(57)【要約】【課題】本発明は、音響機器に搭載される高音域再生用のスピーカに関するものであり、高音域の再生帯域の広帯域化を図ることを目的とするものである。【解決手段】本発明のスピーカは、振動板３とセンターポール部１ｅとの間に空隙反発スペーサ５を配し、前記振動板３と空隙反発スペーサ５の空隙６を略等間隔の微小空隙とすることにより、空隙６の空気バネ圧を一定にして、前記振動板３の駆動時の変形を抑制することで、高音再生帯域の高帯域化を実現したものであり、高性能な高音域再生スピーカを提供できるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも内周下部にボイスコイルを取り付けたドーム状の振動板と、前記ボイスコイルが配置される磁気空隙を設けた磁気回路と、エッジを介して前記振動板の外周が接着結合されるとともに、前記磁気回路に結合されたフレームとからなるスピーカであって、前記振動板と前記磁気回路との空間に、前記ドーム形状の振動板と略等間隔の空隙を設けるように空隙反発スペーサを配置したスピーカ。
【請求項２】
ボイスコイルと磁気回路間に磁性流体を配置した請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
磁気回路が、センターポール部を有する下部プレートと、この下部プレートに結合された環状マグネットと、このマグネットに結合された環状の上部プレートとで形成される請求項１に記載のスピーカ。
【請求項４】
空隙反発スペーサをセンターポール部上に装着した請求項３に記載のスピーカ。
【請求項５】
空隙反発スペーサの下部に凸部または凹部を設け、センターポール部に設けた凹部または凸部へ嵌め込む構成とした請求項４に記載のスピーカ。
【請求項６】
磁気回路が、ヨークと、このヨーク上に結合された円筒状のマグネットと、このマグネット上に結合された上部プレートとで形成される請求項１に記載のスピーカ。
【請求項７】
空隙反発スペーサを上部プレート上に装着した請求項６に記載のスピーカ。
【請求項８】
空隙反発スペーサの下部に凸部または凹部を設け、上部プレートに設けた凹部または凸部へ嵌め込む構成とした請求項７に記載のスピーカ。
【請求項９】
空隙反発スペーサを上部プレートと一体に形成した請求項６に記載のスピーカ。
【請求項１０】
空隙反発スペーサを金属材料またはセラミック材料または樹脂材料のいずれかで構成し、振動板を金属材料または樹脂材料または布材料のいずれかで構成した請求項１から請求項９のいずれかに記載のスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種音響機器に使用されるスピーカに関するものであり、特に高音域再生に適したスピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年のオーディオ再生機器で、ＤＶＤやスーパーＣＤのようなソフトにおいては、高音域の記録帯域が１００ｋＨｚにも達するものが多くあり、オーディオ再生機器的には１００ｋＨｚまで充分に再生が可能になっている。そこで音響再生機器であるスピーカにおいても、できるだけ高音域再生帯域を広げる要望が高まっている。
【０００３】
従来の高音域再生用のスピーカを図５の側断面図により説明する。同図によると、１はセンターポール部１ｅを有する下部プレート１ａとその上に接着結合された環状のマグネット１ｂと、その上に重畳され接着結合された環状の上部プレート１ｃとで構成され、前記センターポール部１ｅの外周と上部プレート１ｃの内周間に磁気ギャップ１ｄを形成した磁気回路であり、２は前記上部プレート１ｃに接着結合されたフレームであり、３はドーム状のセンター部を有した振動板であり、この振動板３の外周はエッジ部３ａを介して前記フレーム２に接着結合されると共に、ドーム状の振動板３の下部３ｂには前記磁気ギャップ１ｄに嵌め込んだボイスコイル４の他端が接着結合されている。
【０００４】
以上のように高音域用のスピーカは構成されているが、主要部材である高音域再生用スピーカの振動板材料としては、アルミ、チタン等の金属材料、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＩ（ポリイミド）等の樹脂フィルム材料やシルク繊維、ポリエステル繊維で編まれゴムコートされた布材料が多く使用されている。
【０００５】
布材料に関しては、低歪み用として使用されることが多く、どちらかと言えば中〜高音域再生用として用いられ他の材料と多少目的を異とする。
【０００６】
