スピーカ
【課題】車載用途やＡＶ用途のフルレンジタイプのスピーカは、高域再生能力を高める手段としてサブコーンが多用されているが、スピーカの取付け作業中に、作業者の手がサブコーンに接触したり、掴んでしまって破損させて不良を発生させてしまうことが課題であった。
【解決手段】サブコーンは、センタードーム部と、このセンタードーム部の外周に設けられた外周ドーム部とで構成され、センタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合され、外周ドーム部の外周には振動板が結合された構成とすることで、サブコーンの外周をフリーの状態ではなく、振動板に結合固定することで変形や破損を防止できる構成としたものである。
【解決手段】サブコーンは、センタードーム部と、このセンタードーム部の外周に設けられた外周ドーム部とで構成され、センタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合され、外周ドーム部の外周には振動板が結合された構成とすることで、サブコーンの外周をフリーの状態ではなく、振動板に結合固定することで変形や破損を防止できる構成としたものである。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用途やＡＶ用途の各種映像機器や音響機器用等に用いられるスピーカに関するものであり、詳細には高域再生能力を高めるためのサブコーンやダストキャップを用いたフルレンジタイプのスピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のスピーカについて図面を用いて説明する。
【０００３】
図１０および図１１は、従来のスピーカの断面図であり、同じ構成部品には同じ符号を付して説明する。
【０００４】
従来、この種のスピーカは図１０および図１１に示す構成を有していた。
【０００５】
すなわち、図１０に示すように、マグネット２６と上部プレート２５および下部プレート２７とから構成された磁気回路２８に、フレーム２３を結合し、このフレーム２３の外周部に、振動板２１をエッジ２２を介して結合し、この振動板２１に結合されるとともに、その一部がダンパー２４にて前記磁気回路２８の磁気ギャップ３６に配置されたボイスコイルボビン２９を有するボイスコイル３０と、前記ボイスコイルボビン２９に結合されたサブコーン３１により構成していた。
【０００６】
以上の従来例は、高域側の再生帯域を拡張する方法として、サブコーン３１を使用したものであるが、拡張できるレベルは低下するが、図１１に示すようにサブコーンではなく、ダストキャップ３２により構成したスピーカも一般的である。
【０００７】
この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１および特許文献２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３２７０８７号公報
【特許文献２】特開平８−１４０１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１０に示す従来の構成では、サブコーンで高域再生帯域を拡張可能であるが、例えば、車載用スピーカの場合であれば、ドアへの取付け作業の際、サブコーン外周が浮いている状態であるため、作業者がサブコーンを掴んでしまい、サブコーンを破損してしまうという課題を有するものであった。
【００１０】
また、サブコーンを掴んでしまわないまでも、サブコーンに手や指を触れることで、サブコーンの外周部が変形して、特性劣化やビリツキ等の不良が発生するという課題を有するものであった。
【００１１】
この取付け作業に関する課題は、映像用途やオーディオ用途でも同じである。
【００１２】
この取付け作業に関する課題を解決するためには、図１１に示す従来の構成のように、サブコーンではなく、ダストキャップを用いればよいが、この場合、サブコーンが存在しないため、高域再生能力が著しく低下し、フルレンジ再生が困難となってしまう。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するもので、フルレンジ再生を図ることができるスピーカにおいて、高域再生能力を拡張するとともに、取付け作業時にサブコーンを破損することがないスピーカを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のスピーカは、磁気回路と、この磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルボビンを有するボイスコイルと、ボイスコイルボビンに結合されたサブコーンとを備え、このサブコーンは、センタードーム部と、このセンタードーム部の外周に設けられた外周ドーム部とで構成され、センタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合され、外周ドーム部の外周には振動板が結合された構成としたものである。
【００１５】
この構成とすることで、サブコーンの外周を浮いている状態、すなわちフリーの状態ではなく、振動板に固定することで、従来のスピーカとは異なり、取付け作業時にサブコーンを掴んで破損するようなことがなく、よってサブコーンの変形や破損を防止することができる。
【００１６】
さらに、サブコーンのセンタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合された構成とすることで、ボイスコイルの振動を効率よくサブコーンに伝達することで、高域再生能力を向上させることができるとともに、その構造上、サブコーンの上部方向から力が加わっても、ボイスコイルボビンに結合固定することで変形や破損を防止することができる。
【００１７】
