(57)【要約】【課題】  非常に高い高域再生限界周波数ｆｈを有し、かつ、ピークディップのない優れた周波数特性を有する超高域再生スピーカーを提供すること。【解決手段】  本発明のスピーカーは、振動板と、振動板を駆動するボイスコイルと、ボイスコイルと交差する磁界を形成する磁気回路とを有する。この振動板のボイスコイルとの接合部分は、実質的に平坦部分を含まない形状を有する。好ましくは、振動板はコーン−ドーム形状を有し、コーン側の半頂角が１０°以上であり、ドーム側の半頂角が２７°以上である。好ましくは、ボイスコイルはボビンレスボイスコイルである。【選択図】  図２
2007089222.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動板と、該振動板を駆動するボイスコイルと、該ボイスコイルと交差する磁界を形成する磁気回路とを有し、該振動板のボイスコイルとの接合部分が、実質的に平坦部分を含まない形状を有する、スピーカー。
【請求項２】
前記振動板がコーン−ドーム形状を有し、コーン側の半頂角が１０°以上であり、ドーム側の半頂角が２７°以上である、請求項１に記載のスピーカー。
【請求項３】
前記振動板が、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミドおよび結晶性ポリスチレンからなる群から選択される材料か
ら形成されている、請求項１または２に記載のスピーカー。
【請求項４】
前記ボイスコイルがボビンレスボイスコイルである、請求項１から３のいずれかに記載のスピーカー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカーに関する。より詳細には、本発明は、非常に高い高域再生限界周波数ｆｈを有し、かつ、ピークディップのない優れた周波数特性を有する超高域再生スピーカーに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、オーディオ関連業界においては音楽ソースのデジタル化が急速に進んでいる。このような状況においては、スピーカーに対しても再生周波数帯域の拡大が求められている。例えば、高域再生スピーカーにおいて再生周波数帯域を拡大するには、高域再生限界周波数ｆｈをさらに高周波数側にシフトさせることが必要である。ｆｈを高周波数側にシフトさせる手段としては、代表的には、振動系の重量を軽量化すること、振動板の剛性を高めることなどが挙げられる。
【０００３】
ここで、高域再生スピーカーにおいては、振動板材料として、ベリリウム、アルミニウム、チタンのような金属箔、セラミック、グラファイト、ダイヤモンドのような非金属系高弾性素材などが用いられる。しかし、このような材料によれば、振動板の剛性を高めることはできるが、振動系の重量は重くなるので、結局ｆｈを高周波数側に十分にシフトさせることはできない。また、高剛性素材は振動による内部損失が小さいので、周波数特性においてピークディップが発生しやすいという問題がある。さらに、このような高剛性素材は非常に高価であり、実用的ではない。
【０００４】
一方、ｆｈ以上の超高域再生においては、振動板とボイスコイルとの接合部に駆動の乱れが生じやすく、その結果、ボイスコイルからの駆動伝達効率が悪くなり、音圧が急激に低下することがある。このような問題を回避するためには、振動板とボイスコイルとの接合部の強度を大きくする必要がある。しかし、従来のスピーカーにおいては、当該接合部の強度が不十分である。接着の操作性を向上すべく、図８に示すように広い平坦部分を含む形状を有しているためである。さらに、高域再生スピーカーに通常用いられる材料では、当該接合部分の強度を十分に大きくすることができない。
【０００５】
また、製造方法の観点からは、ｆｈを高周波数側にシフトさせるためにはボイスコイルの中心保持および接着剤の塗布量が重要である。ｆｈ以上の超高域では振動板とボイスコイルとの接合部分の駆動の乱れが生じやすくなるからである。
【０００６】
従来の製造方法においては、図９に示すように、振動板保持冶具に振動板を載置し、当該振動板のボイスコイル接合部分に接着剤を塗布し、ボイスコイルを装着したボイスコイル保持冶具を振動板保持冶具にはめ込むことにより、振動板とボイスコイルとを接着している。
【０００７】
しかし、この方法では、振動板保持冶具の内径Ｄ１とボイスコイル保持冶具の外径Ｄ２との寸法差、ならびに、ボイスコイル保持冶具のボイスコイル装着部分の内径Ｄ３とボイスコイル内径との寸法差に起因して、振動板とボイスコイルとの中心合わせが困難となる。その結果、ボイスコイルを磁気回路の磁気ギャップに挿入する際にギャップ不良を起こす場合がある。また、振動板は振動板保持冶具に単に載置されているに過ぎないので、振動板が傾いた状態で組み立てられてしまう場合がある。
