特許 7650131 発音装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-03-13

(45)【発行日】2025-03-24

(54)【発明の名称】発音装置

(51)【国際特許分類】

   H04R 7/12 20060101AFI20250314BHJP

   H04R 7/24 20060101ALI20250314BHJP

   H04R 9/00 20060101ALI20250314BHJP

   H04R 9/06 20060101ALI20250314BHJP

【ＦＩ】

H04R7/12 Z

H04R7/24

H04R9/00 B

H04R9/06 Z

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020044101

(22)【出願日】2020-03-13

(65)【公開番号】P2021145286

(43)【公開日】2021-09-24

【審査請求日】2022-12-22

【審判番号】

【審判請求日】2024-04-27

(73)【特許権者】

【識別番号】000101732

【氏名又は名称】アルパイン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100085453

【弁理士】

【氏名又は名称】野▲崎▼ 照夫

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 亮

【合議体】

【審判長】伊藤 隆夫

【審判官】坂本 聡生

【審判官】高橋 宣博

(56)【参考文献】

【文献】特開２００９－１９４４６０号公報（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－１１０４３９号公報（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

H04R 7/12

H04R 7/24

H04R 9/00

H04R 9/06

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

可撓性シートで形成された振動シートと、前記振動シートを支持する支持部と、前記振動シートに振動力を与える駆動機構と、が設けられた発音装置において、
前記振動シートは、縦方向の両端に位置する固定側端部および駆動側端部と、前記縦方向に向けて互いに平行に延びる両縁部と、を有し、
弾性変形可能な発泡材料で形成された弾性補強部材が設けられ、前記弾性補強部材が、自由状態で前記縦方向に向けて湾曲した湾曲面を有し、自由状態で平面形状の前記振動シートが前記縦方向に湾曲させられて、前記振動シートの少なくも前記両縁部に沿って前記弾性補強部材の前記湾曲面が固着されており、
前記支持部には、湾曲した前記振動シートの前記固定側端部が固定される端部固定部と、前記駆動側端部に振動力を与える前記駆動機構を支持する駆動機構固定部と、前記両縁部を拘束することなく前記両縁部に対向する一対の側壁部と、が設けられ、
前記駆動機構から前記駆動側端部に対して、前記振動シートのシート面に沿う振動力が与えられることを特徴とする発音装置。

【請求項2】

前記弾性補強部材の前記縦方向の両端部が前記支持部に接着されて固定されている請求項１記載の発音装置。

【請求項3】

前記弾性補強部材が、前記振動シートの幅寸法とほぼ同じ幅寸法に形成されている請求項１または２記載の発音装置。

【請求項4】

前記振動シートの前記縁部と前記側壁部は、微小隙間を介して対向している請求項１ないし３のいずれかに記載の発音装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、湾曲した振動シートを振動させて音圧を発生する発音装置に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１に万能スピーカに関する発明が記載されている。
この万能スピーカは湾曲振動板を有している。特許文献１の段落[００４０]には、湾曲振動板の材料は、カーボン紙などの紙、ポリイミドやポリエステルなどの可撓性を有するプラスチック、バルサ材などの木材、アルミやベリリウム、ボロンなどの金属を用いることができる、と記載されている。

【0003】

湾曲振動板は、筐体の開口部を被覆するように設けられ、一方の端部が筐体に固定されている。筐体にドライバが固定されている。ドライバはムービングマグネット型であり、マグネットが設けられたポールピースにバネ弾性を有する挟持具が固定されている。湾曲振動板の他方の端部が挟持具で挟持され、湾曲振動板とポールピースとが連結されている。ドライバのポールピースが駆動されると、挟持具を介して湾曲振動板に振動が与えられる。

【0004】

特許文献１の図８などに記載されているように、筐体に設けられた一対の側板の対向面に湾曲したガイド凸部が固定されており、湾曲振動板の両側部の内面がそれぞれのガイド凸部に支えられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第５６６８２３３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