そして、図１１に示す従来のスピーカとも異なり、本発明のサブコーンはセンタードーム部だけでなく、外周ドーム部も有しているため、その共振と有効面積の拡大により、高域再生能力を大きく拡張することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明のサブコーンは、センタードーム部と、このセンタードーム部の外周に設けられた外周ドーム部とで構成され、センタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合され、外周ドーム部の外周には振動板が結合された構成とすることで、サブコーンの外周を浮いている状態ではなく、振動板に固定することで、変形や破損を防止することができる。
【００１９】
さらに、サブコーンのセンタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合された構成とすることで、ボイスコイルの振動を効率よくサブコーンに伝達することで、高域再生能力を向上させることができるとともに、その構造上、サブコーンの上部方向から力が加わっても、ボイスコイルボビンに結合固定することで変形や破損を防止することができる。
【００２０】
よって本発明は、サブコーンの変形や破損防止と、高域再生能力拡張という大きな効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図２】従来のスピーカの音圧周波数特性図
【図３】従来のスピーカの振動モード図
【図４】従来のスピーカの音圧周波数特性図
【図５】本発明のスピーカの音圧周波数特性図
【図６】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図７】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図８】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図９】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図１０】従来のスピーカの断面図
【図１１】従来のスピーカの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて本発明について説明する。
【００２４】
図１は本発明のサブコーンを用いたスピーカの断面図である。
【００２５】
図１に示すように、センターポールを有する下部プレート７と、この下部プレート７に結合されたマグネット６と、このマグネット６の下部プレート７との反対側に結合された上部プレート５とから構成された磁気回路８と、この磁気回路８に結合されたフレーム３と、このフレーム３の外周部に、エッジ２を介して結合された振動板１と、この振動板１に結合されるとともにその一部がダンパー４にて磁気回路８の磁気ギャップ１６に配置されたボイスコイルボビン９を有するボイスコイル１０と、ボイスコイルボビン９に結合されたサブコーン１１とを備えて構成している。
【００２６】
ここで、このサブコーン１１は、センタードーム部１２と、このセンタードーム部１２の外周に設けられた外周ドーム部１４とで構成され、センタードーム部１２の外周近傍にはボイスコイル結合部１３が設けられてボイスコイルボビン９が結合され、外周ドーム部１４の外周には振動板１が結合されている。
【００２７】
この構成とすることで、サブコーン１１の外周を浮いている状態、すなわちフリーの状態ではなく、振動板１に固定することで、従来のスピーカとは異なり、取付け作業時にサブコーン１１を掴んで破損するようなことがなく、よって変形や破損を防止することができる。
【００２８】
このサブコーン１１の外周ドーム部１４の断面は、略半円形状としている。
【００２９】
この構成とすることで、サブコーン１１の外周ドーム部１４から放射される音が良好な指向性を有することができるため、高域周波数のサービスエリアを拡大することができる。
【００３０】
ここで、サブコーン１１の外周ドーム部１４の外周には、振動板１のコーン形状に沿った外周接着部１５を設けて構成している。
【００３１】
この外周接着部１５を設けることは必須ではないが、この外周接着部１５により、サブコーン１１の外周ドーム部１４と振動板１との結合をより確実に実施することができる。
【００３２】
そして、ボイスコイルの動きと逆位相となる振動板１のネック部からの放射音に確実に蓋をすることで、位相干渉を防止し、高域に広帯域のディップが発生することを防止することができる。
【００３３】
さらに、サブコーン１１のセンタードーム部１２の外周近傍にはボイスコイルボビン９が結合された構成とすることで、ボイスコイル１０の振動を効率よくサブコーン１１に伝達でき、高域再生能力を向上させることができるとともに、その構造上、サブコーン１１の上部方向から力が加わっても、ボイスコイルボビン９に結合固定されているため、サブコーン１１の変形や破損を防止することができる。
【００３４】
そして、図１１に示す従来のスピーカとも異なり、本発明のサブコーン１１はセンタードーム部１２だけでなく、外周ドーム部１４も有しているため、センタードーム部１２と外周ドーム部１４の共振により、有効面積を拡大させることができ、高域再生能力を向上させることができる。
【００３５】
よって、高域再生能力の拡張等の性能向上を実現しつつ、サブコーン１１を掴んでしまったり、サブコーン１１に触れることで、サブコーン１１の外周部が変形して、特性劣化やビリツキ等の不良が発生するという課題を解決することができる。
【００３６】
ここで、このサブコーン１１の材質としては、紙が多用されているため、サブコーン１１の外周部が浮いている状態、すなわちフリーの状態であれば、作業者の手で触れてしまうことで容易に変形してしまう。
【００３７】
よって本願のように、紙のサブコーンであっても、サブコーン１１の外周ドーム部１４の外周を振動板１に結合固定することで、サブコーン１１を掴んだり、手で触れてしまうことで容易に破損するようなことがなく、よって変形や破損を防止することができる。
【００３８】
しかしながら、この紙のサブコーンに非常に強い力が加わった場合には、変形や破損を発生することも懸念されるため、この対策として、紙の材料の強度を向上させたり、ヤング率や弾性率の高い材料を選定することである程度の対応が可能となる。
【００３９】
これらの紙の材料としては、剛性が高く弾性率の高い竹繊維を使用した材料とすることが望ましい。
【００４０】
