(57)【要約】【課題】最低共振周波数を低減するとともにエッジ部の突っ張りを抑制できる振動板ならびにそれを備えたスピーカユニットおよび携帯情報端末を提供する。【解決手段】エッジ部１２ｃは、中央部１２０と、中央部１２０とボイスコイル取付部１２ｂとの間に位置する一方端部１２１と、中央部１２０とフレーム取付部１２ｄとの間に位置する他方端部１２２とを備えている。振動板１２の径方向Ｄ１の断面視において、中央部１２０、一方端部１２１および他方端部１２２の各々はエッジ部１２ｃが突き出した形状の外側に向かって凸となるような別個の円弧からなり、中央部１２０の円弧の曲率半径Ｒ０は、一方端部１２１および他方端部１２２の各々の円弧の曲率半径Ｒ１，Ｒ２以上の大きさである。【選択図】図１
2012080209.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ボイスコイル取付部と、フレーム取付部と、前記ボイスコイル取付部および前記フレーム取付部の間に位置しかつ前記ボイスコイル取付部および前記フレーム取付部の双方に対して一方側に突き出した形状を有するエッジ部とを有する振動板であって、
前記エッジ部は、
中央部と、
前記中央部と前記ボイスコイル取付部との間に位置する一方端部と、
前記中央部と前記フレーム取付部との間に位置する他方端部とを備え、
前記振動板の径方向の断面視において、前記中央部、前記一方端部および前記他方端部の各々は前記エッジ部が前記突き出した形状の外側に向かって凸となるような別個の円弧からなり、
前記中央部の円弧の曲率半径は、前記一方端部および前記他方端部の各々の円弧の曲率半径以上の大きさである、振動板。
【請求項２】
前記中央部の曲率半径は、前記一方端部および前記他方端部の各々の曲率半径より大きい、請求項１に記載の振動板。
【請求項３】
前記中央部の曲率半径は、無限大である、請求項１または２に記載の振動板。
【請求項４】
前記中央部、前記一方端部および前記他方端部の各々の曲率半径は全て無限大である、請求項１に記載の振動板。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の振動板と、
前記ボイスコイル取付部に取り付けられたボイスコイルと、
前記ボイスコイルと対向するように配置されたマグネットと、
前記マグネットを支持し、かつ前記フレーム取付部に取り付けられたフレームとを備えた、スピーカユニット。
【請求項６】
請求項５に記載のスピーカユニットを備えた、携帯情報端末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動板、スピーカユニットおよび携帯情報端末に関し、特に、エッジ部を有する振動板ならびにそれを備えたスピーカユニットおよび携帯情報端末に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
携帯電話機、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、ＰＤＡ（Personal Digital Assistants）などの携帯情報端末にスピーカユニットが搭載されている。スピーカユニットは振動板を備えている。なお、スピーカユニットは、いわゆるスピーカとレシーバーとを含んでいる。
【０００３】
スピーカユニットの性能向上のために最低共振周波数の低減が求められている。最低共振周波数を低減する方法として、たとえば以下の３つの方法がある。第１の方法は、振動板を薄くする方法である。第２の方法は、エッジ部の曲率半径を大きくする方法である。第３の方法は、振動板とボイスコイルの合計質量である振動系質量を重くする方法である。
【０００４】
さらに、その他の最低共振周波数を低減する方法として、たとえば特開２００６−２２９６５７号公報（特許文献１）には、振動板の中央部とエッジ部とを異なる部材で構成することが開示されている。この公報では、ダイヤフラム（振動板）の中央振動部と環状振動部（エッジ部）とを異なる部材で構成することで中央振動部の剛性を高め、環状振動部の剛性を低く抑えることにより、中央振動部に異常振動を生じさせることなく環状振動部の振動限界に余裕を持たせて最低共振周波数の上昇を抑えることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２２９６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記の第１の方法では、振動板を薄くすると振動板の強度が弱くなる。そのため、歪が増大し異常音が発生することがある。よって、スピーカユニットの基本音質を維持するためには振動板の薄さに限界がある。したがって、振動板を薄くする方法では、一定レベル以下に最低共振周波数を低減することはできない。
【０００７】
上記の第２の方法では、スピーカユニットは小型化が要求されるため振動板の外径には制約がある。このサイズの制約の中で振動板の曲率半径を大きくすると、振動板の径方向の形状は直線に近づくため振動板の径方向の線長が短くなる。振動板の径方向の線長が短くなることにより、振動板が上下に振動した時に、振動板の突っ張りが発生しやすくなる。振動板の突っ張りが発生すると異常音が発生することがある。よって、スピーカユニットの基本音質を維持するためには振動板の曲率半径に限界がある。したがって、エッジ部の曲率を大きくする方法では、一定レベル以下に最低共振周波数を低減することはできない。
【０００８】