【０００８】
さらに、従来の製造方法においては、ボイスコイルを装着したボイスコイル保持冶具を振動板保持冶具にはめ込む際には、図１０に示すように冶具から引き出したボイスコイル引き出し線を指で押さえてボイスコイルが落ちないようにして操作を行っている。しかし、このような操作によれば、特に巻幅の狭いボイスコイルがボイスコイル保持冶具から抜け落ちやすいという問題がある。加えて、従来の方法によれば、ボイスコイルの高さが変わるたびに対応したボイスコイル保持冶具を作製しなければならず、コスト面での不利も大きい。
【０００９】
以上のように、ｆｈとピークディップの問題とを同時に満足する高域再生スピーカーおよびその簡便安価な製造方法が強く望まれている。
【特許文献１】実開昭５８−１０１５９８号公報
【特許文献２】実開平０５−０８８０９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、非常に高い高域再生限界周波数ｆｈを有し、かつ、ピークディップのない優れた周波数特性を有する超高域再生スピーカーを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスピーカーは、振動板と、該振動板を駆動するボイスコイルと、該ボイスコイルと交差する磁界を形成する磁気回路とを有し、該振動板のボイスコイルとの接合部分が、実質的に平坦部分を含まない形状を有する。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記振動板はコーン−ドーム形状を有し、コーン側の半頂角が１０°以上であり、ドーム側の半頂角が２７°以上である。
【００１３】
好ましい実施形態においては、上記振動板は、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミドおよび結晶性ポリスチレンからなる群から選択される材料から形成されている。
【００１４】
好ましい実施形態においては、上記ボイスコイルはボビンレスボイスコイルである。
【００１５】
以下、本発明の作用について説明する。
本発明によれば、振動板のボイスコイルとの接合部分が実質的に平坦部分を含まない形状を有することにより、接合部分の強度が向上してボイスコイルからの駆動伝達効率が向上し、音圧特性が急激に低下するという問題が解消される。また、振動板の強度を向上させるために材料の厚みを増大させるという手段をとる必要がないので、薄い材料でも十分使用可能であるという利点がある。
【００１６】
好ましい実施形態においては、振動板はコーン−ドーム形状を有し、コーン側の半頂角は１０°以上であり、ドーム側の半頂角は２７°以上である。半頂角をこのような範囲に設定することにより、音圧周波数特性におけるピークディップを防止し、フラットな特性を有するスピーカーを得ることができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ボイスコイルとの接合部分が実質的に平坦部分を含まない形状を有する振動板を用いることにより、非常に高い高域再生限界周波数ｆｈを有し、かつ、ピークディップのない優れた周波数特性を有する超高域再生スピーカーを得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照して本発明の好ましい実施形態について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【００１９】
図１は、本発明の好ましい実施形態によるスピーカーを説明するための概略断面図であり、図２は、図１のスピーカーに含まれる振動板とボイスコイルの概略断面図である。図１に示すように、このスピーカー１０は、振動板１と、振動板１を駆動するボイスコイル２と、ボイスコイル２と交差する磁界を形成する磁気回路３とを有する。
【００２０】
振動板１は、ボイスコイル２との接合部分が実質的に平坦部分を含まない形状を有する。本発明においては、当該接合部分が実質的に平坦部分を含まない形状を有するということが、必要かつ十分な要件である。このような形状を有することにより、接合部分の強度が向上してボイスコイルからの駆動伝達効率が向上し、音圧特性が急激に低下するという問題が解消される。ここで、「実質的に平坦部分を含まない」とは、図２に示すように、振動板１の接合部分の幅がボイスコイル２の巻線の径と実質的に同等以上であることをいう。
【００２１】
振動板１は、接合部分が実質的に平坦部分を含まないという要件を満足する限り任意の適切な形状を有し得るが、好ましくは、コーン−ドーム形状を有する。この場合、実質的に平坦部分を含まないとは、コーン部分とドーム部分が実用上最小の半径で接続していることを意味する。このように接続することにより、振動板１の接合部分の幅がボイスコイル２の巻線の径と実質的に同等以上となる。