この場合、竹繊維を一部に含んでも良いし、全部を竹繊維材料としても良く、サブコーンの高域再生能力を向上させるとともに、剛性やヤング率や弾性率を向上させることで、変形や破損の発生する可能性を著しく低下させることができる。
【００４１】
また、サブコーンの材質面の対応として、樹脂を使用しても良い。
【００４２】
この場合、樹脂含浸や樹脂塗布等、樹脂を一部に含んでも良いし、全部を樹脂材料から構成しても良く、サブコーンの高域再生能力を向上させるとともに、ヤング率や弾性率を向上させることで、変形や破損の発生する可能性を著しく低下させることができる。
【００４３】
さらに、上述の竹繊維と樹脂を組合わせて使用しても良く、竹繊維と樹脂のそれぞれの特徴を上手く組合わせることで、相乗効果として、サブコーンの高域再生能力の一層の向上と、サブコーンの変形や破損の発生する可能性を一層低下させる効果を発揮させることができる。
【００４４】
次に、本発明のサブコーンの作用と効果の詳細について説明する。
【００４５】
サブコーン１１は、センタードーム部１２がボイスコイル結合部１３を介してボイスコイルボビン９の内周部に接合されている。
【００４６】
サブコーン１１は、振動板１と比べて口径が小さく、しかも重量が軽いので、高域で共振し、高域を良好に再生することができる。
【００４７】
また、外周ドーム部１４が、外周ドーム部１４の外周接着部１５を介して振動板１のネック部に接合されているため、この外周ドーム部１４も同様に高域で共振し、高域を良好に再生することができる。
【００４８】
サブコーン１１の外周ドーム部１４が、振動板１のネック部に接合されることで、図１０に示した従来のサブコーンを用いたスピーカとは異なり、取付け作業時にサブコーン１１を掴んで破損させたり、手が触れて変形させたりするようなことがなく、よってサブコーン１１の変形や破損を防止することができる。
【００４９】
また、図１におけるサブコーン１１は、外周ドーム部１４の高さがセンタードーム部１２よりも低くなっているため、作業者の指が外周ドーム部に接触しにくく、その結果、外周ドーム部１４を破損することがない。
【００５０】
センタードーム部１２は十分な高さがあるため、指で軽く加圧した程度ではへこむことはない。
【００５１】
外周ドーム部１４の幅Ｗは、へこみ防止のため作業者の指よりも小さいサイズとすることが望ましい。
【００５２】
次に、高域特性についてコンピュータによるシミュレーション結果を用いて詳細に説明する。
【００５３】
図１１に示した従来のダストキャップを用いたスピーカの音圧周波数特性を図２に示す。
【００５４】
図２のＡは振動板とダストキャップを合わせたスピーカの総合音圧周波数特性、Ｂは振動板のみの音圧周波数特性、Ｃはダストキャップのみの音圧周波数特性を示している。
【００５５】
図２のＡとＢより、１０〜１２ｋＨｚにダストキャップの共振があり、これにより高域再生能力を補強したいが、ダストキャップのみでは振動板有効面積が小さいため、中域に比べ高域の音圧レベルが低く、十分な高域再生能力が得られない。
【００５６】
また、Ａの８〜１０ｋＨｚ付近には帯域幅が広い大きなディップが存在するため、高域は７ｋＨｚから低下しており、この点からも十分な高域再生能力があるとは言えない。
【００５７】
Ｂの振動板のみの音圧特性では８ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの音圧は高いが、ダストキャップと合わせることにより、音圧低下が発生しており、高域再生能力を低下させている。
【００５８】
図３は、９ｋＨｚの振動モードの解析結果を示したもので、振動板のネック部とボイスコイル及びダストキャップが矢印のように逆位相の動きをしていることが分る。
【００５９】
このために、８〜１０ｋＨｚでは位相干渉が生じ、Ａの総合音圧周波数特性のディップとなる。
【００６０】
また、図１０に示した従来のサブコーンを用いたスピーカの音圧周波数特性を図４に示す。
【００６１】
図４のＡ’は振動板とサブコーンを合わせた総合音圧周波数特性、Ｂ’は振動板のみの音圧周波数特性、Ｃ’はサブコーンのみの音圧周波数特性を示している。
【００６２】
振動板のみの音圧周波数特性Ｂ’では４〜６ｋＨｚ付近の特性が出ているのにも関わらず、総合音圧周波数特性Ａ’では４〜６ｋＨｚ付近の音圧が低下している。
【００６３】
これも、図１１に示したダストキャップのみの従来スピーカと同様に、振動板のネック部とボイスコイル及びサブコーンが逆位相の動きとなり、位相干渉が生じて、Ａ’の総合特性のディップとなるものである。
【００６４】
７ｋＨｚのピークは、Ｂ’のサブコーンのみの特性からサブコーンの共振によって生じていることがわかる。
【００６５】
１０〜２０ｋＨｚにおいては、従来のダストキャップを用いたスピーカと同様に、センタードームの共振が主となって高域再生能力を補強している。
【００６６】
サブコーンは、ダストキャップ単体より面積が大きいため、ダストキャップの場合よりも広帯域で、かつ高音圧に高域の補強を実現することができている。
【００６７】
総合音圧周波数特性としては、４〜６ｋＨｚにディップがあるが、７ｋＨｚと１０〜２０ｋＨｚのサブコーンの共振により、１２ｋＨｚくらいまで再生できるようになっており、高域再生能力が高い。
【００６８】
これに対して、本発明のサブコーンを用いたスピーカの音圧周波数特性は図５のようになる。
【００６９】
図５のＡ”は振動板と本発明のサブコーンを合わせた総合音圧周波数特性、Ｂ”は振動板のみの音圧周波数特性、Ｃ”は本発明のサブコーンのみの音圧周波数特性である。
【００７０】
６〜９ｋＨｚにおいて、総合音圧周波数特性Ａ”と振動板のみＢ”の音圧周波数特性を比較すると、殆ど差が生じておらず、位相干渉が起こっていないことがわかる。
【００７１】
位相干渉が発生しないのは、本発明のサブコーンは、外周ドーム部の外周を振動板に接着することで、振動板のネック部の逆位相音が前面に出ないように蓋をしているためである。
【００７２】
また、サブコーンのみＣ”の音圧周波数特性では、５ｋＨｚと１１ｋＨｚにピークが発生している。
【００７３】
主に、５ｋＨｚのピークは外周ドーム部の共振で、１１ｋＨｚはセンタードーム部の共振である。
【００７４】
