JP2008263515A - スピーカ - Google Patents

Abstract

【課題】低コストで、スピーカの小型（小口径化）・薄型化を実現しながら音響性能を確保する。
【解決手段】矩形，トラック形，楕円形のいずれか一つの振動板１に円形のボイスコイル２を結合、使用するスピーカにおいて、前記振動板１のエッジ部１ｃの内径に、前記ボイスコイル２が結合された結合部１ｂを該振動板１の長径方向で挟む一対の補強部１ｅを設け、該補強部１ｅも振動板として機能させて有効振動板面積を稼ぎ、ボイスコイル円形化前の異形のスピーカと同じ有効振動板面積を得る。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子機器や情報機器に使用されるスピーカに関し、特に、携帯電話などに使用される小型のスピーカに関する。

電子・情報機器に使用されている代表的なスピーカの一つとしてダイナミックスピーカがある。このスピーカの構造は基本的に、外部接続端子を設けたフレームと、ヨーク，磁石，ポールピースからなる磁気回路と、樹脂や金属のフィルムからなる振動板と、振動板に結合したボイスコイルとからなり、フレームが中央部で磁気回路を保持するとともに、外周部で振動板の外周部を保持し、ボイスコイルが磁気回路に形成した磁気ギャップに挿入されている。外部接続端子を通してボイスコイルに電流を供給すると、ボイスコイルが上下に振動し、それに伴って振動板が振動して、音を発する。このようなスピーカは例えば携帯電話の場合、その筺体に内蔵された回路基板に外部接続端子を電気的に接続した状態で、筺体に設けられた音孔の内側に位置決めされて取り付けられ、受話音を再生するレシーバ、着信音や着信メロに加えて音楽、ラジオやテレビの放送音声を再生するスピーカとして用いられている。

近年、携帯電話の小型・薄形化が進むとともに、液晶画面の大型化、デジタルカメラ機能などの追加により、スピーカの取り付けスペースが減少している。また、音楽再生機能、ラジオやテレビ、ワンセグ受信機能を強化した携帯電話端末が増加している。これにより、携帯電話に使用されるスピーカには、小型（小口径）・薄形化とともに、出力音圧，音質の向上が求められているが、円形（丸型）の磁気回路，振動板，ボイスコイルを使用する従来の円形（丸型）のスピーカ（例えば特許文献１参照）で小口径化しようとすると、出力音圧が低下し、音質が劣化するという課題があった。

また、従来円形であった磁気回路，振動板，ボイスコイルのトラック形化によって実現したトラック形のスピーカ（例えば特許文献２）は、従来は最低でも１０ｍｍあったものをその半分程度（短径側）と小口径化しながら従来と同じ音響性能を確保しているが、トラック形のボイスコイルの製造コストが高く（円形のボイスコイルに比べ）、製品コストが高くなる（円形のスピーカに比べ）という課題があった。
特開平９−１３５４９１号公報 特開２０００−２０１３９６号公報

本発明が解決しようとする課題は、上記トラック形のスピーカでトラック形の振動板に円形のボイスコイルを結合、使用したり、矩形や楕円形のスピーカで矩形や楕円形の振動板に円形のボイスコイルを結合、使用すると、これら異形（円形に対して）のスピーカで円形のスピーカと同程度の製品コストを実現することができ、従来技術に大きく貢献するが、トラック形，矩形，楕円形の異形の振動板に円形のボイスコイルを結合、使用すると、ボイスコイル内側の振動板として機能する部分（ドーム部）の面積が小さくなり、有効振動板面積が小さくなるため、ボイスコイル円形化前の異形のスピーカと同じ出力音圧を得ようとすれば、それ以上に大きな振幅をさせる必要が生じ、音質が劣化し、製品の厚さが損なわれるという点にある。

上記課題を解決するために本発明は、矩形，トラック形，楕円形のいずれか一つの振動板に円形のボイスコイルを結合、使用するスピーカにおいて、前記振動板のエッジ部の内径に、前記ボイスコイルが結合された結合部を該振動板の長径方向で挟む一対の補強部を設けた構成にしたものである。

以上のように本発明によるスピーカは、矩形，トラック形，楕円形のいずれか一つの振動板のエッジ部の内径に、円形のボイスコイルが結合された結合部を該振動板の長径方向で挟む一対の補強部を設けた構成により、該補強部も振動板として機能させて有効振動板面積を稼ぎ、ボイスコイル円形化前の異形のスピーカと同じ有効振動板面積を得ることができるため、出力音圧を振幅で稼ぐ必要がなく、音質が劣化せず、スピーカの厚さが損なわれることがない。したがって、低コストで、スピーカの小型（小口径化）・薄型化を実現しながら音響性能を確保することができるという効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳述する。図１は本発明の一実施の形態にかかる矩形のスピーカに使用する振動系を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。図２は図１に示す振動系を使用した本発明の一実施の形態にかかる矩形のスピーカの平面図、図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。

図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、振動系は、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などの樹脂フィルムや例えばアルミなどの金属フィルムからなる矩形の振動板１と、導線を螺旋状に巻いて円筒状に形成した円形（丸型）のボイスコイル２とからなり、振動板１の裏面側中心部にボイスコイル２の上端を固着し、振動板１の中心部からその裏面側にボイスコイル２を垂下している。