【００２２】
振動板１がコーン−ドーム形状を有する場合には、好ましくは、コーン側の半頂角は１０°以上、さらに好ましくは１３°〜３７°である。ドーム側の半頂角は、好ましくは２７°以上、さらに好ましくは２７°〜４４°である。ここで、図３に示すように、「ドーム側の半頂角」とは、ボイスコイルとの接合部分（すなわち、ドーム端部とコーン端部とで形成される頂点部分）から鉛直方向に引いた線とドーム端部の接線とが規定する角度をいう。「コーン側の半頂角」とは、当該鉛直方向の線とコーン端部の接線とが規定する角度をいう。コーン側およびドーム側の半頂角をこのような範囲に設定することにより、音圧周波数特性におけるピークディップを防止し、フラットな特性を有するスピーカーを得ることができる。
【００２３】
振動板１を構成する材料としては、任意の適切な材料が用いられ得るが、好ましい材料の具体例としては、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルイミド、ポリイミドおよび結晶性ポリスチレンが挙げられる。さらに好ましい材料は、結晶性ポリスチレンである。金属や無機材料に比べて安価で、かつ、優れた強度を有するからである。
【００２４】
好ましくは、ボイスコイル２は、振動板１に直貼りされている（すなわち、従来技術のようにボビンと振動板の平坦接合部分とが接合されるのではなく、コイルが直接振動板に接合されている）。代表的には、ボイスコイル２はボビンレスボイスコイルである。ボイスコイルを振動板に直貼りすることにより、駆動による撓みが非常に小さくなり、その結果、コーン部分およびドーム部分の分割振動が減少して、ピークディップが防止されるからである。
【００２５】
以下、本発明のスピーカーの製造方法の好ましい一例について説明する。
本発明のスピーカーの製造方法においては、図４（ａ）に示すようなボイスコイル保持冶具４０を用いる。このボイスコイル保持冶具４０は、ボイスコイルの断面形状（水平断面形状）に対応した断面形状（水平断面形状）を有する凸部４１とガイド４２とを備える。凸部４１の断面形状は、ボイスコイルの断面形状に対応する限り、任意の適切な形状を採り得る。例えば、ボイスコイルの断面形状が円形の場合には、凸部４１の断面形状は円形であり、ボイスコイルの断面形状が楕円形の場合には、凸部４１の断面形状は楕円形であり、ボイスコイルの断面形状がトラック形の場合には、凸部４１の断面形状はトラック形であり得る。
【００２６】
次に、図４（ｂ）に示すように、凸部４１が上向きとなるように配置したボイスコイル保持冶具４０にボイスコイル２を配置する。ボイスコイル保持冶具４０の凸部４１の断面形状は、ボイスコイル２の断面形状に対応しているので、ボイスコイル２は凸部４１に適合して配置される。凸部４１が上向きとなるようにボイスコイル保持冶具４０を配置し、かつ、ボイスコイル２を凸部４１に適合させることにより、ボイスコイルの中心出しが精密かつ容易になる。その結果、ボイスコイルと図２に示すように接合部分が実質的に平坦部分を含まない形状を有する振動板とを良好に接合することが可能となる。
【００２７】
一方、図４（ｃ）に示すように、振動板保持冶具取付部材４３と振動板保持冶具４４とを用意する。振動板保持冶具取付部材４３は、吸引部４５とガイド孔４６とを備える。振動板保持冶具４４は、振動板の形状に対応した形状を有し、かつ、振動板保持冶具取付部材４３に取り付けられるよう適合されている。さらに、振動板保持冶具４４は振動板保持冶具取付部材４３と同様に吸引部４７を備える。振動板保持冶具４４の吸引部４７は、振動板保持冶具４４と振動板保持冶具取付部材４３とが適合すると、振動板保持冶具取付部材４３の吸引部４５と連通する。代表的には、振動板保持冶具４４と振動板保持冶具取付部材４３とは、ネジ止めされ得る。
【００２８】
ここで、図４（ｃ）に示すように、所定の形状（本実施形態ではコーン−ドーム形状を例示している）に成形した振動板１を振動板保持冶具４４に配置し、振動板１を配置した振動板保持冶具４４を振動板保持冶具取付部材４３に適合させる。そうした状態で、振動板保持冶具４４と振動板保持冶具取付部材４３とをネジ止めし、振動板保持冶具取付部材４３の外側から吸引することにより、振動板１と振動板保持冶具４４および振動板保持冶具取付部材４３とを密着させる。ここで、振動板１の接合部分に任意の適切な方法で接着剤を塗布する。接着剤には任意の適切な接着剤が用いられ得るが、代表的には、熱硬化性樹脂接着剤（例えば、エポキシ樹脂接着剤）、光硬化型接着剤（例えば、エポキシ変成アクリレート樹脂接着剤のような紫外線硬化型接着剤）が挙げられる。
【００２９】