１１ｋＨｚのピークの特性が、図２に示した従来のダストキャップの特性より大きいのは、外周ドームの分がプラスされ有効面積が大きくなっているためである。
【００７５】
以上、詳細を説明したように、本発明のスピーカは高域再生能力を向上させることができるとともに、サブコーンの変形や破損を防止することができる。
【００７６】
なお、図１のサブコーンは外周ドーム部の高さがセンタードーム部よりも低くなっているが、図６に示すように外周ドーム部１４ａを大きくして、センタードーム部よりも高くしてもよい。
【００７７】
この構成とすることで、作業者の手には触れやすくはなるが、高域再生能力を向上させることができる。
【００７８】
また、図７に示すように外周ドーム部１４ｂの断面を楕円形状にしてもよい。
【００７９】
この構成とすることで、作業者の手には触れやすくはなるが、高域再生能力を向上させ、強度的にも強くすることができる。
【００８０】
これらの高さや形状については、干渉の度合いや高域再生能力を鑑みて、コントロールすることができる。
【００８１】
ただし、図６や図７の場合は、作業者の指による加圧でへこむ可能性があり、この場合、前述のように材料を竹繊維を混ぜた抄紙とし、へこんでも回復するようなしなやかな材料を選定することが望ましい。
【００８２】
また、サブコーンの材料は抄紙工法で作るのが一般的であるが、樹脂や金属でも良く、樹脂の場合は樹脂フィルム成型や射出成形等があり、高域特性やへこみにくさ、へこみからの回復等を考慮しながら選択が可能である。
【００８３】
一方、金属の場合も、アルミニウムやチタン等の金属箔成型等があり、高域特性やへこみにくさ、へこみからの回復等を考慮しながら選択が可能であり、特に金属の場合には、その放熱性の良さからボイスコイルの温度上昇を抑制できる効果があるため、スピーカの耐入力特性を向上させることができる。
【００８４】
また、作業者の指による加圧でへこみにくい外周ドーム部の形状として、図８や図９の１７、１７ａに示すように、少なくとも二つ以上の山からなるコルゲーションが設けられた形状としても良い。
【００８５】
この構成とすることで、外周ドーム部の高さはセンタードーム部に比べ十分に低くなっていることから、外周ドーム部に作業者の指が、一層接触しにくくなっており、押しつぶされてへこむことがない。
【００８６】
さらに、高域特性としては、外周ドーム部の共振が単一ではなく、複雑なモードとなるので、高域の共振特性が分散され、平坦な特性を実現することができる。
【００８７】
なお、図８の外周ドーム部１７ではコルゲーションの数は２つであるが、図９の外周ドーム部１７ａのように３つ設けてもよく、さらにそれ以上にすることも可能であり、高域の共振特性を鑑みて自由に選択することができる。
【００８８】
以上のように、本発明のスピーカは、サブコーンの外周ドーム部の外周接着部を振動板に結合することで、取付け作業時における破損や変形を防止することができる。
【００８９】
また、外周ドーム部が振動板のネック部からの逆位相音に蓋をすることで、位相干渉を防止し、高域特性での広帯域ディップを防止することができる。
【００９０】
さらに、外周ドーム部とセンタードーム部の共振により、高域再生能力を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、車載用途やＡＶ用途等のフルレンジタイプのスピーカに有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１ 振動板
２ エッジ
３ フレーム
４ ダンパー
５ 上部プレート
６ マグネット
７ 下部プレート
８ 磁気回路
９ ボイスコイルボビン
１０ ボイスコイル
１１ サブコーン
１２ センタードーム部
１３ ボイスコイル結合部
１４ 外周ドーム部
１４ａ 外周ドーム部
１４ｂ 外周ドーム部
１５ 外周接着部
１６ 磁気ギャップ
１７ 外周ドーム部
１７ａ 外周ドーム部
Ａ 図１１に示した従来のスピーカの総合音圧周波数特性
Ｂ 図１１に示した従来のスピーカのコーンの音圧周波数特性
Ｃ 図１１に示した従来のスピーカのダストキャップの音圧周波数特性
Ａ’ 図１０に示した従来のスピーカの総合音圧周波数特性
Ｂ’ 図１０に示した従来のスピーカのコーンの音圧周波数特性
Ｃ’ 図１０に示した従来のスピーカのサブコーンの音圧周波数特性
Ａ” 本発明のスピーカの総合音圧周波数特性
Ｂ” 本発明のスピーカのコーンの音圧周波数特性
Ｃ” 本発明のスピーカのダストキャップの音圧周波数特性
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車載用途やＡＶ用途の各種映像機器や音響機器用等に用いられるスピーカに関するものであり、詳細には高域再生能力を高めるためのサブコーンやダストキャップを用いたフルレンジタイプのスピーカに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
以下、従来のスピーカについて図面を用いて説明する。
【０００３】
図１０および図１１は、従来のスピーカの断面図であり、同じ構成部品には同じ符号を付して説明する。
【０００４】
従来、この種のスピーカは図１０および図１１に示す構成を有していた。
【０００５】
すなわち、図１０に示すように、マグネット２６と上部プレート２５および下部プレート２７とから構成された磁気回路２８に、フレーム２３を結合し、このフレーム２３の外周部に、振動板２１をエッジ２２を介して結合し、この振動板２１に結合されるとともに、その一部がダンパー２４にて前記磁気回路２８の磁気ギャップ３６に配置されたボイスコイルボビン２９を有するボイスコイル３０と、前記ボイスコイルボビン２９に結合されたサブコーン３１により構成していた。
【０００６】
以上の従来例は、高域側の再生帯域を拡張する方法として、サブコーン３１を使用したものであるが、拡張できるレベルは低下するが、図１１に示すようにサブコーンではなく、ダストキャップ３２により構成したスピーカも一般的である。
【０００７】
この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１および特許文献２が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平９−３２７０８７号公報
