JP5855561B2 - スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明はスピーカ装置に係り、例えば、使用者の耳に装着するイヤホンやヘッドホン等のイヤホン装置に用いて好適するスピーカ装置の改良に関する。

従来、使用者の耳に装着するイヤホン装置としては、例えば図８に示すように、ケース本体１内に配置したカップ状ヨーク３内に円柱状駆動マグネット５の一方の端面を固定し、駆動マグネット５の他方の端面との間で間隔を置いて対面するように薄い振動膜７をヨーク３の先端に固定してヨーク３の開口部を覆い、振動膜７に固定した円筒状ボイスコイル９をマグネット３の外周に僅かな間隔を置いて挿入配置した構成が良く知られている。

図８において、ケース本体１はロート状の基部１ａとこの先端（図中右側）を覆う前面カバー１ｂからなり、ヨーク３の開口部先端が前面カバー１ｂ内に固定されており、同図中の符号１１は振動膜７の前面にあって前面カバー１ｂに貫通形成された複数の音通孔、符号１３は外部へ導出されるケーブルであって基部１ａ内で結び目１３ａが形成されている。

このイヤホン装置では、振動膜７を振動させる駆動部１５を、ヨーク３、駆動マグネット５およびボイスコイル９によって形成し、外部からケーブル１３でボイスコイル９に音声信号を印加することによって振動膜７を振動させて発音させ、発音された音が振動膜７の前面の音通孔１１から外部へ伝搬される。

そして、この種のイヤホン装置は、例えば耳甲介腔挿入型や外耳道挿入型の構成にして製品化される。

外耳道挿入型イヤホン装置としては、例えば図９に示すように、図８の構成を若干変更した構成を有し、使用者の耳珠１７、対珠１９、耳甲介２１で囲まれた耳甲介腔２３に、振動膜７を耳甲介２１に近接させるようにしてケース本体１を挿入するとともに、耳甲介腔２３から鼓膜（図示せず）へ延びる外耳道２５に、ケース本体１から突設させた音通筒体２７を挿入して使用する構成を有している。図９ではイヤホン装置を左耳に装着した状態を示している。

なお、図９中の符号２９は音通筒体２７外周に嵌めた可撓性のイヤーチップ（イヤパット、イヤピース）であって外耳道２５内壁に弾性的に当接される。

ところが、上述したイヤホン装置では、駆動マグネット５とヨーク３の間の磁気空隙には漏れ磁束が発生し易く、ボイスコイル９の変位を大きくさせて振動膜７の振動を大きくして発音を向上させるには限界があるうえ、スピーカ特性を向上させるにも限界がある。

従来、磁気回路の漏れ磁束の発生を抑える構成として、例えば特開平１０−１１２８９６号公報（特許文献１）「スピーカ用磁気回路」が提案されている。

この特許文献１は、磁石、ヨークを具備して磁気空隙を形成するスピーカ用磁気回路であり、振動板を配設する側で磁気回路面に形成された磁気空隙に沿って磁気回路面に固着する磁石を具備し、磁石は、磁気回路に固着する面と固着する面と対向する面に磁極を有し磁気回路の磁石を固着する面に生じる磁極と同極面を固着した構成を有し、安価で入手し易い一般的な磁気回路用部品を用いて磁気空隙からの漏洩磁束を減少させ、磁気空隙内の磁束密度を高められるようにしたものである。

特開平１０−１１２８９６号公報

しかしながら、上述したスピーカ用磁気回路では、ヨークのセンターポールやトッププレートにチップ状の小マグネット片を配置するので、磁気空隙からの漏洩磁束を減少させるには不十分で、発音レベルやスピーカ特性を向上させるには更なる改良、工夫が必要である。

本発明はそのような課題を解決するためになされたもので、磁気空隙からの漏洩磁束を効果的に減少させ、発音レベルを向上させるとともにスピーカ特性を向上させることが容易で、駆動音の高品質化および出力増大が可能なスピーカ装置の提供を目的とする。

