する。）４３と、を備えることにより構成されている。
【００６８】
振動板ジョイント４１は、湾曲振動板１の一端に取り付けられる板状部材であって、図７に示すように、湾曲振動板１の端部を挟み込む一対の挟持部４１１，４１１と、この挟持部４１１の一部より延設された接続部４１２とを有する。この接続部４１２は、挟持部４１１によって挟み込まれる湾曲振動板１とは逆側に突出するように凸形に延設され、中央付近にジョイントクサビ４３を挿通するための孔部４１３を備えている。
【００６９】
この振動板ジョイント４１は、たとえば、金属製に比して軽量なカーボン等の耐熱性樹脂製とし、挟持部４１１と接続部４１２とを一体的に成形することが望ましい。具体的には、たとえば、世間一般でベーク板と称されるパルプ、或いは、平織り繊維にフェノール系の樹脂を含浸させてなる板状部材や、ガラエポ板と称される、ガラス繊維にエポキシ樹脂を浸み込ませ熱硬化処理を施した板状部材、により作製することができる。
【００７０】
図７において振動板ジョイント４１は、挟持部４１１の中央付近下端に接続部４１２が延設された横長縦短のＴ字状をし、挟持部４１１に等間隔で三つのネジ孔４１４を備えると共に、接続部４１２に円形をした孔部４１３を備えたものとして示されている。
【００７１】
ボイスコイルジョイント４２は、ドライバユニット２を構成するボイスコイルボビン２１の頂端部に取り付けられる蓋状部材であって、図８に示すように、ボイスコイルボビン（の先端側）２１の頂端部開口を覆う平面部４２１と、この平面部４２１の中央部に保持部４１の接続部４１２を挿通可能とする開口部４２２を有する。
【００７２】
また、平面部４２１は、振動板ジョイント４１の接続部４１２が挿通される側の一面とは反対の他面側に、僅かに径小となる突出部を形成することによって段差部４２３を備えている。この段差部４２３は、平面部４２１をボイスコイルボビン２１の頂端部に容易に取り付けることを可能とするガイドとして機能し、段差部４２３に接着剤を塗布することによってボイスコイルボビン２１の頂端部と固着されるものとなる。
【００７３】
ゆえに、ボイスコイルジョイント４２における平面部４２１の直径は取り付けるボイスコイルボビン２１の頂端部外径と略等しく、段差部４２３の直径はボイスコイルボビン２１の頂端部内径と略等しい（もしくは若干小さい）ものとなっている。
このようなボイスコイルジョイント４２も、振動板ジョイント４１と同様に、金属製に比して軽量な木製や合成樹脂製とすることが望ましく、たとえば、ガラスエポキシ樹脂により成形することができる。
【００７４】
なお、ドライバユニット２がムービングマグネット方式である場合、振動板駆動部がボイスコイルジョイント４２と同じ機能を有するものとなる。
図８においてボイスコイルジョイント４２は、円盤状をした平面部４２１の中央部に細長矩形状をした開口部４２２を備えると共に、周縁に小径の段差部４２３有するものとして示されている。
【００７５】
ジョイントクサビ４３は、振動板ジョイント４１をボイスコイルジョイント４２に固定する杆状体であって、図９に示すように、振動板ジョイント４１の孔部４１３への挿通が可能な導入領域αと、この孔部への挿通を抑制する係止領域βとを有する。この係止部βは、径方向へ変形可能な弾性を備えている木質杆や合成樹脂杆を用いると良い。
【００７６】
図９においてジョイントクサビ４３、一端側から他端側へ向かって徐々に径が大きくなる逆テーパ状をした円柱体として示されている。具体的には、ジョイントクサビ４３の一端側の径ｄ１は動板ジョイント４１の孔部４１３の直径よりも小さく、他端側の径ｄ２は孔部４１３の直径よりも大きいものとなっている。
【００７７】