【特許文献２】特開平８−１４０１７５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、図１０に示す従来の構成では、サブコーンで高域再生帯域を拡張可能であるが、例えば、車載用スピーカの場合であれば、ドアへの取付け作業の際、サブコーン外周が浮いている状態であるため、作業者がサブコーンを掴んでしまい、サブコーンを破損してしまうという課題を有するものであった。
【００１０】
また、サブコーンを掴んでしまわないまでも、サブコーンに手や指を触れることで、サブコーンの外周部が変形して、特性劣化やビリツキ等の不良が発生するという課題を有するものであった。
【００１１】
この取付け作業に関する課題は、映像用途やオーディオ用途でも同じである。
【００１２】
この取付け作業に関する課題を解決するためには、図１１に示す従来の構成のように、サブコーンではなく、ダストキャップを用いればよいが、この場合、サブコーンが存在しないため、高域再生能力が著しく低下し、フルレンジ再生が困難となってしまう。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するもので、フルレンジ再生を図ることができるスピーカにおいて、高域再生能力を拡張するとともに、取付け作業時にサブコーンを破損することがないスピーカを提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記目的を達成するために、本発明のスピーカは、磁気回路と、この磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルボビンを有するボイスコイルと、ボイスコイルボビンに結合されたサブコーンとを備え、このサブコーンは、センタードーム部と、このセンタードーム部の外周に設けられた外周ドーム部とで構成され、センタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合され、外周ドーム部の外周には振動板が結合された構成としたものである。
【００１５】
この構成とすることで、サブコーンの外周を浮いている状態、すなわちフリーの状態ではなく、振動板に固定することで、従来のスピーカとは異なり、取付け作業時にサブコーンを掴んで破損するようなことがなく、よってサブコーンの変形や破損を防止することができる。
【００１６】
さらに、サブコーンのセンタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合された構成とすることで、ボイスコイルの振動を効率よくサブコーンに伝達することで、高域再生能力を向上させることができるとともに、その構造上、サブコーンの上部方向から力が加わっても、ボイスコイルボビンに結合固定することで変形や破損を防止することができる。
【００１７】
そして、図１１に示す従来のスピーカとも異なり、本発明のサブコーンはセンタードーム部だけでなく、外周ドーム部も有しているため、その共振と有効面積の拡大により、高域再生能力を大きく拡張することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明のサブコーンは、センタードーム部と、このセンタードーム部の外周に設けられた外周ドーム部とで構成され、センタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合され、外周ドーム部の外周には振動板が結合された構成とすることで、サブコーンの外周を浮いている状態ではなく、振動板に固定することで、変形や破損を防止することができる。
【００１９】
さらに、サブコーンのセンタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合された構成とすることで、ボイスコイルの振動を効率よくサブコーンに伝達することで、高域再生能力を向上させることができるとともに、その構造上、サブコーンの上部方向から力が加わっても、ボイスコイルボビンに結合固定することで変形や破損を防止することができる。
【００２０】
よって本発明は、サブコーンの変形や破損防止と、高域再生能力拡張という大きな効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図２】従来のスピーカの音圧周波数特性図
【図３】従来のスピーカの振動モード図
【図４】従来のスピーカの音圧周波数特性図
【図５】本発明のスピーカの音圧周波数特性図
【図６】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図７】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図８】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図９】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図１０】従来のスピーカの断面図
【図１１】従来のスピーカの断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて本発明について説明する。
【００２４】
図１は本発明のサブコーンを用いたスピーカの断面図である。
【００２５】
図１に示すように、センターポールを有する下部プレート７と、この下部プレート７に結合されたマグネット６と、このマグネット６の下部プレート７との反対側に結合された上部プレート５とから構成された磁気回路８と、この磁気回路８に結合されたフレーム３と、このフレーム３の外周部に、エッジ２を介して結合された振動板１と、この振動板１に結合されるとともにその一部がダンパー４にて磁気回路８の磁気ギャップ１６に配置されたボイスコイルボビン９を有するボイスコイル１０と、ボイスコイルボビン９に結合されたサブコーン１１とを備えて構成している。
【００２６】