そのような課題を解決するために本発明のスピーカ装置は、本体ケース内に固定された筒形のスピーカヨークと、着磁されるとともにスピーカヨーク内に共軸的に配置され、そのスピーカヨークの開放端側との間で磁気回路を形成する駆動マグネットと、そのスピーカヨークの開放端側にこれを塞ぎ、かつ駆動マグネットの端面と間隔を置いて対面するよう固定され、それら駆動マグネットとスピーカヨーク間の空隙に挿入配置されるとともに印加される音声信号によって変位されるボイスコイルをその駆動マグネット側の面に有する振動膜と、を具備する内磁型のスピーカ装置であり、そのスピーカヨークの内径より僅かに大径又はほぼ同径の外径形状を有してリング状に形成され、その振動膜の前面に僅かな間隔を置くとともにその振動板を間に挟んで対向するよう、その本体ケース内壁に駆動マグネット端面と並行に固定された１枚の円板状の制御マグネット板であって、そのスピーカヨークに接近状態で対向する周縁領域が、そのスピーカヨークの磁極に対して同磁極となるよう着磁され、そのスピーカヨークに対面しない面の外縁部が異磁極に着磁され、その同磁極により、そのスピーカヨークの開放端と、当該制御マグネット板の周縁領域どうし間に磁極の反発を発生させ、それら駆動マグネットとスピーカヨーク間からの漏洩磁束の拡散を圧縮制御する制御マグネット板と、を有している。

本発明のスピーカ装置は、上記スピーカヨークが、上記振動膜からの振動音を外部へ音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、その振動膜を音通孔側にして配置され、上記制御マグネット板が、本体ケース内壁にあって音通孔近傍に配置された構成も可能である。

本発明のスピーカ装置は、上記スピーカヨークが、上記振動膜からの振動音を外部へ音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、当該スピーカヨークの背面側を音通孔側にして配置され、上記制御マグネット板が、その本体ケース内壁にあって音通孔から遠い位置に配置された構成も可能である。

このような本発明のスピーカ装置では、そのスピーカヨークの内径より僅かに大径又はほぼ同径の外径形状を有してリング状に形成され、振動膜の前面に僅かな間隔を置くとともにその振動板を間に挟んで対向するよう、その本体ケース内壁に駆動マグネット端面と並行に固定された１枚の円板状の制御マグネット板において、スピーカヨークに接近して対向する領域が、そのスピーカヨークの磁極と同磁極となるよう着磁されているから、制御マグネットから発生する磁束により、駆動マグネットとスピーカヨーク間の磁気空隙に生じ易い漏洩磁束が効果的に減少、圧縮され、従来のスピーカ構成を変更することなく、発音レベルを向上するとともにスピーカ特性も向上させることが容易で、駆動音の高品質化および出力増大が可能となる。

本発明のスピーカ装置では、上記スピーカヨークが、外部へ振動音を音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、その振動膜を音通孔側にして配置され、上記制御マグネット板が、本体ケース内壁にあって音通孔近傍に配置された構成とすれば、具体的製品においても上述効果を得ることが容易である。

本発明のスピーカ装置では、上記スピーカヨークが、外部へ振動音を音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、背面側を音通孔側にして配置され、上記制御マグネット板が、その本体ケース内壁にあって音通孔から遠い位置に配置された構成とすれば、具体的製品においても上述効果を得ることが容易である。

本発明に係るスピーカ装置の実施の形態を示す概略縦断面図である。 図１のスピーカ装置を製品化した状態を説明する縦断面図である。 図１のスピーカ装置の動作を説明する概略図である。 図２のスピーカ装置において制御マグネット板の着磁の有無を比較した特性図である。 図１のスピーカ装置を製品化した別の状態を説明する縦断面図である。 本発明のスピーカ装置の他の実施の形態を示す概略縦断面図である。 本発明のスピーカ装置の他の実施の形態を示す概略縦断面図である。 従来のイヤホン装置を示す縦断面図である。 従来のイヤホン装置を使用例とともに示す縦断面図である。