上記の第３の方法では、振動系質量を重くすると音圧が下がるのでスピーカユニットの性能を維持するためには振動系質量の重さに限界がある。したがって、振動系質量を重くする方法では、一定レベル以下に最低共振周波数を低減することはできない。
【０００９】
上記の公報では、エッジ部の剛性が低く抑えられているため、上記の第１の方法と同様に歪が増大し異常音が発生する問題がある。したがって、上記の公報では、一定レベル以下に最低共振周波数を低減することはできない。
【００１０】
本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、最低共振周波数を低減するとともにエッジ部の突っ張りを抑制できる振動板ならびにそれを備えたスピーカユニットおよび携帯情報端末を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の振動板は、ボイスコイル取付部と、フレーム取付部と、ボイスコイル取付部およびフレーム取付部の間に位置しかつボイスコイル取付部およびフレーム取付部の双方に対して一方側に突き出した形状を有するエッジ部とを有している。エッジ部は、中央部と、中央部とボイスコイル取付部との間に位置する一方端部と、中央部とフレーム取付部との間に位置する他方端部とを備えている。振動板の径方向の断面視において、中央部、一方端部および他方端部の各々はエッジ部が突き出した形状の外側に向かって凸となるような別個の円弧からなり、中央部の円弧の曲率半径は、一方端部および他方端部の各々の円弧の曲率半径以上の大きさである。
【００１２】
本発明の振動板によれば、振動板の径方向の断面視において、中央部、一方端部および他方端部の各々はエッジ部が突き出した形状の外側に向かって凸となるような別個の円弧からなり、中央部の円弧の曲率半径は、一方端部および他方端部の各々の円弧の曲率半径以上の大きさである。そのため、中央部の円弧の曲率半径を大きくすることにより最低共振周波数を低減することができる。また、一方端部および他方端部の各々の円弧の曲率半径を小さくすることによりエッジ部の径方向の線長を長くすることができる。これにより、エッジ部の突っ張りを抑制することができる。そのため、突っ張りによる異常音の発生を抑制することができる。
【００１３】
上記の振動板において好ましくは、中央部の曲率半径は、一方端部および他方端部の各々の曲率半径より大きいため、中央部の円弧の曲率半径を大きくしつつエッジ部の径方向の線長を長くすることができる。中央部の円弧の曲率半径を大きくすることでエッジ部の高さを抑え、一方端部および他方端部の各々の円弧の曲率半径を小さくすることでエッジ部の径方向の線長を長くすることができる。
【００１４】
上記の振動板において好ましくは、中央部の曲率半径が無限大であるため、中央部の断面形状が直線状になり最低共振周波数をさらに低減することができる。
【００１５】
上記の振動板において好ましくは、中央部、一方端部および他方端部の各々の曲率半径は全て無限大である。これにより、同じエッジ部の高さの場合に振動板の径方向の線長を最大化することができる。そのため、エッジ部の突っ張りをさらに抑制することができる。
【００１６】
本発明のスピーカユニットは、上記のいずれかの振動板と、ボイスコイル取付部に取り付けられたボイスコイルと、ボイスコイルと対向するように配置されたマグネットと、マグネットを支持し、かつフレーム取付部に取り付けられたフレームとを備えている。本発明のスピーカユニットによれば、上記のいずれかの振動板を備えているため、共振周波数を低減するとともに突っ張り音の発生を抑制することができる。また、中央部の円弧の曲率半径を大きくすることによりエッジ部の高さを抑制することができるためスピーカユニットを小型化することができる。
【００１７】
本発明の携帯情報端末は上記のスピーカユニットを備えている。本発明の携帯情報端末によれば、上記のスピーカユニットを備えているため、スピーカユニットを小型化することにより携帯情報端末を小型化することができる。また、設計の自由度を向上することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明の振動板、スピーカユニットおよび携帯情報端末によれば、最低共振周波数を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるスピーカユニットを概略的に示す断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１におけるスピーカユニットを概略的に示す平面図である。
【図３】本発明の実施の形態１における振動板を概略的に示す断面図である。
【図４】図３のＰ部を示す拡大図である。
【図５】本発明の実施の形態１における変形例１のスピーカユニットを概略的に示す断面図である。
【図６】本発明の実施の形態１における変形例２のスピーカユニットを概略的に示す断面図である。
【図７】本発明の実施の形態１における変形例３のスピーカユニットを概略的に示す平面図である。
【図８】比較例の振動板を概略的に示す断面図であって、図３のＰ部に対応する位置の拡大図である。
【図９】本発明の実施の形態２における携帯情報端末を概略的に示す斜視図である。
【図１０】本発明の実施の形態２における携帯情報端末の折りたたまれた状態を概略的に示す斜視図である。
【図１１】本発明の実施例１における実施例Ａの振動板を概略的に示す断面図である。
【図１２】本発明の実施例１における比較例Ａの振動板を概略的に示す断面図である。
【図１３】本発明の実施例２における比較例Ｂの振動板を概略的に示す断面図である。