ここで、このサブコーン１１は、センタードーム部１２と、このセンタードーム部１２の外周に設けられた外周ドーム部１４とで構成され、センタードーム部１２の外周近傍にはボイスコイル結合部１３が設けられてボイスコイルボビン９が結合され、外周ドーム部１４の外周には振動板１が結合されている。
【００２７】
この構成とすることで、サブコーン１１の外周を浮いている状態、すなわちフリーの状態ではなく、振動板１に固定することで、従来のスピーカとは異なり、取付け作業時にサブコーン１１を掴んで破損するようなことがなく、よって変形や破損を防止することができる。
【００２８】
このサブコーン１１の外周ドーム部１４の断面は、略半円形状としている。
【００２９】
この構成とすることで、サブコーン１１の外周ドーム部１４から放射される音が良好な指向性を有することができるため、高域周波数のサービスエリアを拡大することができる。
【００３０】
ここで、サブコーン１１の外周ドーム部１４の外周には、振動板１のコーン形状に沿った外周接着部１５を設けて構成している。
【００３１】
この外周接着部１５を設けることは必須ではないが、この外周接着部１５により、サブコーン１１の外周ドーム部１４と振動板１との結合をより確実に実施することができる。
【００３２】
そして、ボイスコイルの動きと逆位相となる振動板１のネック部からの放射音に確実に蓋をすることで、位相干渉を防止し、高域に広帯域のディップが発生することを防止することができる。
【００３３】
さらに、サブコーン１１のセンタードーム部１２の外周近傍にはボイスコイルボビン９が結合された構成とすることで、ボイスコイル１０の振動を効率よくサブコーン１１に伝達でき、高域再生能力を向上させることができるとともに、その構造上、サブコーン１１の上部方向から力が加わっても、ボイスコイルボビン９に結合固定されているため、サブコーン１１の変形や破損を防止することができる。
【００３４】
そして、図１１に示す従来のスピーカとも異なり、本発明のサブコーン１１はセンタードーム部１２だけでなく、外周ドーム部１４も有しているため、センタードーム部１２と外周ドーム部１４の共振により、有効面積を拡大させることができ、高域再生能力を向上させることができる。
【００３５】
よって、高域再生能力の拡張等の性能向上を実現しつつ、サブコーン１１を掴んでしまったり、サブコーン１１に触れることで、サブコーン１１の外周部が変形して、特性劣化やビリツキ等の不良が発生するという課題を解決することができる。
【００３６】
ここで、このサブコーン１１の材質としては、紙が多用されているため、サブコーン１１の外周部が浮いている状態、すなわちフリーの状態であれば、作業者の手で触れてしまうことで容易に変形してしまう。
【００３７】
よって本願のように、紙のサブコーンであっても、サブコーン１１の外周ドーム部１４の外周を振動板１に結合固定することで、サブコーン１１を掴んだり、手で触れてしまうことで容易に破損するようなことがなく、よって変形や破損を防止することができる。
【００３８】
しかしながら、この紙のサブコーンに非常に強い力が加わった場合には、変形や破損を発生することも懸念されるため、この対策として、紙の材料の強度を向上させたり、ヤング率や弾性率の高い材料を選定することである程度の対応が可能となる。
【００３９】
これらの紙の材料としては、剛性が高く弾性率の高い竹繊維を使用した材料とすることが望ましい。
【００４０】
この場合、竹繊維を一部に含んでも良いし、全部を竹繊維材料としても良く、サブコーンの高域再生能力を向上させるとともに、剛性やヤング率や弾性率を向上させることで、変形や破損の発生する可能性を著しく低下させることができる。
【００４１】
また、サブコーンの材質面の対応として、樹脂を使用しても良い。
【００４２】
この場合、樹脂含浸や樹脂塗布等、樹脂を一部に含んでも良いし、全部を樹脂材料から構成しても良く、サブコーンの高域再生能力を向上させるとともに、ヤング率や弾性率を向上させることで、変形や破損の発生する可能性を著しく低下させることができる。
【００４３】
さらに、上述の竹繊維と樹脂を組合わせて使用しても良く、竹繊維と樹脂のそれぞれの特徴を上手く組合わせることで、相乗効果として、サブコーンの高域再生能力の一層の向上と、サブコーンの変形や破損の発生する可能性を一層低下させる効果を発揮させることができる。
【００４４】
次に、本発明のサブコーンの作用と効果の詳細について説明する。
【００４５】
サブコーン１１は、センタードーム部１２がボイスコイル結合部１３を介してボイスコイルボビン９の内周部に接合されている。
【００４６】
サブコーン１１は、振動板１と比べて口径が小さく、しかも重量が軽いので、高域で共振し、高域を良好に再生することができる。
【００４７】
また、外周ドーム部１４が、外周ドーム部１４の外周接着部１５を介して振動板１のネック部に接合されているため、この外周ドーム部１４も同様に高域で共振し、高域を良好に再生することができる。
【００４８】
サブコーン１１の外周ドーム部１４が、振動板１のネック部に接合されることで、図１０に示した従来のサブコーンを用いたスピーカとは異なり、取付け作業時にサブコーン１１を掴んで破損させたり、手が触れて変形させたりするようなことがなく、よってサブコーン１１の変形や破損を防止することができる。
【００４９】
また、図１におけるサブコーン１１は、外周ドーム部１４の高さがセンタードーム部１２よりも低くなっているため、作業者の指が外周ドーム部に接触しにくく、その結果、外周ドーム部１４を破損することがない。
【００５０】
センタードーム部１２は十分な高さがあるため、指で軽く加圧した程度ではへこむことはない。
【００５１】
外周ドーム部１４の幅Ｗは、へこみ防止のため作業者の指よりも小さいサイズとすることが望ましい。
【００５２】
次に、高域特性についてコンピュータによるシミュレーション結果を用いて詳細に説明する。
【００５３】
図１１に示した従来のダストキャップを用いたスピーカの音圧周波数特性を図２に示す。
【００５４】
図２のＡは振動板とダストキャップを合わせたスピーカの総合音圧周波数特性、Ｂは振動板のみの音圧周波数特性、Ｃはダストキャップのみの音圧周波数特性を示している。
【００５５】