以下、本発明に係るスピーカ装置の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明に係るスピーカ装置の実施の一形態を示す概略縦断面図である。

図１において、スピーカヨーク３１は、磁性体板材料から筒形にして有底のカップ状に成形加工されてなり、開放端を図中下側にして図１では図示しない例えば本体ケース（図２参照）に固定されている。スピーカヨーク３１底部には複数の通気孔が形成されている。

スピーカヨーク３１内底には、円筒状又は円柱状の公知の駆動マグネット３３の一端面が重ねられて図中下向きに固定されている。

駆動マグネット３３は、他方の端面（先端面）がスピーカヨーク３１の側壁３５の先端近傍にて外側へ拡開するように形成された段部３７近傍に位置している。

駆動マグネット３３の他方の端面（先端面）には、鉄等の軟磁性材料からなり、駆動マグネット３３の端面寸法より僅かに径大で円板状の抑え板３９が重ねられている。この抑え板３９は必須ではなく、駆動マグネット３３と同一視可能である。

スピーカヨーク３１、駆動マグネット３３および抑え板３９は、図示しない接着剤やはとめによって一体的かつ共軸的に固定されており、スピーカヨーク３１の段部３７と抑え板３９がほぼ同じレベル位置で対向している。

駆動マグネット３３は、スピーカヨーク３１の底部側が例えばＳ極に、他方の端面（先端面）側、すなわち後述する振動膜４３側がＮ極に着磁されており、抑え板３９もＮ極になっている。

そのため、抑え板３９の外周とこれと僅かの間隔を置いて対向するスピーカヨーク３１の段部３７との間には、抑え板３９からの磁束によって磁気回路が形成され、段部３７がＳ極になっている。

スピーカヨーク３１の底部外面には、リング板状の回路基板４１が固定されており、回路基板４１には図示しないケーブル（図８参照）によって電子機器（図示せず。）から音声信号が供給される。

振動膜４３は、従来公知のフィルム材料から円板状に形成されてなり、中央部をドーム状に図中上方向に凸状に膨らませた中央領域４５と、この中央領域４５を囲む環状の外周領域４７とを有し、外周領域４７の外縁をスピーカヨーク３１の開放端面（先端部）側にこれを塞ぐように支持固定されている。

振動膜４３の外周領域４７は、いわゆるコルゲーション(corrugation）エッジと称される放射状の細かい凹凸条が形成されており、中央領域４５に比べて若干凹状に窪んだ状態になっている。

振動膜４３の一方の面側（図中上面側）において、中央領域４５と外周領域４７の環状の境目には、円筒状のボイスコイル４９の一方の端面側が中央領域４５を囲むように固定されており、ボイスコイル４９が駆動マグネット３３の外周に僅かな間隔を置いて挿入配置されている。

そのため、ボイスコイル４９を挟むようにして、駆動マグネット３３とスピーカヨーク３１の側壁３５が、僅かの間隔を置いて環状に対面している。

振動膜４３において、ボイスコイル４９と同じ面上には、ボイスコイル４９から図示しないリード線が外縁まで延びて回路基板４１に接続されており、リード線を介した音声信号のボイスコイル４９への印加によってボイスコイル４９が変位し、振動膜４３が振動駆動するようになっている。

すなわち、スピーカヨーク３１、駆動マグネット３３およびボイスコイル４９によって、振動膜４３を振動駆動させる駆動部５１が形成されており、いわゆる内磁型スピーカが構成されている。

振動膜４３の前面（図１中下方）には、これと僅かな間隔を置くとともに振動膜４３を間に挟んで円板状の制御マグネット板５３が配置され、図示しない例えば本体ケース（図２参照）に固定されている。

制御マグネット板５３は、抑え板３９の端面側外径寸法φａより僅かに小径又は同径の外径寸法φｂの円板状形状を有し、スピーカヨーク３１、駆動マグネット３３および振動膜４３と共軸的に、かつ、駆動マグネット３３の端面又は抑え板３９と並行に配置されており、対面する外周領域がＮ極に着磁されている。