特許文献１に記載された万能スピーカは、湾曲振動板が、紙、プラスチック、木材、金属の板材の単体で形成されている。そのため、全体の剛性を適正な状態に管理するのが難しく、ドライバから板面に沿う振動が与えられたときに、不要な変形や捩じり振動などが発生しやすい。また湾曲振動板の両側部の内面がガイド凸部に支えられているため、振動中の湾曲振動板とガイド凸部との間に摩擦抵抗が生じやすい。そのため、湾曲振動板の振動特性が不安定になりやすい。

【0007】

本発明は、上記従来の課題を解決するものであり、湾曲している振動シートの剛性を最適に設定し、振動時の不要な変形や捩じり振動などを抑制できるようにして、発音特性を向上できるようにした発音装置を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明は、可撓性シートで形成された振動シートと、前記振動シートを支持する支持部と、前記振動シートに振動力を与える駆動機構と、が設けられた発音装置において、
前記振動シートは、縦方向の両端に位置する固定側端部および駆動側端部と、前記縦方向に向けて互いに平行に延びる両縁部と、を有し、
弾性変形可能な発泡材料で形成された弾性補強部材が設けられ、前記弾性補強部材が、自由状態で前記縦方向に向けて湾曲した湾曲面を有し、自由状態で平面形状の前記振動シートが前記縦方向に湾曲させられて、前記振動シートの少なくも前記両縁部に沿って前記弾性補強部材の前記湾曲面が固着されており、
前記支持部には、湾曲した前記振動シートの前記固定側端部が固定される端部固定部と、前記駆動側端部に振動力を与える前記駆動機構を支持する駆動機構固定部と、前記両縁部を拘束することなく前記両縁部に対向する一対の側壁部と、が設けられ、
前記駆動機構から前記駆動側端部に対して、前記振動シートのシート面に沿う振動力が与えられることを特徴とするものである。

【0009】

本発明の発音装置は、前記弾性補強部材の前記縦方向の両端部が前記支持部に接着されて固定されていることが好ましい。また、前記弾性補強部材が、前記振動シートの幅寸法とほぼ同じ幅寸法に形成されているものであってもよい。

【0010】

本発明の発音装置は、前記振動シートの前記縁部と前記側壁部が、微小隙間を介して対向していることが好ましい。

【0011】

本発明の発音装置の前記振動シートは、樹脂シートの表面に金属膜が形成されたものであることが好ましい。

【0012】

本発明の発音装置では、前記駆動機構は、前記駆動側端部において前記振動シートのシート面に形成された平面巻きのコイル層と、前記駆動機構固定部に固定されて前記コイル層に対向する磁界発生部、とを有しているものとして構成できる。

【発明の効果】

【0013】

本発明の発音装置は、前記振動シートに、少なくもその両縁部に沿って弾性補強部材が固着されているため、振動シートの剛性を最適に設定することができ、余分な変形や捩じり振動などの発生を抑制できて、周波数特性などの音響特性を安定させやすくなる。特に、前記弾性補強部材に湾曲面が設けられて、振動シートが湾曲面に固着されているものであると、振動シートを常に湾曲形状に維持できるようになり、振動特性をさらに安定させやすくなる。

【0014】

また、前記振動シートが、ＦＰＣなどのように樹脂シートの表面に金属膜が形成されたものであると、振動シートの単体での剛性を高めることができ、振動中に振動シートに不要な変形が生じるのを防止できるようになる。

【0015】

さらに、前記駆動機構を、振動シートのシート面に形成された平面巻きのコイル層と、コイル層に対向する磁界発生部とで構成すると、駆動機構を薄型にでき、コイル層によってシート面に沿う方向の振動力を直接に発生させることができ、振動の駆動効率を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の実施形態の発音装置を前方から見た斜視図、

【図2】図１に示した発音装置をＩＩ－ＩＩ線で切断した半断面斜視図、

【図3】図１に示した発音装置をＩＩ－ＩＩ線で切断した断面図、

【図4】図１に示した発音装置の分解斜視図、

【図5】図１に示した発音装置を図３に示すＶ－Ｖ線で切断した断面図、

【図6】図５に示した発音装置の断面図の一部を拡大した拡大断面図、

【図7】（Ａ）（Ｂ）は弾性補強部材の変形例を示す図５と同等の断面を示す拡大断面図、

【図8】本発明の発音装置の変形例を示す図３に相当する断面図、

【発明を実施するための形態】

【0017】

図１などに示される実施形態の発音装置１は、Ｚ１方向が前方でＺ２方向が後方、Ｙ１方向が上方でＹ２方向が下方、Ｘ１方向が左方向でＸ２方向が右方向である。
発音装置は、前方（Ｚ１方向）と上方（Ｙ１方向）が、主な音圧の発生方向である。