【図１４】本発明の実施例２における比較例Ｃの振動板を概略的に示す断面図である。
【図１５】本発明の実施例２における実施例Ｂの振動板を概略的に示す断面図である。
【図１６】本発明の実施例２における実施例Ｃの振動板を概略的に示す断面図である。
【図１７】本発明の実施例２における実施例Ｄの振動板を概略的に示す断面図である。
【図１８】本発明の実施例２における実施例Ｅの振動板を概略的に示す断面図である。
【図１９】本発明の実施例２における実施例Ｆの振動板を概略的に示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
（実施の形態１）
最初に本発明の実施の形態１のスピーカユニットの構成について説明する。
【００２１】
図１および図２を参照して、スピーカユニット１０は、フレーム１１と、振動板１２と、フレームカバー１３と、ボイスコイル１４と、マグネット１５と、プレート１６と、ヨーク１７とを主に有している。なお、図２においては見やすくするためフレームカバー１３は図示されていない。
【００２２】
フレーム１１は、支持部１１ａと、内周部１１ｂと、上端部１１ｃとを主に有している。フレーム１１は、支持部１１ａの上面に振動板１２のフレーム取付部１２ｄが支持されることにより、振動板１２が振動可能に支持されるように構成されている。支持部１１ａと内周部１１ｂとの間には段差が設けられていてもよい。また、フレーム１１は、内周部１１ｂにおいてヨーク１７を支持するように構成されている。上端部１１ｃは、支持部１１ａの外周側に連続して形成されている。フレーム１１は、たとえば平面視において円形状に形成されている。フレーム１１は、たとえば樹脂で形成されていてもよく、また金属で形成されていてもよい。
【００２３】
振動板１２は、上下方向（図１中矢印Ａ方向）に振動可能なように薄板によって構成されている。振動板１２は、中央振動部１２ａと、ボイスコイル取付部１２ｂと、エッジ部１２ｃと、フレーム取付部１２ｄとを有している。中央振動部１２ａは、振動板１２の中央に設けられている。中央振動部１２ａは、振動板１２の径方向Ｄ１の断面視において上側に凸となるような円弧状に形成されている。
【００２４】
ボイスコイル取付部１２ｂは、中央振動部１２ａの外周側に設けられている。ボイスコイル取付部１２ｂは中央振動部１２ａとエッジ部１２ｃとの間に設けられている。ボイスコイル取付部１２ｂは中央振動部１２ａを取り囲むように環状に設けられている。ボイスコイル取付部１２ｂは、ボイスコイル１４を取り付けるためのものである。ボイスコイル取付部１２ｂは、振動板１２の径方向Ｄ１の断面視において平坦となるように形成されている。ボイスコイル取付部１２ｂには中央振動部１２ａと連続する部分において段差が設けられている。
【００２５】
エッジ部１２ｃは、ボイスコイル取付部１２ｂの外周側に設けられている。エッジ部１２ｃの詳細については後述するが、エッジ部１２ｃでは中央部１２０と、一方端部１２１と、他方端部１２２とが連続的に設けられている。
【００２６】
フレーム取付部１２ｄは、エッジ部１２ｃの外周側に設けられている。フレーム取付部１２ｄは、フレーム１１を取り付けるためのものである。フレーム取付部１２ｄはエッジ部１２ｃを取り囲むように環状に設けられている。フレーム取付部１２ｄは、振動板１２の径方向Ｄ１の断面視において平坦となるように形成されている。
【００２７】
振動板１２は、たとえば平面視において円形状に形成されている。振動板１２は、たとえば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）などで形成されている。
【００２８】
フレームカバー１３は、振動板１２を覆うように形成されている。フレームカバー１３は、中央振動部１２ａおよびエッジ部１２ｃの双方の一部を覆うように配置されていてもよい。フレームカバー１３は、振動板１２を介してフレーム１１の支持部１１ａに支持されている。フレームカバー１３には孔１３ａが形成されている。フレームカバー１３は、たとえば平面視において円形状に形成されている。
【００２９】
ボイスコイル１４は、ボイスコイル１４の上面が振動板１２のボイスコイル取付部１２ｂの下面に固定されることにより、振動板１２に固定されている。ボイスコイル１４は、たとえば円環状に形成されている。マグネット１５は、ボイスコイル１４の内周面と間隔をあけてボイスコイル１４の内周側に配置されている（内磁型）。ヨーク１７は、ボイスコイル１４の外周面と間隔をあけてボイスコイル１４の外周側に配置された部分（外周側部分）とボイスコイル１４およびマグネット１５の下側に配置された部分（下側部分）とを有している。
【００３０】
ヨーク１７は、外周側部分の外周面でフレーム１１の内周部１１ｂと嵌合することにより固定されている。ヨーク１７の下側部分は、ボイスコイル１４の下面と間隔をあけて配置されている。ヨーク１７の下側部分の中央部にはマグネット１５が配置されている。マグネット１５の上面にはプレート１６が配置されている。これらのマグネット１５、プレート１６およびヨーク１７により磁気回路が構成されている。
【００３１】
続いて、振動板のエッジ部の構成について詳述する。
図３および図４を参照して、エッジ部１２ｃは、中央部１２０と、一方端部１２１と、他方端部１２２とを有している。中央部１２０は振動板１２の径方向Ｄ１（図２）の断面視においてエッジ部１２ｃの中央に設けられている。中央部１２０は曲率半径Ｒ０で形成されている。
【００３２】