すなわち、制御マグネット板５３の外周領域にあって、駆動マグネット３３（抑え板３９）の端面外周と接近状態で対面する領域は、これに対向する駆動マグネット３３（抑え板３９）の外周領域と同磁極のＮ極となるよう着磁され、駆動マグネット３３（抑え板３９）と対面しない面（図１中上面）の外縁部はＳ極に着磁されている。

制御マグネット板５３は、振動膜４３の最大振動変位によって振動膜４３が当接しない程度に、振動膜４３と僅かの間隔を置いて配置されている。

制御マグネット板５３は、抑え板３９の外周からスピーカヨーク３１の段部３７への漏洩磁束の拡散を抑えて圧縮する制御機能を有している。

このような構成のスピーカ装置は、例えば図２に示すように、絶縁性合成樹脂から有底の筒形形状に成形されてなるケース本体５５のカップ状基部５７内にスピーカヨーク３１を配置し、振動膜４３を覆うように前面カバー５９を被せるとともに、前面カバー５９内壁に制御マグネット板５３を支持固定させ、イヤホン装置として製品化される。

また、このようなスピーカ装置では、ボイスコイル４９へ音声信号を印加することにより、駆動部５１が振動膜４３を振動発音させ、前面カバー５９に形成した音通孔６１から振動音が外部へ伝搬される。なお、音通孔６１を形成する音通筒６３の外周に填めるイヤーチップ（図５、図９参照）の図示は省略した。

そして、本発明に係るスピーカ装置は、上述した図９に示したように、耳珠１７、対珠１９、耳甲介２１で囲まれた耳甲介腔２３にケース本体５５を収納するとともに、先端のイヤーチップを外耳道２５に挿入して装着使用される。

しかも、本発明のスピーカ装置では、制御マグネット板５３が、駆動マグネット３３（抑え板３９）とほぼ同一形状を有し、制御マグネット板５３の片面側にあって、駆動マグネット３３の端面（抑え板３９）に接近状態で対面する外縁領域が、これに対面する駆動マグネット３３領域と同磁極のＮ極となるよう着磁されている。

そのため、図３Ａに示すように、駆動マグネット３３（抑え板３９）の端面と制御マグネット板５３の周縁領域どうしに磁極の反発が発生し、駆動マグネット３３（抑え板３９）の端面からスピーカヨーク３１への磁束拡散が抑えられ、漏洩磁束の発生が極めて小さくなるとともに圧縮されて磁束密度が上昇し、振動膜４３の駆動損失の軽減が可能である。なお、図３ではボイスコイル４９および振動膜４３の図示は省略した。

しかも、駆動マグネット３３（抑え板３９）の端面と制御マグネット板５３の間隔や制御マグネット板５３の外径を調節することにより、漏洩磁束の大きさ調整制御も可能である。

特に、制御マグネット板５３は板状であって着磁強度の大きいものが安価で得られるうえ、チップ状ではないことから扱い易い。

この点、図３Ｂに示すように、制御マグネット板５３を配置しない従来構成では、漏洩磁束が多くて磁束密度が低下し易く、音圧レベルの向上に限界がある。

図４は、本発明のスピーカ装置（実線Ａ）と制御マグネット板５３を着磁しない従来構成相当品（点線Ｂ）との周波数特性図であり、本発明に係るスピーカ装置の方が従来構成相当品に比べて、広範囲で４ｄＢ程度音圧が上昇しており、一部では７ｄＢもの上昇を示している。

さらに、図２に示すように、制御マグネット板５３には、スピーカの周波数特性にあまり影響しない程度の小孔、例えばφ０．２ｍｍ程度の第１の貫通孔６５を形成するとともに、前面カバー５９にも、その第１の貫通孔６５に位置を揃えスピーカの周波数特性にあまり影響しない程度の小孔、例えばφ１ｍｍ程度の第２の貫通孔６７を形成し、それら第１、第２の貫通孔６５、６７の内径を調整することにより、音質の微調整も可能である。