【0018】

図１と図２に示されるように、発音装置１は支持部２を有している。支持部２は支持筐体または支持基台である。支持部２は底壁部３と後壁部４を有している。図２に示されるように、底壁部３と後壁部４は一体に形成されている。支持部２には左右方向（Ｘ１－Ｘ２方向）で対向する左側壁部５と右側壁部６が設けられている。図５に示されるように、左側壁部５は対向内面５ａを有し、右側壁部６は対向内面６ｂを有している。対向内面５ａと対向内面６ａは、底壁部３と後壁部４の左右両側面に固定されており、左側壁部５と右側壁部６とが平行に対向している。

【0019】

図２と図３に示されるように、支持部２の後壁部４の上部には前方（Ｚ１方向）に突出する支持リブ７が一体に形成されており、支持リブ７の上面が端部固定部７ａとなっている。底壁部３の前端部は肉厚部８となっており、肉厚部８の前方（Ｚ１方向）に向く端面が駆動機構固定部８ａとなっている。後壁部４の中央部に円形穴である開口部９が形成されている。支持部２は、少なくとも両側壁部５，６および端部固定部７ａと駆動機構固定部８ａとで構成されている。

【0020】

図１に示されるように、支持部２の左側壁部５と右側壁部６との間では、端部固定部７ａから駆動機構固定部８ａにかけて振動シート１０が設けられている。振動シート１０はＶ１－Ｖ２方向が縦方向である。振動シート１０は、縦方向の長さ寸法が、縦方向（Ｖ１－Ｖ２方向）と直交する横方向の幅寸法よりも大きい。ただし、振動シート１０は、縦方向の長さ寸法が、横方向の幅寸法よりも小さくてもよい。

【0021】

図４に示されるように、振動シート１０は、縦方向の上方（Ｖ１方向）の端部が固定側端部１１で、縦方向の下方（Ｖ２方向）の端部が駆動側端部１２となっている。また、振動シート１０は、縦方向（Ｖ１－Ｖ２方向）に向けて互いに平行に延びる左縁部１３と右縁部１４を有している。

【0022】

振動シート１０は弾性を有する可撓性シートであり、合成樹脂材料で形成された樹脂シートを基本として構成されている。振動シート１０は、ポリイミド樹脂やＰＥＴ樹脂で形成された樹脂シート（ベースフィルム）の表面に金属膜として銅箔層が積層されたいわゆるフレキシブル回路基板（ＦＰＣ）で構成することが好ましい。振動シート１０は、少なくとも、固定側端部１１と駆動側端部１２を除くほぼ全域に銅箔層が設けられていることが好ましく、あるいは、駆動側端部１２を除く全域に銅箔層が設けられていることが好ましい。または、振動シート１０は少なくとも湾曲している領域の全域に銅箔層が設けられていることが好ましい。振動シート１０を構成する可撓性シートをＦＰＣで形成することで、振動シート１０を薄く形成しながらも剛性と弾性を高くでき、振動中の余計な変形を防止しやすくなる。

【0023】

図４と図５に示されるように、振動シート１０の後方に向く内面１０ａには、左縁部１３と右縁部１４に沿うように一対の弾性補強部材１５が固着されている。弾性補強部材１５は、発泡ゴム材料や発泡樹脂材料など、比較的質量が小さく且つ弾性変形可能な発泡材料で形成されている。弾性補強部材１５は、自由状態で、縦方向（Ｖ１－Ｖ２方向）に向けて湾曲した状態に形成されており、前方（Ｚ１方向）に向く面が前方に向けて凸形状の湾曲面１５ｃとなっている。なお、弾性補強部材１５は、前方に向く湾曲面１５ｃを有していれば、前後方向（Ｚ１－Ｚ２方向）の奥行寸法が場所によって相違しているものであってもよい。湾曲面１５ｃは縦方向（Ｖ１－Ｖ２方向）に曲率を有している。よって弾性補強部材１５の湾曲面１５ｃが固着された振動シート１０は、縦方向にのみ曲率を有して湾曲しており、縦方向と直交する横方向には曲率を有していない。