図２のＡとＢより、１０〜１２ｋＨｚにダストキャップの共振があり、これにより高域再生能力を補強したいが、ダストキャップのみでは振動板有効面積が小さいため、中域に比べ高域の音圧レベルが低く、十分な高域再生能力が得られない。
【００５６】
また、Ａの８〜１０ｋＨｚ付近には帯域幅が広い大きなディップが存在するため、高域は７ｋＨｚから低下しており、この点からも十分な高域再生能力があるとは言えない。
【００５７】
Ｂの振動板のみの音圧特性では８ｋＨｚ〜１０ｋＨｚの音圧は高いが、ダストキャップと合わせることにより、音圧低下が発生しており、高域再生能力を低下させている。
【００５８】
図３は、９ｋＨｚの振動モードの解析結果を示したもので、振動板のネック部とボイスコイル及びダストキャップが矢印のように逆位相の動きをしていることが分る。
【００５９】
このために、８〜１０ｋＨｚでは位相干渉が生じ、Ａの総合音圧周波数特性のディップとなる。
【００６０】
また、図１０に示した従来のサブコーンを用いたスピーカの音圧周波数特性を図４に示す。
【００６１】
図４のＡ’は振動板とサブコーンを合わせた総合音圧周波数特性、Ｂ’は振動板のみの音圧周波数特性、Ｃ’はサブコーンのみの音圧周波数特性を示している。
【００６２】
振動板のみの音圧周波数特性Ｂ’では４〜６ｋＨｚ付近の特性が出ているのにも関わらず、総合音圧周波数特性Ａ’では４〜６ｋＨｚ付近の音圧が低下している。
【００６３】
これも、図１１に示したダストキャップのみの従来スピーカと同様に、振動板のネック部とボイスコイル及びサブコーンが逆位相の動きとなり、位相干渉が生じて、Ａ’の総合特性のディップとなるものである。
【００６４】
７ｋＨｚのピークは、Ｂ’のサブコーンのみの特性からサブコーンの共振によって生じていることがわかる。
【００６５】
１０〜２０ｋＨｚにおいては、従来のダストキャップを用いたスピーカと同様に、センタードームの共振が主となって高域再生能力を補強している。
【００６６】
サブコーンは、ダストキャップ単体より面積が大きいため、ダストキャップの場合よりも広帯域で、かつ高音圧に高域の補強を実現することができている。
【００６７】
総合音圧周波数特性としては、４〜６ｋＨｚにディップがあるが、７ｋＨｚと１０〜２０ｋＨｚのサブコーンの共振により、１２ｋＨｚくらいまで再生できるようになっており、高域再生能力が高い。
【００６８】
これに対して、本発明のサブコーンを用いたスピーカの音圧周波数特性は図５のようになる。
【００６９】
図５のＡ”は振動板と本発明のサブコーンを合わせた総合音圧周波数特性、Ｂ”は振動板のみの音圧周波数特性、Ｃ”は本発明のサブコーンのみの音圧周波数特性である。
【００７０】
６〜９ｋＨｚにおいて、総合音圧周波数特性Ａ”と振動板のみＢ”の音圧周波数特性を比較すると、殆ど差が生じておらず、位相干渉が起こっていないことがわかる。
【００７１】
位相干渉が発生しないのは、本発明のサブコーンは、外周ドーム部の外周を振動板に接着することで、振動板のネック部の逆位相音が前面に出ないように蓋をしているためである。
【００７２】
また、サブコーンのみＣ”の音圧周波数特性では、５ｋＨｚと１１ｋＨｚにピークが発生している。
【００７３】
主に、５ｋＨｚのピークは外周ドーム部の共振で、１１ｋＨｚはセンタードーム部の共振である。
【００７４】
１１ｋＨｚのピークの特性が、図２に示した従来のダストキャップの特性より大きいのは、外周ドームの分がプラスされ有効面積が大きくなっているためである。
【００７５】
以上、詳細を説明したように、本発明のスピーカは高域再生能力を向上させることができるとともに、サブコーンの変形や破損を防止することができる。
【００７６】
なお、図１のサブコーンは外周ドーム部の高さがセンタードーム部よりも低くなっているが、図６に示すように外周ドーム部１４ａを大きくして、センタードーム部よりも高くしてもよい。
【００７７】
この構成とすることで、作業者の手には触れやすくはなるが、高域再生能力を向上させることができる。
【００７８】
また、図７に示すように外周ドーム部１４ｂの断面を楕円形状にしてもよい。
【００７９】
この構成とすることで、作業者の手には触れやすくはなるが、高域再生能力を向上させ、強度的にも強くすることができる。
【００８０】
これらの高さや形状については、干渉の度合いや高域再生能力を鑑みて、コントロールすることができる。
【００８１】
ただし、図６や図７の場合は、作業者の指による加圧でへこむ可能性があり、この場合、前述のように材料を竹繊維を混ぜた抄紙とし、へこんでも回復するようなしなやかな材料を選定することが望ましい。
【００８２】
また、サブコーンの材料は抄紙工法で作るのが一般的であるが、樹脂や金属でも良く、樹脂の場合は樹脂フィルム成型や射出成形等があり、高域特性やへこみにくさ、へこみからの回復等を考慮しながら選択が可能である。
【００８３】
一方、金属の場合も、アルミニウムやチタン等の金属箔成型等があり、高域特性やへこみにくさ、へこみからの回復等を考慮しながら選択が可能であり、特に金属の場合には、その放熱性の良さからボイスコイルの温度上昇を抑制できる効果があるため、スピーカの耐入力特性を向上させることができる。
【００８４】
また、作業者の指による加圧でへこみにくい外周ドーム部の形状として、図８や図９の１７、１７ａに示すように、少なくとも二つ以上の山からなるコルゲーションが設けられた形状としても良い。
【００８５】
この構成とすることで、外周ドーム部の高さはセンタードーム部に比べ十分に低くなっていることから、外周ドーム部に作業者の指が、一層接触しにくくなっており、押しつぶされてへこむことがない。
【００８６】
さらに、高域特性としては、外周ドーム部の共振が単一ではなく、複雑なモードとなるので、高域の共振特性が分散され、平坦な特性を実現することができる。
【００８７】
なお、図８の外周ドーム部１７ではコルゲーションの数は２つであるが、図９の外周ドーム部１７ａのように３つ設けてもよく、さらにそれ以上にすることも可能であり、高域の共振特性を鑑みて自由に選択することができる。
【００８８】
以上のように、本発明のスピーカは、サブコーンの外周ドーム部の外周接着部を振動板に結合することで、取付け作業時における破損や変形を防止することができる。
【００８９】
