JP7255047B2

JP7255047B2 - スピーカ用振動板

Info

Publication number: JP7255047B2
Application number: JP2018173208A
Authority: JP
Inventors: 紳太郎八巻; 隆司松村; 実堀口
Original assignee: Foster Electric Co Ltd
Current assignee: Foster Electric Co Ltd
Priority date: 2018-09-18
Filing date: 2018-09-18
Publication date: 2023-04-11
Anticipated expiration: 2038-09-18
Also published as: JP2020048007A; US20220038809A1; WO2020059638A1; CN112840675A; TW202021381A; US11418869B2; CN112840675B

Description

この発明はヘッドホンに用いると好適なスピーカ用振動板に関する。

ヘッドホンに使用されるスピーカは装着感やデザインの要求によりスピーカ自体は小型であって薄くする必要があり、よってそれに用いられる振動板も薄いものが要求される。
このため、ドーム状の振動板ではドーム部分の全高を低くしなければならないという制約を受け剛性が低下する。

振動板の素材としてはポリオレフィンやポリエステルなどの合成高分子や新素材を用いたもの等の種々のものが存在するが、現在においても性能面やコスト面等で優れた紙材（セルロース）が多く用いられている。

上述のように、スピーカを薄くするとそれに伴って振動板も平面に近くなり、セルロースを主素材とする振動板は形状的に剛性を確保するのが困難になり、振動板に分割共振が発生する。この分割共振の影響により、図６に示すように、高域においてピークやディップ（山や谷）が発生し、音圧が低下し周波数特性が悪化するという問題が生じる。

このようなことから、剛性を向上させた振動板が種々提供されている。

特許第４９９９８９９号米国特許９２７７３２４ＷＯ２０１４／０４５００８特開昭５０－１４４４２６号特開２００６－１２９１１１号

特許文献１の振動板はセンターキャップ部とコーン部とを一体形成したフリーエッジ構造を採用している。

しかしながら、このようにセンターキャップ部とコーン部とを一体化した振動板でも分割共振により高域の音圧が減衰し、また、共振点が低く、再生したい帯域にかかる場合には再生に問題が生じるという課題がある。

このため、分割共振点の周波数を高くする手段が考えられてきた。

剛性を向上させるために振動板の厚さを大きくすると、特許文献１のような単一部品では全体の厚さが厚くなり、必要以上に質量が増加し、音圧が低下するという課題が生じる。

また、全高を大きくするとサイズが大きくなってしまい装着感に影響を及ぼしたり、所望のデザインとすることができないという課題が生じる。

特許文献２ではセンターキャップ部の外周に別部品のリング状部材を設ける構成を採用している。すなわち、リング状部材の内周部にセンターキャップ部の外周部を結合し、リング状部材の外周部にエッジ部を結合するようにしており、このような構造の振動板は各部品同士の位置合わせが困難であり、製造工程が煩雑になるという課題がある。

特許文献３でもセンターキャップ部の外周にリング状部材を結合した構成としているが、この場合、リング状部材の形状もドーム状にし、かつ厚さもセンターキャップ部の厚さの２倍以上とし、剛性を確保するようにしている。

この特許文献３のものではリング状部材をドーム形状としたり、厚みを増したりするなどしなければならないため、製造が煩雑であり、また、厚みを増すとその分質量が増加し、音圧が低下するという課題がある。

特許文献４ではセンターキャップ部の外周部の内側に補強リング部を接合する構成を採用している。

この振動板では、ドーム状のセンターキャップ部の湾曲した外周部内側の形状に合致するように補強リング部を作成して接合しなければならず、センターキャップ部の形状変更を招来し、かつ製造も煩雑であるという課題がある。

この発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、センターキャップ部とその外周部のコーン部からなる振動板のボディ部材の形状をなんら変更せず容易に剛性を高め、高域側の周波数特性を向上させたスピーカ用振動板を提供することにある。

請求項１記載の本発明に係るスピーカ用振動板は、センターキャップ部とその外周に形成されたコーン部とからなるボディ部材のコーン部に前記コーン部と同内径のリング部材を接合し、このリング部材又はコーン部の外周部にエッジの内周部を接合し、前記センターキャップ部と前記コーン部との境界部分がボイスコイルボビンと接合されたことを特徴とする。
請求項２記載の本発明に係るスピーカ用振動板は、センターキャップ部とその外周に形成されたコーン部とからなるボディ部材のコーン部に前記コーン部と同内径及び同外径のリング部材を接合し、このリング部材又はコーン部の外周部にエッジの内周部を接合したことを特徴とする。
請求項３に係る本発明は、請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記センターキャップ部はドーム状をなし、前記コーン部の前面又は背面に前記コーン部と同形状の前記リング部材を接合したことを特徴とする。
請求項４に係る本発明は、請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記エッジの外周部に振動板固定リングを接合したことを特徴とする。
請求項５に係る本発明は、請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記ボディ部材と、前記リング部材とは、パルプにバイオセルロース及びカーボンファイバを配合してなることを特徴とする。
請求項６に係る本発明は、請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記リング部材が接合された前記コーン部は前方に向って立ち上がり形状をなすことを特徴とする。
請求項７に係る本発明は、請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記スピーカ用振動板はヘッドホン用であることを特徴とする。