次いで、図４（ｄ）に示すように、振動板１と振動板保持冶具４４および振動板保持冶具取付部材４３とが密着した状態で、振動板保持冶具取付部材４３のガイド孔４６をボイスコイル保持冶具４０のガイド４２に通して、振動板１とボイスコイル２とを密着させる。接着剤の種類に応じた任意の適切な方法で接着剤を硬化させることにより、振動板１とボイスコイル２とを強固に接着させる。このように、ガイドを通して振動板とボイスコイルとを接合する。ガイド４２と凸部４１の位置関係は固定されているので、組み立てるスピーカーごとの寸法誤差に起因する中心出し不良という問題が防止される。さらに、振動板１を振動板保持冶具４４に吸引密着させた状態（すなわち、振動板１と冶具４４とが高精度で密着した状態）でボイスコイル２と接合するので、振動板１が傾いた状態でボイスコイルと接着する危険性がきわめて小さくなる。
【００３０】
好ましい実施形態においては、ボイスコイル保持冶具４０はガイド４２に高さ調整部４７を備える。高さ調整部４７は、例えば、異なる厚みを有するリングであり得る。リングの厚みは、ボイスコイルの高さに対応して変化し得る。このような高さ調整部を設けることにより、ボイスコイルの寸法が変わっても共通のボイスコイル保持冶具を用いることができるので、製造コストの削減に大きく寄与することができる。
【００３１】
その後、任意の適切な方法で、振動板およびボイスコイルを磁気回路、フレーム等に取り付け、スピーカーを完成させる。
【実施例】
【００３２】
（実施例１）
口径２７ｍｍのスピーカーを以下の手順で作製した。まず、凸部を設けたボイスコイル保持冶具を、当該凸部が上向きとなるように配置し、当該凸部にボビンレスボイスコイルを適合させて配置した。なお、ボイスコイルは線径０．０７ｍｍのＬＯＫ線を用いた。なお、ボイスコイルとしては任意の適切な線種（例えば、ＨＡＷ線、ＳＶＷ線）が用いられ得る。
【００３３】
一方、コーン−ドーム形状の振動板を成形した。ドーム部分のカーブはＲ５．５であり、コーン部分のカーブはＲ４．５であり、ボイス径は１０．４４ｍｍであった。さらに、ドーム部分とコーン部分とは実用上最小の半径で接続し、振動板とボイスコイルとの接合部分が実質的に平坦部分を有さないようにした。また、振動板材料として結晶性ポリスチレンフィルムを用いた。具体的な成形手順としては、遠赤外線ヒーターを用いて約２００℃で５秒間フィルムを予熱して軟化させた後、所定形状（本実施例ではコーン−ドーム形状）の金型を用いて金型温度８５〜９５℃、プレス圧８０〜１００ｋｇｆでプレス成形した。
【００３４】
次いで、振動板を振動板保持冶具および振動板保持冶具取付部材に吸着固定した。さらに、２液混合型ギアポンプ式吐出機（日本省力技研株式会社製）を用いて、振動板のボイスコイルとの接合部分（コーン部分とドーム部分との接続部分）に２液型エポキシ樹脂（熱硬化性樹脂接着剤）を５ｍｇ塗布した。さらに、振動板保持冶具取付部材のガイド孔をボイスコイル保持冶具のガイドに通すことにより、接着剤が塗布された振動板とボイスコイルとを接触させ、４０〜５０℃で１分加熱することにより、振動板とボイスコイルとを接着した。最後に、接着された振動板およびボイスコイルを磁気回路、フレーム等に取り付け、スピーカーを完成させた。
【００３５】
得られたスピーカーの音圧周波数特性について、有限要素法を用いてシミュレーションした。その結果を、後述の比較例１の結果と併せて図５に示す。
【００３６】
（比較例１）
振動板が図８に示すように広い平坦部分を含む形状を有していること以外は実施例１と同様にしてスピーカーを作製した。得られたスピーカーについて実施例１と同様のシミュレーションを行った。結果を図５に示す。
【００３７】
図５から明らかなように、実施例１のスピーカーは、比較例１のスピーカーに比べて格段にフラットな音圧周波数特性を有し、超高域での音圧低下も少ない。
【００３８】
（実施例２）
図６に示すようなコーン−ドーム形状の振動板を成形したこと以外は実施例１と同様にしてスピーカーを作製した。ここで、ドーム部分のカーブはＲ１とＲ２０の複合形状であり、コーン部分のカーブはＲ４であり、ボイス径は１０．４４ｍｍであった。この形状におけるコーン側の半頂角は１３°、ドーム側の半頂角は４４°であった。得られたスピーカーについて実施例１と同様のシミュレーションを行った。結果を、後述の実施例３および比較例２〜４の結果と併せて図７に示す。
【００３９】
（実施例３）
コーン側の半頂角が３７°であり、ドーム側の半頂角が４２°である振動板を成形したこと以外は実施例２と同様にしてスピーカーを作製した。ここで、ドーム部分のカーブはＲ７．５であり、コーン部分のカーブはＲ４．５であった。得られたスピーカーについて実施例２と同様のシミュレーションを行った。結果を図７に示す。
【００４０】
（比較例２）