【0024】

振動シート１０は自由状態では平面形状（平坦形状）であり、内面１０ａにおいて、左縁部１３と右縁部１４に沿って弾性補強部材１５の湾曲面１５ｃを接着固定することで、縦方向（Ｖ１－Ｖ２方向）へ曲率を有する湾曲形状を維持できるようになる。図５に示されるように、左縁部１３は弾性補強部材１５の左側面に一致し、右縁部１４は弾性補強部材１５の右側面に一致するように、各弾性補強部材１５と振動シート１０とが接着されることが好ましい。ただし、振動シート１０の左縁部１３が弾性補強部材１５から左方向にわずかに突出し、右縁部１４が弾性補強部材１５から右方向にわずかに突出していてもよい。

【0025】

図１に示されるように、発音装置１の前方の下部に駆動機構２０が設けられている。図４に示されるように、駆動機構２０は、振動シート１０の駆動側端部１２に設けられたコイル層１８と、図２と図３にも示されるように、支持部２の駆動機構固定部８ａに固定された磁界発生部２１とで構成されている。

【0026】

図４に示されるように、コイル層１８は、駆動側端部１２において振動シート１０のシート面に沿って導体層が周回する平面巻き形状である。平面巻きのコイル層１８は、駆動側端部１２のシート表面と直交する向きの仮想の中心線の周りを周回するように多重に巻かれている。コイル層１８は、上方において左右方向に延びる上部通電部１８ａと、下方において左右方向に延びる下部通電部１８ｂを有している。上部通電部１８ａと下部通電部１８ｂとでは、ボイス電流が左右方向で互いに逆向きに流れる。図４に示されるように、振動シート１０の駆動側端部１２には、コイル層を構成する導体層の一端に導通する端子部１９ａと、導体層の他端に導通する端子部１９ｂが形成されている。この端子部１９ａ，１９ｂは振動シート１０の銅箔層をエッチングすることで形成されている。

【0027】

コイル層１８は、予め細い導線を平面的に周回させて平面巻きコイル構造とし、このコイル層１８を駆動側端部１２において振動シート１０のシート表面に接着して構成される。あるいは、ＦＰＣで構成されている振動シート１０の銅箔層をエッチングして、この銅箔層で平面巻きコイル層１８の導体を形成してもよい。また、コイル層１８は、振動シート１０の後方（Ｚ２方向）に向く面のみに設けられていてもよいし、前方（Ｚ１方向）に向く面のみに設けられていてもよい。あるいは、図１にも示されるように、後方に向く面と前方に向く面の双方に設けられていてもよい。

【0028】

図２と図３および図４に示されるように、磁界発生部２１は、磁性材料で形成された対向ヨーク２２を有している。対向ヨーク２２は、支持部２の底壁部３の先端面である駆動機構固定部８ａに固定されている。対向ヨーク２２の前方に磁石組立体２６が設けられている。磁石組立体２６は、磁性材料で形成された下部ヨーク２３と、その上の重ねられた磁石２４と、さらにその上に位置する磁性材料で形成された上部ヨーク２５とで構成されている。また、対向ヨーク２２と磁石組立体２６との間に一対のスペーサ２７が介在している。スペーサ２７も磁性材料で形成されており、左右のスペーサ２７には互いに対向する方向に延びる薄板部２７ａが一体に形成されている。

【0029】

図２と図３などに示されるように、磁界発生部２１は、駆動機構固定部８ａに固定された対向ヨーク２２の前面に、左右のスペーサ２７の薄板部２７ａが位置し、さらにその前方に磁石組立体２６が位置する。対向ヨーク２２とスペーサ２７の薄板部２７ａおよび磁石組立体２６は、磁石２４から発せられる磁界の力で互いに密着して組み立てられる。また、対向ヨーク２２と磁石組立体２６との間にスペーサ２７の薄板部２７ａが介在することで、対向ヨーク２２と磁石組立体２６との間に、図２と図３に示される微小な間隔の磁気ギャップＧが形成される。