この発明によれば、センターキャップ部とその外周のコーン部からなるボディ部材の形状を変更せず、コーン部にリング部材を接合してコーン部の剛性を向上させている。したがって、ボディ部材のコーン部分の厚さを周方向で均一に管理可能であり、また、ボディ部材は薄く軽量化しても剛性を向上させることができ、コーン部にリング部材を接合しても全体の質量増加を抑制できるので、音圧の低下や高域の減衰を抑制できる。
また、ボディ部材の外周部、つまりコーン部の剛性を高めることができるため、分割共振点を高域にシフトでき、高域での音圧低下を防ぐことができ、周波数特性を向上させることができる。
また、コーン部は前面（スピーカの前方）に向って傾斜する立ち上がり形状であるため、
径方向の位置決め（中心合わせ）が容易であり、製造しやすく、かつ立ち上がり形状とすれば剛性も向上するといった利点がある。

本発明の一実施例の分解斜視図である。同上の組立斜視図である。同上の平面図である。同上の半断面図である。本発明の一実施例の周波数特性の説明図である。従来の周波数特性の説明図である。

以下、図面に沿って本発明の好ましい実施例を説明する。

本発明のスピーカ用振動板の主たる用途はヘッドホンを対象とし、また、素材は好ましくは紙材であり、フリーエッジタイプのスピーカ用振動板であることを前提としている。

図１において、１は振動板のボディ部材で、このボディ部材１は、ドーム状のセンターキャップ部１ａと、その外周縁において径方向外側に張り出して形成されたフランジ状のコーン部１ｂにて構成されている。２はリング部材で、このリング部材２はコーン部１ｂとほぼ同形状をなしコーン部１ｂにウレタンまたはゴム系の接着剤を介して重ね熱プレスにより貼り合せられ接合され一体化される。リング部材２はボディ部材１とは別に抄紙され、平板状に形成され製造しやすい単純形状としている。本発明ではリング部材２をコーン部１ｂとほぼ同形状とすることでコーン部形状を変更せずにコーン部１ｂの剛性増強を可能としている。また、リング状の部材とすることでボディ部材１のリング状のコーン部１ｂに正確に貼り合せでき、振動板を周方向に均一に構成できる。これによってボディ部材１のコーン部１ｂの全周にわたってリング部材２を貼り合せることで、ボディ部材１全体を同相で動かすことができる。なお、図１では、リング部材２をコーン部１ｂの前面に貼り合わせしているが、貼り合せはコーン部１ｂの前面または背面いずれでも良い。

このリング部材２と、センターキャップ部１ａおよびコーン部１ｂとからなるボディ部材１とは好ましくは同じ素材、例えば木材パルプ又は非木材パルプ等のパルプ（セルロース）に対しバイオセルロース、そしてカーボンファイバの補強材を所定量配合することで素材剛性を向上させている。補強材はマイクロファイバとカーボンファイバに限定されるものではなく、その他の補強材を用いることもできる。

パルプに対しバイオセルロースや補強材のカーボンファイバ等の配合量はスピーカ用振動板の用途に応じ適宜最適な配合比が選択される。

また、図１において、３はリング状であってドーム状のエッジ、４は金属製の振動板固定リングである。

エッジ３の内周部はリング部材２又はコーン部１ｂの外周部に接着剤を介し接合され、振動板固定リング４は図示の状態においてエッジ３の外周部背面側に接合されるが、場合によっては前面側に接合されることもある。

図２は組立状態の斜視図、図３は平面図を示す。

図４は上記スピーカ用振動板１０に接合した振動板固定リング４をスピーカのフレーム５に設け、かつボディ部材１のセンターキャップ部１ａとコーン部１ｂとの境界部分背面にボイスコイルボビン６を接合した状態の半断面図を示す。

リング部材２が接合されたコーン部１ｂはスピーカの前方に向って傾斜する立ち上がり形状としている。したがって位置決め（中心合わせ）が容易である。よって、製造しやすい。また、コーン部１ｂは内周側から外周側にかけての立ち上がり形状になっており、立ち上がり形状の角度をきつくすればその形状に起因して剛性が高まる。

立ち上がり形状は、センターキャップ部１ａの頂点がコーン部１ｂの外周の高さより高いが、高さに制約が無い機種ではセンターキャップ部１ａの頂点よりコーン部１ｂの外周が高い場合もある。

なお、周知のようにボイスコイルボビン６の外周部にはボイスコイルが巻装され、ボイスコイルは磁気回路の磁気ギャップ内に配設されるなどし（いずれも図示せず）、ヘッドホン用スピーカが構成され、ボイスコイルに音声信号を入力すればボイスコイルボビンに結合された上記構成のスピーカ用振動板１０が振動し音が放射される。