なお、この出願の発明に関するスピーカの先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開平５−１６８０７９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
以上のように高音域再生用スピーカの振動板３に要求される、音速、高剛性、軽量、加工性、コスト等を加味した振動板材料としては前記３種の材料が多く使われている。
【０００８】
なお、音速を重視し高音域再生帯域を向上させたものに、ベリリウム材があるが、製造性等に問題があり一部の超高級オーディオにしか使用できないほど高価なもので一般的ではなかった。
【０００９】
ちなみに音速とは振動板材料の一ファクターを示すものであり、一般的に音速の数値が大きいほど高音域への帯域は広がりやすいとされている。
【００１０】
この従来の高音域再生用スピーカの音圧周波数特性を図６のａに示す。
【００１１】
なお、ｂは第２高調波歪、ｃは第３高調波歪を示す。
【００１２】
従来の高音域再生帯域を拡大する方法としては、前述のように振動板自体の音速、高剛性化、軽量化等振動板自体の物性値を改善することで改善を進めるか、駆動力であるボイスコイルとの接合を改善することが一般的な解決方法であった。
【００１３】
しかしながら、特殊工法を用いて振動板とボイスコイルを接合させる方法は、品質的に安定しないために一般的には、振動板材料の物性値改善で対応しているが、新規材料の開発には莫大な費用と日数が必要であり、現段階では前述の両方法ともコストの大幅アップという課題を有するものであった。
【００１４】
本発明は上記課題を解決して性能的に優れた高音域再生用スピーカを、製造工程を変化させることなく安価に提供を可能とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するために、本発明のスピーカは、少なくとも内周下部にボイスコイルを取り付けたドーム状の振動板と、前記ボイスコイルが配置される磁気空隙を設けた磁気回路と、エッジを介して前記振動板の外周が接着結合されるとともに、前記上部プレートに結合されたフレームとからなるスピーカであって、前記振動板と前記磁気回路との空間に、前記ドーム形状の振動板と略等間隔の空隙を設けるように空隙反発スペーサを配置した構成としたものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のスピーカは、スピーカのドーム状の振動板と磁気回路との間に空隙反発スペーサを配置することで、前記振動板と空隙反発スペーサとの間に略等間隔の空隙を設け、この等間隔の空隙により、振動板の上下振幅により発生する振動板固有のたわみが空隙によって均一に発生する空気バネにより押さえ込まれ、振動板のドーム形状部分を上下振幅のピストンモーションのまま振幅させ、高音域再生帯域を拡大させることができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の一実施の形態を図１（ａ）〜図４（ｃ）により説明する。なお、従来技術と同一部分には同一番号を付与して説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
本発明の一実施の形態を図１（ａ）〜図３（ｂ）により説明する。本実施の形態は主として請求項１〜請求項５および請求項１０に記載の発明について説明するものであり、図１（ａ）は本発明の一実施の形態における高音域再生用のスピーカの側断面図であり、図１（ｂ）は同要部であるＡで図示したドーム状の振動板と空隙反発スペーサの部分拡大図であり、図２は同音圧周波数特性図であり、図３（ａ）は同展開例の高音域再生用のスピーカの側断面図であり、図３（ｂ）は同他の展開例の高音域再生用のスピーカの側断面図である。
【００１９】
図１（ａ）、図１（ｂ）によると、１はセンターポール部１ｅを有する下部プレート１ａとその上に接着結合された環状のマグネット１ｂとその上に重畳され、接着結合された上部プレート１ｃとで構成され、前記センターポール部１ｅの外周と上部プレート１ｃの内周間に磁気ギャップ１ｄを形成した磁気回路であり、２は上部プレート１ｃに接着結合されたフレームであり、３はドーム状のセンター部を有した樹脂成形された振動板であり、この振動板３の外周はエッジ部３ａを介して前記フレーム２に接着結合されると共に、ドーム状の振動板３の下部３ｂには前記磁気ギャップ１ｄに嵌め込んだボイスコイル４の他端が接着結合されている。
【００２０】
５はセンターポール部１ｅ上に接着結合された樹脂成形により形成された空隙反発スペーサであり、前記振動板３の中央のドーム状部分と略等間隔の空隙６を有するように上部が球面状に形成されている。また、７は磁気ギャップ１ｄ間に塗布等により配置された磁性流体であり、これにより前記振動板３と空隙反発スペーサ５間の前記空隙６は略密閉状態となっている。