一方端部１２１は、中央部１２０とボイスコイル取付部１２ｂとの間に位置するように設けられている。一方端部１２１は曲率半径Ｒ１で形成されている。一方端部１２１はボイスコイル取付部１２ｂの外周端と中央部１２０の内周端とを繋ぐように連続して形成されている。中央部１２０と一方端部１２１とが接する位置において、中央部１２０は接線Ｌ０を有し、一方端部１２１は接線Ｌ１を有している。
【００３３】
他方端部１２２は、中央部１２０とフレーム取付部１２ｄとの間に位置するように設けられている。他方端部１２２は曲率半径Ｒ２で形成されている。他方端部１２２はフレーム取付部１２ｄの内周端と中央部１２０の外周端とを繋ぐように連続して形成されている。中央部１２０と他方端部１２２とが接する位置において、中央部１２０は接線Ｌ０を有し、他方端部１２２は接線Ｌ２を有している。
【００３４】
振動板１２の径方向Ｄ１（図２）の断面視において、中央部１２０、一方端部１２１および他方端部１２２の各々はエッジ部１２ｃが突き出した形状の外側に向かって凸となるような別個の円弧からなっている。このため、接線Ｌ０、接線Ｌ１および接線Ｌ２は、エッジ部１２ｃが突き出した形状の内側に向かって伸びることはない。つまり、接線Ｌ０、接線Ｌ１および接線Ｌ２はエッジ部１２ｃの内側に入らない。
【００３５】
すなわち、中央部１２０は、曲率半径Ｒ０の曲率中心が、ボイスコイル取付部１２ｂおよびフレーム取付部１２ｄの双方に対してエッジ部１２ｃが突き出した形状の外側に向かって凸となる一方側と反対側の他方側に位置する円弧からなっている。一方端部１２１は、一方端部１２１の曲率半径Ｒ１の曲率中心が一方端部１２１より他方端部１２２側に位置する円弧からなっている。他方端部１２２は、他方端部１２２の曲率半径Ｒ２の曲率中心が他方端部１２２より一方端部１２１側に位置する円弧からなっている。
【００３６】
一方端部１２１の円弧の曲率半径Ｒ１と他方端部１２２の円弧の曲率半径Ｒ２とは同じ大きさでもよく、また違う大きさでもよい。一方端部１２１の円弧の曲率半径Ｒ１と他方端部１２２の円弧の曲率半径Ｒ２とが違う大きさの場合、一方端部１２１の円弧の曲率半径Ｒ１が他方端部１２２の円弧の曲率半径Ｒ２より大きくてもよく、また他方端部１２２の円弧の曲率半径Ｒ２が一方端部１２１の円弧の曲率半径Ｒ１より大きくてもよい。
【００３７】
中央部１２０の円弧の曲率半径Ｒ０は、一方端部１２１の円弧の曲率半径Ｒ１および他方端部１２２の円弧の曲率半径Ｒ２の各々以上の大きさである。このため、振動板１２の径方向Ｄ１（図２）に対する接線Ｌ０の傾きは、接線Ｌ１および接線Ｌ２の双方の傾き以下の大きさとなる。
【００３８】
また、中央部１２０の曲率半径Ｒ０は、一方端部１２１の曲率半径Ｒ１および他方端部１２２の曲率半径Ｒ２の各々より大きくてもよい。この場合も、接線Ｌ０、接線Ｌ１および接線Ｌ２は、エッジ部１２ｃが突き出した形状の内側に向かって伸びることはない。また振動板１２の径方向Ｄ１（図２）に対する接線Ｌ０の傾きは、接線Ｌ１および接線Ｌ２の双方の傾きの大きさより小さくなる。
【００３９】
また、中央部１２０の曲率半径Ｒ１は、無限大であってもよい。この場合、中央部１２０の断面形状は直線となる。
【００４０】
また、中央部１２０の曲率半径Ｒ０、一方端部１２１の曲率半径Ｒ１および他方端部１２２の曲率半径Ｒ２の各々は全て無限大であってもよい。この場合、中央部１２０、一方端部１２１および他方端部１２２の各々の断面形状は直線となる。また、中央部１２０と一方端部１２１とがなす角度および中央部１２０と他方端部１２２とがなす角度の各々は直角となる。
【００４１】
次に、本実施の形態のスピーカユニットの動作について説明する。
上記の構成により、マグネット１５から発生する磁束がプレート１６およびヨーク１７によって導かれて、ボイスコイル１４の配置されている空隙に収束されて磁界が発生する。そして、ボイスコイル１４に交番電流が流れると、ボイスコイル１４を流れる交番電流とマグネット１５から発生する磁界とによってフレミングの左手の法則に基づいて、ボイスコイル１４が上下に振動する。したがって、ボイスコイル１４に取り付けられた振動板１２が振動する。これにより、電気信号（交番電流）が音響（振動）に変換される。
【００４２】
上記では、内磁型のスピーカユニットについて説明したが、本実施の形態は、外磁型のスピーカユニットにも適用され得る。以下、外磁型のスピーカユニットの構成の一例について本実施の形態の変形例１として説明する。この構成は、特に言及しない限り、上記した内磁型のスピーカユニットと同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
【００４３】
図５を参照して、本実施の形態の変形例１では、マグネット１５は、ボイスコイル１４の外周面と間隔をあけてボイスコイル１４の外周側に配置されている（外磁型）。ヨーク１７は、ボイスコイル１４の内周面と間隔をあけてボイスコイル１４の内周側に配置された部分（内周側部分）と、ボイスコイル１４およびマグネット１５の下側に配置された部分（下側部分）とを有している。ヨーク１７の下側部分は、ボイスコイル１４の下面と間隔をあけて配置されている。ヨーク１７の下側部分にはマグネット１５が載置されている。またマグネット１５の上面にはプレート１６が配置されている。
【００４４】
また、本実施の形態は、水平型のスピーカユニットにも適用され得る。以下、水平型のスピーカユニットの構成の一例について本実施の形態の変形例２として説明する。この構成は、特に言及しない限り、上記した内磁型のスピーカユニットと同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
【００４５】