このように、本発明のスピーカ装置では、筒形のスピーカヨーク３１と、着磁されるとともにスピーカヨーク３１内に共軸的に配置され、そのスピーカヨーク３１の開放端側との間で磁気回路を形成する駆動マグネット３３と、そのスピーカヨーク３１の開放端側に駆動マグネット３３の端面と間隔を置いて対面するよう固定され、それら駆動マグネット３３とスピーカヨーク３１間の空隙に挿入されるとともに印加される音声信号によって変位されるボイスコイル４９を有する振動膜４３と、この振動膜４３の前面に間隔を置いて配置され、その駆動マグネット３３の端面側の外径形状とほぼ同一形状を有する制御マグネット板５３であって、それら駆動マグネット３３に接近状態で対面する領域が、駆動マグネット３３の端面周縁領域と同磁極となるよう着磁されている。

そのため、駆動マグネット３３（抑え板３９）の端面からスピーカヨーク３１への磁束拡散が制御マグネット板５３の周縁磁極によって抑えられ、漏洩磁束の発生が極めて小さくなって磁束密度が上昇し、振動膜４３の駆動損失の軽減が可能となり、振動膜４３が大きく変位振動して出力増大が可能であるし、低音域から高音域まで広音域で駆動音の高品質化が可能となる。

そして、単に、制御マグネット板５３を配置するのみであるから、従来のスピーカ装置の基本構成をそのまま流用可能であり、ボイスコイル４９への音声信号の接続供給構成も複雑にならず、構成が簡単である。

ところで、本発明のスピーカ装置は、その製品化に当たり、上述した図２に示したように、スピーカヨーク３１をケース本体５５のカップ状の基部５７内に配置し、音通孔６１（音通筒体６３）を有する前面カバー５９で振動膜４３を覆う構成に限定されない。

例えば、図５に示すように、振動膜４３をケース本体５５のカップ状の基部５７内に向けて配置し、スピーカヨーク３１の背面側を前面カバー５９内に配置するよう基部５７に支持させ、制御マグネット板５３を音通孔６１（音通筒体６３）から遠い位置、すなわち基部５７内壁に支持固定させる構成で製品化可能である。

図５において、符号６９はイヤーチップであり、符号７１は回路基板４１へ音声信号を供給する図示しないケーブルの保持部であり、振動膜４３で発音された音が、スピーカヨーク３１底部にある複数の通気孔から音通孔６１を介して外部へ伝搬される。

さらに、本発明のスピーカ装置は、図６に示すように、中央に第３の貫通孔７３を有するリング状の制御マグネット板５３を用いる構成も可能であり、発音された音を振動膜４３の中心部から効果的に外部へ伝搬させる構成に有用である。なお、他の構成は図１と同様である。

制御マグネット板５３に形成する第３の貫通孔７３は、発音された音を効果的に外部へ伝搬させる観点から、可能な限り大径に形成することが好ましい。

また、本発明のスピーカ装置は、図７に示すように、制御マグネット板５３として、スピーカヨーク３１の側壁３５の内径形状φｃと僅かに大径φｄ又はほぼ同径の第３の貫通孔７３を設けたものを用い、振動膜４３を挟んで制御マグネット板５３と対向するスピーカヨークの端面領域に対向する領域を互いに同磁極に着磁された構成も可能である。なお、他の構成は図１と同様である。

この構成では、要は、制御マグネット板５３は、スピーカヨーク３１にあって段部３７を介して拡開された開放端側の内径形状とほぼ同径又は僅かに大径か小径の外径形状を有し、スピーカヨーク３１の側壁３５の内径より僅かに大径又はほぼ同径の第３の貫通孔７３を有していればよい。

このような構成においても、駆動マグネット３３（抑え板３９）の端面からスピーカヨーク３１への磁束の拡散が制御マグネット板５３の周縁磁極によって抑えられ、上述した構成と同様の効果が得られる。