【0030】

図１と図２に示すように、支持部（支持筐体）２の左側壁部５と右側壁部６との間に振動シート１０が設置され、支持部２の前方（Ｚ１方向）と上方（Ｙ１方向）が振動シート１０で塞がれている。振動シート１０の上端部には固定側端部１１が後方に向けて折り曲げられ、固定側端部１１が、支持部２の支持リブ７の上面である端部固定部７ａに接着されて固定されている。図２と図３に示されるように、振動シート１０の下端部に設けられた駆動側端部１２は、磁界発生部２１の磁気ギャップＧ内に挿入される。駆動側端部１２に設けられたコイル層１８は、上部通電部１８ａが、対向ヨーク２２と上部ヨーク２５とが対向するギャップ内に位置し、下部通電部１８ｂが、対向ヨーク２２と下部ヨーク２３とが対向するギャップ内に位置する。

【0031】

磁気ギャップＧ内では、対向ヨーク２２と駆動側端部１２との間、および磁石組立体２６と駆動側端部１２との間に、薄い弾性シートやグリースあるいは磁気粘性流体などが介在して。コイル層１８と磁界発生部２１とが直接に擦れないようにすることが好ましい。

【0032】

図３に示されるように、振動シート１０の左右両側に接着されている弾性補強部材１５の上端部１５ａは、支持部２に設けられた支持リブ７の前端面７ｂに接着されて固定されており、弾性補強部材１５の下端部１５ｂは、対向ヨーク２２の上面２２ａに接着固定されている。すなわち、弾性補強部材１５の上端部１５ａと下端部１５ｂは、支持部２側に固定されている。図５と図６に示されるように、支持部２の右側壁部６の対向内面６ａと、振動シート１０の右縁部１４（および弾性補強部材１５の右側面）との間に隙間δが形成されている。同様に、支持部２の左側壁部５の対向内面５ａと、振動シート１０の左縁部１３（および弾性補強部材１５の左側面）との間に隙間δが形成されている。すなわち、左側壁部５と右側壁部６は、振動シート１０の縁部１３，１４を拘束することなく、縁部１３，１４に対向している。

【0033】

振動シート１０に固着されている弾性補強部材１５の上端部１５ａと下端部１５ｂが支持部２側に固定されているため、支持部２に支持されている振動シート１０は、湾曲形状を維持でき、振動シート１０の駆動側端部１２に設けられたコイル層１８と磁界発生部２１の磁気ギャップＧとの相対位置を正確に設定できるようになる。また、弾性補強部材１５は柔軟な弾性力を発揮でき軽量な発泡材料で形成されているため、弾性補強部材１５の存在が振動シート１０の振動の負荷を増大させることもない。また、図５と図６に示されるように、振動シート１０の縦方向（Ｖ１－Ｖ２方向）でのほぼ全長において、左側壁部５および右側壁部６と、振動シート１０の縁部１３，１４との間に微小な隙間δが形成されているため、左側壁部５および右側壁部６と、縁部１３，１４との間に擦れが発生することなく、振動シート１０を振動させることができる。

【0034】

次に、発音装置１の発音動作を説明する。
図４に示されるように、振動シート１０の駆動側端部１２に設けられた端子部１９ａ，１９ｂを介してコイル層１８にボイス電流が与えられると、上部通電部１８ａと下部通電部１８ｂにおいて左右の逆向きに流れる電流と、磁気ギャップＧ内で上部通電部１８ａおよび下部通電部１８ｂを互いに逆向きに横断する磁束とによる電磁力によって、振動シート１０に、シート面に沿う縦方向（Ｖ１－Ｖ２方向）の振動が与えられる。