【００２１】
前記空隙６は前記振動板３の放音時の上下動の妨げとならない間隔である限り狭小であることが望ましいが、０．５〜２．０ｍｍ程度とするのが最適である。
【００２２】
上記実施の形態におけるスピーカの音圧周波数特性ｄを図２に示す。ｅは第２高調波歪、ｆは第３高調波歪を示す。図６の従来のスピーカの音圧周波数特性と比較した場合、より平坦な特性となり、再生帯域も拡大した上、周波数特性ならびに歪においても滑らかに改善され、高音域用のスピーカとして優れたものであることが確認された。
【００２３】
これは、空隙反発スペーサ５の装着によって前記空隙６を均一な狭い空間としたことにより、空隙６の空気バネ圧力が略均一となり、前記振動板３の駆動時の変形が抑制されたことによるものと考えられる。本実施の形態におけるスピーカを振動解析シュミレーションとレーザー振動モード解析機を用いて振動板３の振動モーションを解析した結果、振動板３のドーム頂点部での変異が従来品と比べて減少し、振動板自体が変形することなく、ピストンモーションにて振幅していることが確認された。
【００２４】
なお、前記空隙反発スペーサ５は空隙６の空気バネ圧力の均一性を阻害するような物でなければ材質を選ばないが、樹脂材でいえば比較的硬度があり耐熱性もあるポリカーボネートや液晶ポリマーが望ましく、金属材でいえば銅製のものが電流制御の面からも望ましいものである。また、セラミック材を使用する場合は、表面に微細な孔が空いていることが多いため、表面を封孔材等でコーティングすることが望ましい。
【００２５】
また、振動板３の材質であるが、自体が高剛性で変形の少ない金属製が良いのは当然であるが、樹脂成形品やフィルム成形品でも高剛性のものであれば充分効果を得ることはできる。
【００２６】
なお、布製の振動板のものは布自体の剛性が低いために、効果はあるものの金属製や樹脂製のものほどの大きな効果は期待できないが、このスピーカが使用される音響機器等の種別に応じて適宜選択されるべきである。
【００２７】
また、本実施の形態では磁気ギャップ１ｄ間に塗布等により磁性流体７を配置するものとしたが、これは密閉性の向上によって前記空間６の空気バネの圧力の抜けによる変動を抑制することを目的とするものであるので、スピーカ特性が満足できるものであれば磁性流体７の塗布を行なわないことも可能である。
【００２８】
以下、図３（ａ）および図３（ｂ）により本実施の形態の展開例について説明する。
【００２９】
（展開例１）
図３（ａ）は展開例のスピーカの側断面図であり、本実施の形態との相違点のみ説明すると、相違点はセンターポール部を有する下部プレート１ｆと空隙反発スペーサ５ａとの結合構成にあり、下部プレート１ｆのセンターポール部１ｇの上面に凹部１ｈを設け、空隙反発スペーサ５ａの下面に前記凹部１ｈに嵌め込まれる凸部５ｂを設ける構成としたものである。
【００３０】
この構成により、安定して前記空隙反発スペーサ５ａを前記センターポール部１ｇ部に固定することができ、前記空隙反発スペーサ５ａが偏芯して起こる空隙６の間隔の不均一さを起こさせることなく、また、空隙反発スペーサ５ａをセンターポール部１ｇに容易に固定できるものである。
【００３１】
なお、凸凹の構成は空隙反発スペーサ５ａ、センターポール部１ｇのどちら側に設けてもよく、数量、位置等は適宜設定することが可能である。
【００３２】
（展開例２）
図３（ｂ）は他の展開例のスピーカの側断面図であり、本実施の形態との相違点は、空隙反発スペーサ１ｊと下部プレート１ｉの構成にあり、下部プレート１ｉのセンターポール部を延伸して空隙反発スペーサ１ｊを一体に形成したものである。下部プレート１ｉは一般的には鉄などの磁性金属で形成されているので、切削、鍛造等既知の製造手段で容易に製造できるものである。
【００３３】
これにより、下部プレート１ｉと空隙反発スピーカ１ｊの装着時のズレ等を前述の展開例に較べ更に精度よく排除できるとともに、スピーカ製作時の工程及び部品点数を増やすことなくスピーカを製造することが可能となるものである。
【００３４】
（実施の形態２）
図４（ａ）は本発明のスピーカにおける他の実施の形態であり、図４（ｂ）は同展開例のスピーカの側断面図であり、図４（ｃ）は同他の展開例のスピーカの側断面図であり、主として請求項６〜請求項９について説明するものである。
【００３５】