コーン側の半頂角が４８°であり、ドーム側の半頂角が４８°である振動板を成形したこと以外は実施例２と同様にしてスピーカーを作製した。ここで、ドーム部分のカーブはＲ１０．５であり、コーン部分のカーブはＲ４．５であった。得られたスピーカーについて実施例２と同様のシミュレーションを行った。結果を図７に示す。
【００４１】
（比較例３）
コーン側の半頂角が３５°であり、ドーム側の半頂角が４°である振動板を成形したこと以外は実施例２と同様にしてスピーカーを作製した。ここで、ドーム部分のカーブはＲ１０．５とＲ４．５の複合形状であり、コーン部分のカーブはＲ４．５であった。得られたスピーカーについて実施例２と同様のシミュレーションを行った。結果を図７に示す。
【００４２】
（比較例４）
コーン側の半頂角が０°であり、ドーム側の半頂角が４３°である振動板を成形したこと以外は実施例２と同様にしてスピーカーを作製した。ここで、ドーム部分のカーブはＲ２０であり、コーン部分のカーブはＲ４．１５であった。得られたスピーカーについて実施例２と同様のシミュレーションを行った。結果を図７に示す。
【００４３】
図７から明らかなように、実施例２および実施例３のスピーカーは、フラットな音圧周波数特性を有し、かつ、超高域での音圧低下も少ない。一方、比較例２のスピーカーは、６０ｋＨｚより大きい帯域で音圧が急激に低下する。比較例３のスピーカーは、２０〜４０ｋＨｚでピークディップが見られ、７０ｋＨｚを超える帯域での音圧が低下している。比較例４のスピーカーは、５０〜６０ｋＨｚで大きなピークディップが見られる。
【００４４】
（実施例４）
接着剤として２液混合型紫外線硬化接着剤（協立化学産業株式会社製、ワールドロックNo.836A/B）を用い、拡散メタルハライドランプ（照射強度100ｍW/cm2）を１０〜１５秒間照射して硬化させたこと以外は実施例１と同様にしてスピーカーを作製した。
【産業上の利用可能性】
【００４５】
本発明は、任意の適切なスピーカーに採用され得、特にツィーターに好適に用いられ得る。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるスピーカーを説明するための概略断面図である。
【図２】図１のスピーカーに含まれる振動板とボイスコイルの概略断面図である。
【図３】本発明のスピーカーにおける振動板とボイスコイルとの関係を詳細に説明するための概略断面図である。
【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の好ましい実施形態によるスピーカーの製造方法を説明するための概略図である。
【図５】本発明の実施例のスピーカーと比較例のスピーカーについて、音圧周波数特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】本発明の実施例のスピーカーにおける振動板形状を説明するための概略断面図である。
【図７】本発明の実施例のスピーカーと比較例のスピーカーについて、音圧周波数特性のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】従来のスピーカーにおける振動板形状を示す概略断面図である。
【図９】従来のスピーカーの製造方法を示す概略図である。
【図１０】従来のスピーカーの製造方法を示す概略図である。
【符号の説明】
【００４７】
１  振動板
２  ボイスコイル
３  磁気回路
１０  スピーカー
４０  ボイスコイル保持冶具
４３  振動板保持冶具取付部材
４４  振動板保持冶具
【図１】
2007089222.tif 000003
【図２】
2007089222.tif 000004
【図３】
2007089222.tif 000005
【図４】
2007089222.tif 000006
【図５】
2007089222.tif 000007
【図６】
2007089222.tif 000008
【図７】
2007089222.tif 000009
【図８】
2007089222.tif 000010
【図９】
2007089222.tif 000011
【図１０】
2007089222.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成18年12月8日(2006.12.8)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コーン側の半頂角が１３°〜３７°であり、ドーム側の半頂角が２７°〜４４°であるコーン−ドーム形状を有する振動板と、
該コーンと該ドームとの接合部分に直接接着剤により接合され、該振動板を駆動するボビンレスボイスコイルと、
該ボビンレスボイスコイルと交差する磁界を形成する磁気回路とを有し、
該振動板のボビンレスボイスコイルとの接合部分の幅が該ボビンレスボイスコイルの巻線の径と同等である、スピーカー。