このように構成された振動伝達ジョイント４は、まず、振動板ジョイント４１の挟持部４１１によって振動板１の一端１ａを挟み込んで、ネジ孔４１４へジョイントビス４４を挿入して固定した後、ボイスコイルジョイント４２の開口部４２２へ振動板ジョイント４１の接続部４１２を挿通する。次いで、この接続部４１２に設けられた孔部４１３内へ、ジョイントクサビ４３の小さい径をした一端側より導入領域α部分を挿通することで、ボイスコイルジョイント４２の平面部４２１の背面側においてジョイントクサビ４３を装着する。これにより、振動板ジョイント４１とボイスコイルジョイント４２とが緩み無き状態となるように固定することができる。
【００７８】
このように挟み込む間隔の調節が可能な構造を持つ振動伝達ジョイント４を用いることにより、湾曲振動板１の厚さが異なる場合でも締め付け具合を調整することで、適切な力でかつ確実に保持することが出来る。また、振動板駆動部と湾曲振動板１との接続部での伝達ロスを防ぎ、長年の使用においても振動板駆動部と湾曲振動板１との間に緩み等が発生せず初期のエネルギー伝達効率を持続することができる。
【００７９】
以上により湾曲振動板１は、ドライバユニット２の振動板駆動部に取り付けられた振動伝達ジョイント４と、筐体３の背板に設けられた振動板端部押さえ板３１とにより２点で保持され、湾曲振動板１は、筐体３の正面部から天面部にかけてアーチ状に架け渡され、開口部３９を覆うように配されたものとなる。
【００８０】
また、本スピーカ１０においては、図１及び図２に示すように、湾曲振動板１の両側縁部を振動板押さえ部材１５と押さえ部材受け１６とによって支持するものとしても良い。すなわち、通常の圧電フィルムの圧電効果によって引き起こされるフィルムの膨張及び収縮による振幅は極めて小さいため、その端部を固定あるいは半固定状態で音を出しても、ほとんど異常音とはならない。
【００８１】
しかしながら、本発明において圧電フィルムからなる湾曲振動板１をドライバユニット２によって振動させると、湾曲振動板１の振幅幅は極めて大きくなるため、湾曲振動板１の湾曲形状が崩れて筐体３に触れ、異常（ビリ）音を発生するおそれがある。そこで、ドライバユニット２による振動によっても振動湾曲振動板１が筐体３に触れることなく、所望の湾曲形状を保ちつつ振幅するように、湾曲振動板１の側縁部を振動板押さえ部材１５によって保持し、異常音の発生を防ぐようにすることが出来る。
【００８２】
振動板押さえ部材１５は、湾曲振動板１の側縁部と筐体３の側板３２との間に所望の隙間（たとえば、１．５ｍｍ）を設けつつ、湾曲振動板１を保持するものとしている。このように振動板押さえ部材１５を介して湾曲振動板１を保持することで、湾曲振動板１は自由に振動する反面、湾曲形状を所望の湾曲形状に保ちつつ振幅することが出来るものとなる。
【００８３】
この振動板押さえ部材１５には、軟質でかつ振動を伝えにくいクッション材を適用することができ、湾曲振動板１の側縁部と振動板押さえ部材１５とは密接したものとなっている。このような振動板押さえ部材１５としては、たとえば、発泡ウレタン樹脂やゴム、不織布等のような弾力性に富むシート材を挙げることができる。
【００８４】
なお、湾曲振動板１の側縁部を全体的に振動板押さえ部材１５によって保持するものとすると、ドライバユニット２による振動が抑制されて低域側の再生能力を低下して鮮明な放音をすることができないものとなってしまう。ゆえに、湾曲振動板１の側縁部の一部（たとえば、中央部付近において約２５ｍｍ〜３０ｍｍ）を振動板押さえ部材１５によって保持して、低域の音圧を得易くすることが望ましい。
【００８５】
また、スピーカ１０は、電気信号を分配して出力する分配手段を備え、この分配手段によって分配して出力された電気信号によって圧電フィルムからなる湾曲振動板１とドライバユニット２とをそれぞれ駆動するものとなっている。すなわち、同じ信号源の電気信号を分配して、圧電フィルム１とドライバユニット２とにそれぞれ出力するものである。