【0035】

振動シート１０の振動によって、振動シート１０の前方（Ｚ１方向）および上方（Ｙ１方向）の空間に音圧が発生し、振動シート１０の後方（Ｚ２方向）の空間にも音圧が発生する。ただし、振動シート１０の後方は、左右が左側壁部５と右側壁部６で区切られているため、さらには、底壁部３と後壁部４も存在しているため、前方および上方の空間の音圧と、後方の空間の音圧とが干渉しにくくなっており、低音域の再生能力を高くすることができる。

【0036】

図５と図６に示されるように、振動シート１０の左右縁部１３，１４と、両側壁部５，６の対向内面５ａ，６ａとの間に隙間δが形成されているが、隙間δが微小であるため、振動シート１０の後方の空間の音圧が隙間δを通過しにくくなっている。よって隙間δが存在しても、前方および上方の空間の音圧と、後方の空間の音圧とが干渉しにくく、低音域の再生能力を高く維持することができる。しかも、前記隙間δを設けることによって、振動シート１０の両縁部１３，１４に対する拘束力が実質的に無くなり、振動シート１０の両縁部１３，１４と両側壁部５，６との摩擦も生じないため、振動シート１０に外力による変形や余分な振動などが生じにくくなる。

【0037】

振動シート１０には、弾性補強部材１５が固定されているため、振動シート１０の剛性を高めることができ、振動シート１０を、変形や捩じりなどが生じにくい状態で振動させることができる。また、弾性補強部材１５は軽量な発泡材料で形成されて柔軟に変形できるため、振動シート１０を振動させる際の負荷も小さくなっている。特に、弾性補強部材１５の振動シート１０に固着する面が予め湾曲面１５ｃになっており、弾性補強部材１５の上端部１５ａと下端部１５ｂが支持部２側に固定されているため、振動シート１０が振動中も湾曲形状を維持できるようになり、振動シート１０に板厚方向に向くに余分な振動などが発生しにくくなる。

【0038】

さらに振動シート１０を構成する可撓性シートとして、樹脂シート（ベースフィルム）に金属膜として銅箔層が全面に積層されたＦＰＣを使用しているため、振動シート１０の振動時に凹みや捩じれなどの不規則な変形が生じにくく、振動特性を安定させやすく、高音域の再生音質を良好にできる。

【0039】

図４に示されるように、駆動機構２０を構成するコイル層１８は、振動シート１０の駆動側端部１２において、シート面に沿って平面巻き形状とされているため、駆動機構２０を薄型に構成できる。また振動シート１０にコイル層１８が直接に設けられているため、駆動機構２０から振動シート１０への振動の伝達効率が良く、省電力化にも寄与できる。

【0040】

図７には、弾性補強部材の変形例が示されている。
図７（Ａ）に示される発音装置１０１では、振動シート１０の後面に接着されている弾性補強部材１１５が、振動シート１０の幅寸法とほぼ同じ幅寸法に形成されている。ただし、振動シート１０の両縁部１３，１４に沿う部分で弾性補強部材１１５が肉厚部１１５ａとなっている。両側部に肉厚部１１５ａを設けることにより、振動シート１０への補強能力が高くなり、しかも弾性補強部材１１５を軽量化できる。ただし、図７（Ｂ）に示される発音装置２０１のように、弾性補強部材２１５の厚さ寸法が幅方向の全域にかけて均一であってもよい。

【0041】

図８に変形例となる発音装置３０１が示されている。
この発音装置３０１は、図１に示される発音装置と同じ構造のものが一対連結されている。駆動機構３２０には、共通の磁石組立体２６の前後にそれぞれ対向ヨーク２２が設けられ、磁石組立体２６を挟んで２つの磁気ギャップＧが形成されている。支持部２と振動シート１０は対向して一対設けられ、それぞれの振動シート１０の駆動側端部１２がそれぞれの磁気ギャップＧ内に介在している。

【符号の説明】

【0042】

１，１０１，２０１，３０１ 発音装置
２ 支持部
５ 左側壁部
６ 右側壁部
７ａ 端部固定部
８ａ 駆動機構固定部
１０ 振動シート
１１ 固定側端部
１２ 駆動側端部
１３ 左縁部
１４ 右縁部
１５ 弾性補強部材
１５ｃ 湾曲面
１８ コイル層
２０ 駆動機構
２１ 磁界発生部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】