また、外周ドーム部が振動板のネック部からの逆位相音に蓋をすることで、位相干渉を防止し、高域特性での広帯域ディップを防止することができる。
【００９０】
さらに、外周ドーム部とセンタードーム部の共振により、高域再生能力を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、車載用途やＡＶ用途等のフルレンジタイプのスピーカに有用である。
【符号の説明】
【００９２】
１ 振動板
２ エッジ
３ フレーム
４ ダンパー
５ 上部プレート
６ マグネット
７ 下部プレート
８ 磁気回路
９ ボイスコイルボビン
１０ ボイスコイル
１１ サブコーン
１２ センタードーム部
１３ ボイスコイル結合部
１４ 外周ドーム部
１４ａ 外周ドーム部
１４ｂ 外周ドーム部
１５ 外周接着部
１６ 磁気ギャップ
１７ 外周ドーム部
１７ａ 外周ドーム部
Ａ 図１１に示した従来のスピーカの総合音圧周波数特性
Ｂ 図１１に示した従来のスピーカのコーンの音圧周波数特性
Ｃ 図１１に示した従来のスピーカのダストキャップの音圧周波数特性
Ａ’ 図１０に示した従来のスピーカの総合音圧周波数特性
Ｂ’ 図１０に示した従来のスピーカのコーンの音圧周波数特性
Ｃ’ 図１０に示した従来のスピーカのサブコーンの音圧周波数特性
Ａ” 本発明のスピーカの総合音圧周波数特性
Ｂ” 本発明のスピーカのコーンの音圧周波数特性
Ｃ” 本発明のスピーカのダストキャップの音圧周波数特性
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気回路と、この磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルボビンを有するボイスコイルと、前記ボイスコイルボビンに結合されたサブコーンとを備えたスピーカであって、前記スピーカのサブコーンは、センタードーム部と、このセンタードーム部の外周に設けられた外周ドーム部とを有し、前記センタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合され、前記外周ドーム部の外周には前記振動板が結合されたスピーカ。
【請求項２】
サブコーンの外周ドーム部の断面が、略半円形状である請求項１記載のスピーカ。
【請求項３】
サブコーンの外周ドーム部の高さが、センタードーム部よりも低い請求項１記載のスピーカ。
【請求項４】
サブコーンの外周ドーム部が、少なくとも二つ以上の山からなるコルゲーション形状である請求項１記載のスピーカ。
【請求項５】
サブコーンの外周ドーム部に、振動板の形状に沿った外周接着部を構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項６】
サブコーンを竹繊維材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項７】
サブコーンを竹繊維を含んだ材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項８】
サブコーンを樹脂材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項９】
サブコーンを樹脂を含んだ材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項１０】
サブコーンを金属材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項１】
磁気回路と、この磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルボビンを有するボイスコイルと、前記ボイスコイルボビンに結合されたサブコーンとを備えたスピーカであって、前記スピーカのサブコーンは、センタードーム部と、このセンタードーム部の外周に設けられた外周ドーム部とを有し、前記センタードーム部の外周近傍にはボイスコイルボビンが結合され、前記外周ドーム部の外周には前記振動板が結合されたスピーカ。
【請求項２】
サブコーンの外周ドーム部の断面が、略半円形状である請求項１記載のスピーカ。
【請求項３】
サブコーンの外周ドーム部の高さが、センタードーム部よりも低い請求項１記載のスピーカ。
【請求項４】
サブコーンの外周ドーム部が、少なくとも二つ以上の山からなるコルゲーション形状である請求項１記載のスピーカ。
【請求項５】
サブコーンの外周ドーム部に、振動板の形状に沿った外周接着部を構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項６】
サブコーンを竹繊維材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項７】
サブコーンを竹繊維を含んだ材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項８】
サブコーンを樹脂材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項９】
サブコーンを樹脂を含んだ材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【請求項１０】
サブコーンを金属材料により構成してなる請求項１記載のスピーカ。
【図１】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【図２】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−２４９１２８（Ｐ２０１２−２４９１２８Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１９９８５（Ｐ２０１１−１１９９８５）
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月３０日（２０１１．５．３０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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