図６を参照して、本実施の形態の変形例２では、ボイスコイル１４は、厚み方向より幅方向の積層数が多い形状に形成されている（水平型）。ボイスコイル１４は、マグネット１５の上面上に間隔をあけて配置されている。ボイスコイル１４は、マグネット１５によって生じる磁束がボイスコイル１４を横切るように配置されている。
【００４６】
マグネット１５は、厚み方向に磁性化されている。マグネット１５は、一対の直方体状のアウターマグネット１５ａと、直方体状のインナーマグネット１５ｂとを含んでいる。一対のアウターマグネット１５ａとインナーマグネット１５ｂとは、逆向きに磁性化されている。つまり、たとえば一対のアウターマグネット１５ａの下面がＮ極となるように磁性化され、インナーマグネット１５ｂの上面がＮ極となるように磁性化されている。なお、一対のアウターマグネット１５ａとインナーマグネット１５ｂとは、逆向きに磁性化されていればよい。
【００４７】
マグネット１５は、アウターマグネット１５ａの外周面がフレーム１１の内周面と嵌合することにより固定されている。ヨーク１７は、マグネット１５の下側に配置されている。ヨーク１７は、ヨーク１７の側面がフレーム１１の内周面と嵌合することにより固定されている。フレーム１１は、内周面においてマグネット１５およびヨーク１７を支持している。
【００４８】
なお、上記ではスピーカユニットは、平面視において円形状に構成されている場合について説明したが、平面視においてトラック状に構成されていてもよい。以下、平面視において円形状に構成されたスピーカユニットの構成の一例について本実施の形態の変形例３として説明する。この構成は、特に言及しない限り、上記した内磁型のスピーカユニットと同様であるため、同一の要素については同一の符号を付し、説明を繰り返さない。
【００４９】
図７を参照して、本実施の形態の変形例３では、フレーム１１と振動板１２とが重なる方向から見て、フレーム１１および振動板１２の双方がトラック状に形成されている。ここでトラック状とは、２本の直線の両端を円弧で繋ぐようにして形成された形状である。振動板１２は長手方向の径方向Ｄ１と短手方向の径方向Ｄ２とを有している。
【００５０】
なお、本実施の形態の変形例３としてスピーカユニットが平面視においてトラック状に構成されている場合について説明したが、スピーカユニットは平面視において楕円状に構成されていてもよい。
【００５１】
次に、本実施の形態の作用効果について説明する。
まず、エッジ部の曲率半径と最低共振周波数との関係について説明する。振動板は板ばねとして考えることができるため、以下のように説明することができる。
【００５２】
最低共振周波数ｆ0は、ばね定数ｋ、振動系質量Ｍ（ｇ）として、次の式（１）で求められる。
【００５３】
【数１】
2012080209.tif 000003
【００５４】
式（１）のうち振動板の形状に影響するばね定数ｋは、荷重Ｐ（Ｎ）、たわみ量σ（ｍｍ）として、次の式（２）で求められる。
【００５５】
【数２】
2012080209.tif 000004
【００５６】
式（２）のうち円弧状の板ばねのたわみ量σは、円弧角度ｃ（°）、円弧半径（曲率半径）ｒ（ｍｍ）、ヤング率Ｅ、曲げモーメントＩとして、次の式（３）で求められる。
【００５７】
【数３】
2012080209.tif 000005
【００５８】
式（３）を式（２）に代入して次の式（４）が得られる。
【００５９】
【数４】
2012080209.tif 000006
【００６０】
式（４）のＥＩを定数として、円弧角度ｃ（°）と円弧半径（曲率半径）ｒ（ｍｍ）とによってばね定数ｋの値が変化する。式（４）を式（１）に代入することで最低共振周波数ｆ0が求められる。式（１）および式（４）により、円弧半径（曲率半径）ｒが大きいとばね定数ｋが小さくなり最低共振周波数ｆ0が下がり、逆に円弧半径（曲率半径）ｒが小さいとばね定数ｋが大きくなり最低共振周波数ｆ0が上がる。すなわち、曲率半径ｒが大きい方が最低共振周波数ｆ0が下がる。
【００６１】
また、円弧角度ｃが大きいとばね定数ｋが小さくなり最低共振周波数ｆ0が下がり、逆に円弧角度ｃが小さいとばね定数ｋが大きくなり最低共振周波数ｆ0が上がる。すなわち、曲率半径ｒが同じでも円弧角度ｃが大きい方が最低共振周波数ｆ0が下がる。
【００６２】
たわみ量（振幅量）σについては、式（３）より、ある一定の荷重Ｐ（ローレンツ力）を加えたときの振幅量σは曲率半径ｒが大きい方が大きくなる。なお、このときの振幅量σはローレンツ力が一定と仮定した場合での比較値であり、ローレンツ力が大きくなったときの許容振幅量（すなわち突っ張りが起こる最大振幅量）ではない。
【００６３】
以上より、一般的にエッジ部の曲率半径ｒが大きい方がボイスコイルから一定の力を受けたときの振幅量σが大きくなり最低共振周波数ｆ0を低くすることができる。
【００６４】
続いて、本実施の形態の作用効果について比較例と比較して説明する。
図３および図８を参照して、比較例の振動板１２ではエッジ部１２ｃは、１つの曲率半径ＲＣを有している。スピーカユニット１０（図１）は小型化が要求されるためエッジ部１２ｃの幅Ｗには制約がある。最低共振周波数を低くするためにはエッジ部１２ｃの曲率半径ＲＣを大きくすることが有効である。しかし、エッジ部１２ｃの幅Ｗの制約の中でエッジ部１２ｃの曲率半径ＲＣを大きくすると、振動板１２の径方向Ｄ１（図２）の形状は直線に近づくためエッジ部１２ｃの高さＨが低くなりエッジ部１２ｃの径方向の線長が短くなる。エッジ部１２ｃの径方向の線長が短くなることにより、振動板１２が上下に振動した時に、突っ張りが発生しやすくなる。この突っ張りにより異常音が発生する。異常音が発生するとスピーカユニット１０の基本音質を維持することができない。したがって、１つの曲率半径ＲＣで構成されるエッジ部１２ｃでは、スピーカユニット１０の基本音質を維持しつつ共振周波数を低くすることは困難である。