なお、ヘッドホンは頭部に装着するタイプのスピーカであり、オーバーヘッド型等の耳を覆うようなヘッドホンに限定されるものでなく、カナル型、インナーイヤー型、耳かけ型等のいわゆるイヤホンも含まれる。また、ボイスコイルは、ボイスコイルボビン６を介してスピーカ用振動板１０に接合する他、ボイスコイルボビン６を介さずに、スピーカ用振動板１０に直接ボイスコイルを接合してもよい。ボイスコイルをスピーカ用振動板１０に直接、接合することで、軽量化を図ることができる。

図５は本発明のスピーカ用振動板の周波数特性と、従来の紙材単一部品からなるスピーカ用振動板の周波数特性との比較で、実線Ａは本発明例、破線Ｂは従来例を示す。なお、図５の周波数特性は、無響室にて測定した。本発明例Ａと従来例Ｂとは、パルプ、カーボンファイバ及びバイオセルロースを同じ配合比とし、坪量を変更して形成した紙材を用いて作製した。

本発明例Ａと従来例Ｂのスピーカ用振動板について、１０ｋＨｚと１２ｋＨｚにおける振動状況を観察した。１０ｋＨｚでは、本発明例Ａおよび従来例Ｂのいずれの振動板も、センターキャップ部１ａとコーン部１ｂとが同相で振動し、図５に示すように、ＡもＢも同様に高い音圧特性が得られる。１２ｋＨｚでは、本発明例Ａの振動板はセンターキャップ部１ａとコーン部１ｂとが同相で振動するのに対し、従来例Ｂの振動板はセンターキャップ部１ａとコーン部１ｂとが逆相に振動する。このように、本発明例Ａのスピーカ用振動板については、１２ｋＨｚにおいてもセンターキャップ部１ａとコーン部１ｂとを同相で振動させることができ、分割共振を減少できる。このため、図５に示すように、本発明例Ａは従来例Ｂと比較して、１０ｋＨｚ以降の高域の１２ｋＨｚにおいても良好な音圧特性が得られる。

従来例Ｂの紙材の場合において、種々実験を行った結果、口径φ１４ｍｍ（振動板固定リングの外径）のスピーカにおいて坪量５０ｇ／ｍ^２で、パルプにカーボンファイバ、バイオセルロースを配合した仕様が最良であった。しかしながら、その仕様でも周波数特性で高域１０ｋＨｚ以降で音圧が低下した。また、図示は省略するが、従来例Ｂと同様の材料配合比とし、坪量７５ｇ／ｍ^２で作製した紙材単一部品からなるスピーカ用振動板では質量が増加し、全域で音圧が低下した。

これに対し、坪量４０ｇ／ｍ^２のボディ部材１のコーン部１ｂに、同じく坪量４０ｇ／ｍ^２のリング部材２を接合した同口径の本発明例Ａの仕様では、質量の増加を抑制でき、２０ｋＨｚ程度まで音圧が確保でき良好な周波数特性が得られた。

なお、上記実施例において、前述のように、パルプに対しカーボンファイバとバイオセルロースの配合比を変えることで周波数特性を微調整可能である。

また、図示例ではコーン部１ｂに対し一枚のリング部材２を貼り合せているが、複数枚の貼り合せ構造とすることによっても剛性を調整することができる。

また、ボディ部材１とリング部材２との組み合わせは同種の素材同士に限定されるものでなく、樹脂、金属等の異種材料の組み合わせとしても良い。

１０スピーカ用振動板
１ボディ部材
１ａセンターキャップ部
１ｂコーン部
２リング部材
３エッジ
４振動板固定リング
５フレーム
６ボイスコイルボビン（ボイスコイル）
Ａ本発明例
Ｂ従来例

Claims

センターキャップ部とその外周に形成されたコーン部とからなるボディ部材のコーン部に前記コーン部と同内径のリング部材を接合し、このリング部材又はコーン部の外周部にエッジの内周部を接合し、前記センターキャップ部と前記コーン部との境界部分がボイスコイルボビンと接合されたことを特徴とするスピーカ用振動板。
センターキャップ部とその外周に形成されたコーン部とからなるボディ部材のコーン部に前記コーン部と同内径及び同外径のリング部材を接合し、このリング部材又はコーン部の外周部にエッジの内周部を接合したことを特徴とするスピーカ用振動板。
請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記センターキャップ部はドーム状をなし、前記コーン部の前面又は背面に前記コーン部と同形状の前記リング部材を接合したことを特徴とするスピーカ用振動板。
請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記エッジの外周部に振動板固定リングを接合したことを特徴とするスピーカ用振動板。
請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記ボディ部材と、前記リング部材とは、パルプにバイオセルロース及びカーボンファイバを配合してなることを特徴とするスピーカ用振動板。
請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記リング部材が接合された前記コーン部は前方に向って立ち上がり形状をなすことを特徴とするスピーカ用振動板。
請求項１または２に記載のスピーカ用振動板において、前記スピーカ用振動板はヘッドホン用であることを特徴とするスピーカ用振動板。