【００８６】
この分配手段は、電気信号の分配比率の調整（変動）が可能であるものとしても良い。すなわち、分配手段は圧電フィルム１とドライバユニット２に出力する電気信号のゲイン調整が可能なものとなっている。このようなスピーカ１０は、高域側の再生と低域側の再生を適宜調整し、聴者の好みに応じた放音が可能となる。
【００８７】
図１において、スピーカ１０にはスピーカバランスボリュームツマミ７が設けられたものとして示され、このスピーカバランスボリュームツマミ７は、電気信号のゲイン調整を可能とするものである。すなわち、スピーカバランスボリュームツマミ７を操作（回転）することで、そのレベル（回転量）に応じて抵抗値が変化することとなる可変抵抗などの抵抗素子によって電気信号の分配比率の調整を行うことが出来るものとなっている。ゆえに、スピーカバランスボリュームツマミ７を一方へ操作（回転）した場合は、ドライバユニット２の駆動による湾曲振動板１からの発音（低域側の再生）が強調され、スピーカバランスボリュームツマミ７を他方へ操作（回転）した場合は、圧電フィルム自身の振動による湾曲振動板１からの発音（高域側の再生）が強調されるものとなっている。
【００８８】
なお、符号５はマイク用ボリュームツマミであり、符号６はスピーカ用ボリュームツマミであり、符号８はスピーカ用ジャックであり、符号９はマイク用ジャックである。すなわち、一般的にマイク入力信号は、オーディオ入力信号よりゲインが低いため、独立したマイク用ゲイン向上回路を介し、マイク用ボリューム６によって音圧調整可能なものとなっている。
【００８９】
ゆえに、スピーカ１０においては、スピーカ用ジャック８より音楽信号を印加して発音させつつ、マイク用ジャック９より音声（マイク）信号を印加して発音可能なものとなっており、それぞれの音圧はマイク用ボリュームツマミ５もしくはスピーカ用ボリュームツマミ６によって調整することが出来るものとなっている。
【００９０】
また、スピーカ１０は、図示しないが、湾曲振動板１の一端側に、複数のドライバユニット２・・２が取り付けられているものとしても良い。
このようなスピーカ１０は、同一の湾曲振動板１の端面部を、複数のドライバユニット２・・２によって駆動することで、一つのドライバユニット２では上限のある音声エネルギーを増強し、音量が高く鮮明な放音をすることが期待できるものとなる。
【符号の説明】
【００９１】
１  湾曲振動板（ＰＶＤＦフィルム）、１ａ  一端、１ｂ  他端、２  ドライバユニット、３  筐体、４  振動伝達ジョイント（挟持具）、５  マイク用ボリュームツマミ、６  スピーカ用ボリュームツマミ、７  スピーカバランスボリュームツマミ、８  スピーカ用ジャック、９  マイク用ジャック、１０  スピーカ、１１  形態保持材、１２  入力端子、１５  振動板押さえ部材、１６  押さえ部材受け、２０  スピーカユニット、２１  ボイスコイルボビン、３１  振動板端部押さえ板、３２  側板、３７  側板リブ、３８  側板補強支柱、３９  開口部、４１  振動板ジョイント（保持部材）、４２  ボイスコイルジョイント（被着部材）、４３  ジョイントクサビ（係止部材）、４４  ジョイントビス、４１１  挟持部、４１２  接続部、４１３  孔部、４１４  ネジ孔、４２１  平面部、４２２  開口部、４２３  段差部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019110439.tif 000009
【図８】
2019110439.tif 000010
【図９】
2019110439.tif 000011