【００６５】
それに対して、本実施の形態の振動板１２によれば、振動板１２の径方向Ｄ１の断面視において、中央部１２０、一方端部１２１および他方端部１２２の各々はエッジ部１２ｃが突き出した形状の外側に向かって凸となるような別個の円弧からなり、中央部１２０の円弧の曲率半径Ｒ０は、一方端部１２１および他方端部１２２の各々の円弧の曲率半径Ｒ１，Ｒ２以上の大きさである。
【００６６】
そのため、中央部１２０の円弧の曲率半径Ｒ０を大きくすることにより最低共振周波数を低減することができる。また、一方端部１２１および他方端部１２２の各々の円弧の曲率半径Ｒ１，Ｒ２を小さくすることによりエッジ部１２ｃの径方向の線長を長くすることができる。具体的には、図４に示すように、一方端部１２１の一方端Ｐ１と他方端Ｐ２の位置を固定した場合に一方端部１２１の円弧の曲率半径Ｒ１を小さくすることで一方端部１２１の径方向の線長を長くすることができる。また、他方端部１２２の一方端Ｐ１と他方端Ｐ２の位置を固定した場合に他方端部１２２の円弧の曲率半径Ｒ２を小さくすることで他方端部１２２の径方向の線長を長くすることができる。このようにして、エッジ部１２ｃの径方向の線長を長くすることができる。これにより、エッジ部１２ｃの突っ張りを抑制することができる。そのため、突っ張りによる異常音の発生を抑制することができる。
【００６７】
また、一方端部１２１および他方端部１２２の立ち上がり角度を上げることができるため、振動板１２の振動方向（上下方向）に対する強度が向上する。したがって、振動板１２の剛性が向上するので歪を低減することができる。よって、歪の発生を抑制することにより高音質を実現することができる。
【００６８】
また、振動板１２が過振幅した際に一方端部１２１および他方端部１２２が緩衝材として働くため突っ張り音の発生を抑制することができる。
【００６９】
また、ボイスコイル１４のリードはボイスコイル取付部１２ｂの近傍から中央部１２０の下方を通ってフレーム取付部１２ｄ近傍のフレーム１１に延ばされて固定されている。一方端部１２１および他方端部１２２によってエッジ部１２ｃとボイスコイル１４のリードとのクリアランス（隙間）を大きくすることができるため、エッジ部１２ｃとボイスコイル１４との接触（ビリつき不良）の発生を抑制することができる。
【００７０】
また、本実施の形態の振動板１２によれば、中央部１２０の曲率半径Ｒ０は、一方端部１２１および他方端部１２２の各々の曲率半径Ｒ１，Ｒ２より大きいため、中央部１２０の円弧の曲率半径Ｒ０を大きくしつつエッジ部１２ｃの径方向の線長を長くすることができる。中央部１２０の円弧の曲率半径Ｒ０を大きくすることでエッジ部１２ｃの高さＨを抑え、一方端部１２１および他方端部１２２の各々の円弧の曲率半径Ｒ１，Ｒ２を小さくすることでエッジ部１２ｃの径方向の線長を長くすることができる。
【００７１】
また、本実施の形態の振動板１２によれば、中央部１２０の曲率半径Ｒ０が無限大であるため、中央部１２０の断面形状が直線状になり最低共振周波数をさらに低減することができる。
【００７２】
また、本実施の形態の振動板１２によれば、中央部１２０、一方端部１２１および他方端部１２２の各々の曲率半径Ｒ１，Ｒ２は全て無限大である。これにより、同じエッジ部１２ｃの高さＨの場合にエッジ部１２ｃの径方向の線長を最大化することができる。そのため、エッジ部１２ｃの突っ張りをさらに抑制することができる。
【００７３】
また、本実施の形態のスピーカユニット１０によれば、上記のいずれかの振動板１２と、ボイスコイル取付部１２ｂに取り付けられたボイスコイル１４と、ボイスコイル１４と対向するように配置されたマグネット１５と、マグネット１５を支持し、かつフレーム取付部１２ｄに取り付けられたフレーム１１とを備えている。
【００７４】
本実施の形態のスピーカユニット１０によれば、上記のいずれかの振動板１２を備えているため、共振周波数を低減するとともに突っ張り音の発生を抑制することができる。また、中央部１２０の円弧の曲率半径Ｒ０を大きくすることによりエッジ部１２ｃの高さＨを抑制することができるためスピーカユニット１０を小型化することができる。
【００７５】
（実施の形態２）
最初に本実施の形態における携帯情報端末の構成について説明する。本実施の形態では実施の形態１のスピーカユニットを備えた携帯情報端末について説明する。
【００７６】
図９および図１０を参照して、本実施の形態における携帯情報端末１００は、携帯電話機であって、上部筐体１０１、表示部１０２、放音孔１０３、ヒンジ部１０４、下部筐体１０５、操作ボタン１０６、数字ボタン１０７、表示部１１１、放音孔１１２と、図示しない実施の形態１のスピーカユニットを主に備えている。
【００７７】
図９を参照して、上部筐体１０１の表面には表示部１０２が設けられている。上部筐体１０１の表面の一方端部側には放音孔１０３が形成されている。上部筐体１０１の他方端部側にはヒンジ部１０４が形成されている。下部筐体１０５の一方端部側にはヒンジ部１０４が形成されている。ヒンジ部１０４によって上部筐体１０１と下部筐体１０５とは開閉可能に連結されている。下部筐体１０５の表面のヒンジ部１０４側には操作ボタン１０６が形成されている。操作ボタン１０６からヒンジ部１０４と反対側に向かって数字ボタン１０７が形成されている。
【００７８】