実施の形態１が磁気回路を外磁型（マグネットを環状のものとしたもの）としたものであったが、本実施の形態は内磁型（マグネットを円柱状のものとしたもの）とした磁気回路であり、実施の形態１との相違点である磁気回路の構成を中心に説明する。実施の形態１と同一部分は同一番号を付し説明を省略する。
【００３６】
図４（ａ）によると、１０は内磁型の磁気回路であり、ヨーク１０ａと、このヨーク１０ａの内底中央に接着結合された円柱状のマグネット１０ｂと、このマグネット１０ｂ上に接着結合された円板状の上部プレート１０ｃで構成されている。なお、１０ｄは前記ヨーク１０ａの内側面と前記上部プレート１０ｃの外周側面との間に形成される磁気ギャップであり、ボイスコイル４の他端が配置されている。
【００３７】
１１は前記上部プレート１０ｃ上に接着結合された樹脂成形により形成された空隙反発スペーサであり、前記振動板３の中央のドーム状部分と略等間隔の空隙６を有するように上部が球面状に形成されている。
【００３８】
以上のように形成されたスピーカは、実施の形態１のスピーカと磁気回路の構成は異なるものの、前記振動板３と空隙反発スペーサ１１の関係は同様であり、本実施の形態のスピーカにおいても、高音域において広帯域のスピーカの提供を可能とするものである。
【００３９】
なお、前記空隙反発スペーサ１１および前記振動板３に用いられる材質は実施の形態１と同様であるので説明は省略する。
【００４０】
（展開例１）
図４（ｂ）は本実施の形態の展開例であり、本実施の形態との相違点は空隙反発スペーサと上部プレートの接着結合部分の構成にあり、実施の形態１の図３（ａ）の展開例１と対応するものである。
【００４１】
図４（ｂ）において本実施の形態との相違点のみ説明すると、相違点は上部プレート１０ｅの上面に凹部１０ｆを設け、空隙反発スペーサ１１ａの下面に前記凹部１０ｆに嵌め込まれる凸部１１ｂを設けたことである。
【００４２】
この構成により、安定して前記空隙反発スペーサ１１ａを前記上部プレート１０ｅに固定することができ、前記空隙反発スペーサ１１ａが偏芯して起こる空隙６の間隔の不均一さを起こさせることなく、また、空隙反発スペーサ１１ａを上部プレート１０ｅに容易に固定できるものである。なお、凸凹の構成は空隙反発スペーサ１１ａ、上部プレート１０ｅのどちら側に設けてもよく、数量、位置等は適宜設定することが可能である。
【００４３】
（展開例２）
図４（ｃ）は他の展開例のスピーカの側断面図であり、本実施の形態との相違点は、空隙反発スペーサと上部プレートの構成にあり、上部プレート１０ｇに空隙反発スペーサ１１ｆを一体に形成したものである。上部プレート１０ｇは一般的には鉄などの磁性金属で形成されているので、切削、鍛造等既知の製造手段で容易に製造できるものである。
【００４４】
これにより、上部プレート１０ｇと空隙反発スピーカ１１ｆの装着時のズレ等を前述の展開例に較べ更に精度よく排除できるとともに、スピーカ製作時の工程及び部品点数を増やすことなくスピーカを製造することが可能となるものである。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明によるスピーカは、振動板と空隙反発スペーサとの間に振動板形状と略均一な空隙を設けることにより、振動板固有のたわみが空隙によって均一に発生する空気バネにより押さえ込まれ、振動板のドーム形状部分をピストンモーションのまま振幅させることができ、再生帯域を拡大させた高音域用のスピーカの提供を可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（ａ）本発明スピーカの一実施の形態における側断面図、（ｂ）同要部拡大断面図
【図２】同音圧周波数特性図
【図３】（ａ）同展開例の側断面図、（ｂ）同他の展開例の側断面図
【図４】（ａ）同他の実施の形態におけるスピーカの側断面図、（ｂ）同展開例の側断面図、（ｃ）同他の展開例の側断面図
【図５】従来のスピーカの側断面図
【図６】同音圧周波数特性図
【符号の説明】
【００４７】
１  磁気回路
１ａ，１ｆ，１ｉ  下部プレート
１ｂ  環状マグネット
１ｃ  上部プレート
１ｄ  磁気ギャップ
１ｅ，１ｇ  センターポール部
１ｈ，１０ｆ  凹部
２  フレーム
３  振動板
４  ボイスコイル
５，５ａ，１ｊ  空隙反発スペーサ
５ｂ，１１ｂ  凸部
６  空隙
１０  磁気回路
１０ａ  ヨーク
１０ｂ  マグネット
１０ｃ，１０ｅ，１０ｇ  上部プレート
１０ｄ  磁気ギャップ
１１，１１ａ，１１ｆ  空隙反発スペーサ
【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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