また、この構成は、制御マグネット板５３の中央部が大きく開孔されていることにより、振動膜４３の中央ドーム状の凸部に接触しないため、制御マグネットをより振動膜に近付けられ、漏洩磁束をさらに減少させることが可能である。

そして、本発明のスピーカ装置では、制御マグネット板５３において、駆動マグネット３３又はスピーカヨーク３１に接近状態で対向する領域が、駆動マグネット３３又はスピーカヨーク３１の端面周囲領域に対して同磁極となるよう着磁された構成に限定されない。

例えば、駆動マグネット３３又はスピーカヨーク３１に接近して対向する制御マグネット板５３の周縁部に限らず、制御マグネット板５３の端面の一部領域が同極に着磁されていてもよい。

さらにまた、本発明に係るスピーカ装置は、上述したイヤホン装置に限らず、大型又は小型のヘッドホン又はハイファイスピーカ構成等に広く応用可能である。

１、５５ ケース本体
１ａ、５７ 基部
１ｂ、５９ 前面カバー
３ ヨーク
５、３３ 駆動マグネット
７、４３ 振動膜
９、４９ ボイスコイル
１１、６１ 音通孔
１３ ケーブル
１３ａ 結び目
１５、５１ 駆動部
１７ 耳珠
１９ 対珠
２１ 耳甲介
２３ 耳甲介腔
２５ 外耳道
２７、６３ 音通筒体
２９、６９ イヤーチップ
３１ スピーカヨーク
３５ 側壁
３７ 段部
３９ 抑え板
４１ 回路基板
４５ 中央領域
４７ 外周領域
５３ 制御マグネット板
６５ 第１の貫通孔
６７ 第２の貫通孔
７１ 保持部
７３ 第３の貫通孔

Claims (3)

1. 本体ケース内に固定された筒形のスピーカヨークと、
   着磁されるとともに前記スピーカヨーク内に共軸的に配置され、前記スピーカヨークの開放端側との間で磁気回路を形成する駆動マグネットと、
   前記スピーカヨークの前記開放端側にこれを塞ぎ、かつ前記駆動マグネットの端面と間隔を置いて対面するよう固定され、前記駆動マグネットと前記スピーカヨーク間の空隙に挿入配置されるとともに印加される音声信号によって変位されるボイスコイルを前記駆動マグネット側の面に有する振動膜と、
   を有する内磁型のスピーカ装置であり、
   前記スピーカヨークの内径より僅かに大径又はほぼ同径の外径形状を有してリング状に形成され、前記振動膜の前面に僅かな間隔を置くとともに前記振動板を間に挟んで対向するよう、前記本体ケース内壁に前記駆動マグネット端面と並行に固定された１枚の円板状の制御マグネット板であって、前記スピーカヨークに接近状態で対向する周縁領域が前記スピーカヨークの磁極に対して同磁極となるよう着磁され、前記スピーカヨークに対面しない面の外縁部が異磁極に着磁され、前記同磁極により、前記スピーカヨークの前記開放端と、当該制御マグネット板の前記周縁領域どうし間に磁極の反発を発生させ、前記駆動マグネットと前記スピーカヨーク間からの漏洩磁束の拡散を圧縮制御する制御マグネット板と、
   を具備することを特徴とするスピーカ装置。
2. 前記スピーカヨークは、前記振動膜からの振動音を外部へ音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、前記振動膜を前記音通孔側にして配置され、前記制御マグネット板は、本体ケース内壁にあって前記音通孔近傍に配置された請求項１記載のスピーカ装置。
3. 前記スピーカヨークは、前記振動膜からの振動音を外部へ音通させる音通孔を有する本体ケース内側に、当該スピーカヨークの背面側を前記音通孔側にして配置され、前記制御マグネット板は、前記本体ケース内壁にあって前記音通孔から遠い位置に配置された請求項１記載のスピーカ装置。

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