図１０を参照して、上部筐体１０１の裏面には表示部１１１が設けられている。表示部１１１の横に放音孔１１２が形成されている。
【００７９】
図示しない実施の形態１に記載のスピーカユニットは、上部筐体１０１の内側に設けられている。そのスピーカユニットより主に放音孔１０３および１１２を通じて携帯情報端末１００の外に音が発せられる。
【００８０】
次に本実施の形態における携帯情報端末の作用効果について説明する。
本実施の形態における携帯情報端末１００によれば、上記の実施の形態１に記載のスピーカユニットを備えているので、実施の形態１と同様の作用効果を有する。
【００８１】
また、上記の実施の形態１に記載のスピーカユニットを備えているので、スピーカユニット１０を小型化することにより携帯情報端末１００を小型化することができる。また、設計の自由度を向上することができる。
【００８２】
なお、本実施の形態では、携帯情報端末は、携帯電話機を例として説明したが、これに限定されず、デジタルカメラ、パーソナルコンピュータ、ゲーム機、ＰＤＡなどであってもよい。
【実施例】
【００８３】
以下、本発明の実施例について説明する。なお、上記と同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰り返さない場合がある。
【００８４】
（実施例１）
実施例Ａとして図１１に示す寸法を有する振動板１２を作成した。図１１を参照して、振動板１２の外径は直径１４．５ｍｍである。中央振動部１２ａの直径は８．２５ｍｍである。ボイスコイル取付部１２ｂの直径は９．０ｍｍである。エッジ部１２ｃの直径は１３．７ｍｍである。フレーム取付部１２ｄの直径は１４．５ｍｍである。フレーム取付部１２ｄの直径が振動板１２の直径となる。エッジ部１２ｃでは、中央部１２０は曲率半径Ｒ７．９３４ｍｍであり、一方端部１２１は曲率半径Ｒ０．３０ｍｍであり、他方端部１２２は曲率半径Ｒ０．３５ｍｍである。エッジ部１２ｃの高さは０．３０ｍｍである。
【００８５】
比較例Ａとして図１２に示す寸法を有する振動板１２を作成した。図１２を参照して、振動板１２の外径、中央振動部１２ａの直径、ボイスコイル取付部１２ｂの直径、エッジ部１２ｃの直径、フレーム取付部１２ｄの直径およびエッジ部１２ｃの高さは実施例Ａと同じ寸法である。エッジ部１２ｃは曲率半径Ｒ２．１４４ｍｍである。
【００８６】
実施例Ａおよび比較例Ａのそれぞれについて同じ試験条件で最低共振周波数ｆ0を測定した。測定結果を表１に示す。表１を参照して、比較例Ａの最低共振周波数ｆ0は１０００Ｈｚとなったのに対して、実施例Ａの最低共振周波数ｆ0は８００Ｈｚとなった。
【００８７】
【表１】
2012080209.tif 000007
【００８８】
実施例Ａと比較例Ａとを比較すると、実施例Ａはエッジ部１２ｃにおいて中央部１２０、一方端部１２１、他方端部１２２のそれぞれにおいて３つの曲率半径を有しているのに対して、比較例Ａは１つの曲率半径を有している点で相違している。この相違点により実施例Ａは比較例Ａに対して最低共振周波数ｆ0が低減されることがわかった。つまり、エッジ部１２ｃにおいて曲率半径を３つ有している実施例Ａの方が曲率半径を１つ有している比較例Ａより最低共振周波数ｆ0が低減されることがわかった。
【００８９】
（実施例２）
有限要素法により様々な形状のエッジ部を有する振動板について最低共振周波数を解析した。応力解析ソフトにより以下に説明する比較例Ｂ，Ｃおよび実施例Ｂ〜Ｆの図１３〜１９に示す寸法をそれぞれ用いて最低共振周波数を解析した。
【００９０】
まず、曲率半径を１つ有する振動板について、エッジ部曲率半径が同じ場合にエッジ部幅と最低共振周波数との関係について解析した。
【００９１】
比較例Ｂは図１３に示す寸法を有する。図１３を参照して、振動板１２の外径は直径１２．０ｍｍである。中央振動部１２ａの直径は６．８０ｍｍである。ボイスコイル取付部１２ｂの直径は８．２０ｍｍである。ボイスコイル取付部１２ｂの両端にはテーパが形成されている。エッジ部１２ｃの直径は１１．０ｍｍである。フレーム取付部１２ｄの直径は１２．００ｍｍである。フレーム取付部１２ｄの直径が振動板１２の直径となる。エッジ部１２ｃは曲率半径Ｒ２．００ｍｍである。エッジ部１２ｃは円弧角度４０．９７°である。
【００９２】
比較例Ｃは図１４に示す寸法を有する。図１４を参照して、振動板１２の外径は直径１５．０ｍｍである。中央振動部１２ａの直径は６．８０ｍｍである。ボイスコイル取付部１２ｂの直径は８．２０ｍｍである。ボイスコイル取付部１２ｂの両端にはテーパが形成されている。エッジ部１２ｃの直径は１４．０ｍｍである。フレーム取付部１２ｄの直径は１５．００ｍｍである。フレーム取付部１２ｄの直径が振動板１２の直径となる。エッジ部１２ｃは曲率半径Ｒ２．００ｍｍである。エッジ部１２ｃは円弧角度９２．９４°である。
【００９３】
比較例Ｃは、比較例Ｂと比較してエッジ部１２ｃの直径が３．０ｍｍ大きくなるよう設定されている。つまり、比較例Ｃは、比較例Ｂと比較してエッジ部１２ｃの幅が１．５ｍｍ大きくなるように設定されている。
【００９４】
比較例Ｂおよび比較例Ｃのそれぞれについて主な寸法と最低共振周波数ｆ0の解析結果とを表２に示す。表２を参照して、比較例Ｂの最低共振周波数ｆ0は５７３Ｈｚとなったのに対して、比較例Ｃの最低共振周波数ｆ0は５５０Ｈｚとなった。
【００９５】
【表２】
2012080209.tif 000008
【００９６】
比較例Ｂと比較例Ｃとを比較すると、エッジ部曲率半径Ｒ２．００ｍｍは同じあるが、エッジ部幅は比較例Ｂの１．４ｍｍに対して比較例Ｃの２．９ｍｍの方が大きく設定されている。このため、円弧角度は比較例Ｂの４０．９７°に対して比較例Ｃの９２．９４°の方が大きく設定されている。これにより、エッジ部曲率半径が同じ場合、エッジ部幅が大きい方が最低共振周波数ｆ0が低くなることがわかった。円弧角度が最低共振周波数ｆ0に影響することがわかった。
【００９７】
続いて、振動板外径、エッジ部幅およびエッジ部高さを同じに設定して、エッジ部中央部曲率半径とエッジ部端部（一方端部および他方端部）曲率半径とを変化させた場合の最低共振周波数を解析した。なお、一方端部および他方端部の曲率半径はそれぞれ同じに設定した。解析結果を表３に示す。
【００９８】
【表３】
2012080209.tif 000009
【００９９】
実施例Ｂ〜実施例Ｆでは、図１５〜図１９に示すように振動板１２の外径、中央振動部１２ａの直径、ボイスコイル取付部１２ｂの直径、エッジ部１２ｃの直径、フレーム取付部１２ｄの直径のそれぞれは比較例Ｃと同じ寸法に設定されている。エッジ部１２ｃの高さは０．６２ｍｍに設定されている。実施例Ｂ〜実施例Ｆは、エッジ部１２ｃにおいて３つの曲率半径を有している。
【０１００】
実施例Ｂは図１５に示す寸法を有する。図１５を参照して、実施例Ｂは、エッジ部中央部曲率半径Ｒ２．５１ｍｍであり、エッジ部端部曲率半径Ｒ０．３０ｍｍである。実施例Ｃは図１６に示す寸法を有する。図１６を参照して、実施例Ｃは、エッジ部中央部曲率半径Ｒ２．９９ｍｍであり、エッジ部端部曲率半径Ｒ０．４０ｍｍである。実施例Ｄは図１７に示す寸法を有する。図１７を参照して、実施例Ｄは、エッジ部中央部曲率半径Ｒ４．２４ｍｍであり、エッジ部端部曲率半径Ｒ０．５０ｍｍである。実施例Ｅは図１８に示す寸法を有する。図１８を参照して、実施例Ｅは、エッジ部中央部曲率半径Ｒ∞（無限大）ｍｍであり、エッジ部端部曲率半径Ｒ０．６２ｍｍである。実施例Ｆは図１９に示す寸法を有する。図１９を参照して、実施例Ｆは、エッジ部中央部曲率半径Ｒ∞（無限大）ｍｍであり、エッジ部端部曲率半径Ｒ∞（無限大）ｍｍである。
【０１０１】
表３を参照して、実施例Ｂ〜実施例Ｆは、比較例Ｃより最低共振周波数ｆ0が低くなることがわかった。つまり、エッジ部１２ｃが３つの曲率半径を有する実施例Ｂ〜実施例Ｆは、１つの曲率半径を有する比較例Ｃより最低共振周波数ｆ0が低くなることがわかった。
【０１０２】
また、実施例Ｂ〜実施例Ｆでは、エッジ部中央部曲率半径が大きいほど最低共振周波数ｆ0が低くなることがわかった。また、実施例Ｂ〜実施例Ｆでは、エッジ部端部曲率半径が大きいほど最低共振周波数ｆ0が低くなることがわかった。
【０１０３】
また、実施例Ｅよりエッジ部中央部曲率半径Ｒ∞の場合に最低共振周波数ｆ0がさらに低くなることがわかった。また実施例Ｆよりエッジ部中央部曲率半径Ｒ∞であり、エッジ部端部曲率半径Ｒ∞の場合、最低共振周波数ｆ0が最も低くなることがわかった。
【０１０４】
また、実施例Ｂ〜実施例Ｆでは比較例Ｃと比較してエッジ部線長が長くなることがわかった。実施例Ｆよりエッジ部中央部曲率半径Ｒ∞であり、エッジ部端部曲率半径Ｒ∞の場合、エッジ部線長が最も長くなることがわかった。
【０１０５】
なお、上記の各実施の形態は、適宜組み合わせることができる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることを意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１０６】
本発明は、エッジ部を有する振動板ならびにそれを備えたスピーカユニットおよび携帯情報端末に特に有利に適用され得る。
【符号の説明】
【０１０７】
１０  スピーカユニット、１１  フレーム、１１ａ  支持部、１１ｂ  内周部、１１ｃ  上端部、１２  振動板、１２ａ  中央振動部、１２ｂ  ボイスコイル取付部、１２ｃ  エッジ部、１２ｄ  フレーム取付部、１３  フレームカバー、１４  ボイスコイル、１５  マグネット、１６  プレート、１７  ヨーク、１００  携帯情報端末、１０１  上部筐体、１０２  表示部、１０３  放音孔、１０４  ヒンジ部、１０５  下部筐体、１０６  操作ボタン、１０７  数字ボタン、１１１  表示部、１１２  放音孔、１２０  中央部、１２１  一方端部、１２２  他方端部。
【図１】
2012080209.tif 000010
【図２】
2012080209.tif 000011
【図３】
2012080209.tif 000012
【図４】
2012080209.tif 000013
【図５】
2012080209.tif 000014
【図６】
2012080209.tif 000015
【図７】
2012080209.tif 000016
【図８】
2012080209.tif 000017
【図９】
2012080209.tif 000018
【図１０】
2012080209.tif 000019
【図１１】
2012080209.tif 000020
【図１２】
2012080209.tif 000021
【図１３】
2012080209.tif 000022
【図１４】
2012080209.tif 000023
【図１５】
2012080209.tif 000024
【図１６】
2012080209.tif 000025
【図１７】
2012080209.tif 000026
【図１８】
2012080209.tif 000027
【図１９】
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