矩形の振動板１は、円形のボイスコイル２の内側上方（振動板１の中心部）に相当する中心部に、振動板として機能する上方にドーム状に膨らんだ形状のドーム部１ａを形成し、このドーム部１ａの周囲に円形のボイスコイル２の上端を固着する平坦で幅狭な円環状の結合部１ｂを形成するとともに、矩形の振動板１の周辺部には内径の中心部にドーム部１ａが位置してその内径から外径までの間で上方に円弧状に膨らんだ形状のエッジ部１ｃを形成し、このエッジ部１ｃの周囲（矩形の振動板１の最外周縁部）に後述するフレームに固着するための平坦で幅狭な矩形環状の貼り付け部１ｄを形成している。

図２，図３に示すように、矩形のスピーカは、図１（Ａ）（Ｂ）に示した振動系とこれを駆動する磁気回路３とをフレーム７に組み付けて構成される。

磁気回路３は、ヨーク４，磁石５，ポールピース６とからなるが、円形のボイスコイル２を使用するため、それに対応して円形（丸型）に構成され、円形のボイスコイル２を挿入可能な円環状の磁気ギャップ３ａを形成する。具体的には、磁性材料からなるヨーク４に有天円筒状のセンターポール４ａと、このセンターポール４ａの下端側から径方向外側に張り出す円形のフランジ４ｂとを一体に形成し、また、磁石５を円形リング状に形成し、さらに、磁性材料からなるポールピース６を円形リング状に形成し、磁石５をヨーク４のフランジ４ｂとポールピース６とで挟んだ状態で、磁石５とポールピース６をセンターポール４ａの外周側に所定の隙間を設けて配置し、センターポール４ａとポールピース６との間に円環状の磁気ギャップ３ａを形成した円形で外磁型の磁気回路３に構成している。なお、磁気回路３には、磁性材料からなる有底円筒状のヨークと、このヨークの内底面にヨーク周側壁との間に所定の隙間を設けて配置する円板状の磁石と、この磁石の上に重ねて配置する円板状のポールピースからなり、このポールピースとヨーク周側壁との間に円環状の磁気ギャップを形成した円形で内磁型の磁気回路を使用してもよい。

フレーム７は、絶縁樹脂材料からなる成形品であるが、矩形の振動板１を使用するため、それに対応して矩形板状に形成されるとともに、フレーム７の中央部には表裏貫通の円形の貫通孔７ａが設けられ、フレーム７の裏面側（スピーカの背面側）から貫通孔７ａ内に円形の磁気回路３を嵌め込むことによって、フレーム７の中央部に円形の磁気回路３を結合保持している。円環状の磁気ギャップ３ａはフレーム７の表面側（スピーカの正面側）に開放されている。また、フレーム７の外周縁部にはフレーム７の表面側に立ち上がる周側壁１ｂが一体に形成され、フレーム７の表面側から周側壁１ｂの内側に振動系を嵌め込み、フレーム７の表面側外周縁部に振動板１の最外周縁部に形成した貼り付け部１ｄを幅狭な矩形環状のパッド８を介して固着することによって、フレーム７の表面側外周縁部に振動板１の最外周縁部を結合保持し、円形のボイスコイル２を円環状の磁気ギャップ３ａに垂直上下動可能に懸架挿入している。

フレーム７の長径側（長手側）の各端部にはインサート成形により良導電性の金属薄板からなる接片９が一体に設けられるとともに、フレーム７の裏面側には長径側の各端部に１つずつ合計２つのバネ性を有する外部接続端子１０が設けられている。各接片９の一部はフレーム１の表面側に略面一に露出して、フレーム７の長径方向で隣接する２つの角部またはフレーム７の対角方向に位置する２つの角部に図示しない内部接点を形成し、この２つの内部接点にボイスコイル２から引き出す２本のリード線が半田付けで接続され、また、各接片９の他の一部はフレーム１の裏面側に略面一に露出して、フレーム７の長径側の各端部に１つずつ合計２つの外部接点９ａを形成し、この２つの外部接点９ａに外部接続端子１０の固定端が半田付けで接続されて、ボイスコイル２と各外部接続端子１０が導通接続されている。なお、バネ性を有する外部接続端子１０には、接片９と別部品の良導電性の金属コイルバネを使用したが、接片９から一体に延出した板バネを使用してもよい。

図２，図３において、１１は縁付きの金属平板からなるバッフルであり、矩形の振動板１を使用するため、それに対応して矩形に形成されている。このバッフル１１は振動系をフレーム７に装着した後に、フレーム７の表面側から周側壁１ｂの内側に嵌め込むことによって、縁部を矩形の振動板１の外周縁部の上に重ね合わせた状態で、フレーム７の表面側に結合保持され、矩形の振動板１をその上から所定の隙間を設けて覆いそれを保護している。そして、矩形の振動板１の中央部表面側に位置するバッフル１１の中央部にはスピーカ正面側に音（空気）を放出する正面音孔１１ａが開口されるとともに、矩形の振動板１の中央部裏面側に位置するセンターポール４ａの天面にはフレーム７の裏面側（スピーカの背面側）に音（空気）を逃がす背面音孔（排気孔）４ｃが開口されている。

上記のように構成された本実施の形態にかかる矩形のスピーカは、例えば携帯電話の筺体に内蔵された回路基板に各外部接続端子１０の自由端を電気的に接続した状態で、筺体に設けられた音孔の内側に位置決めされて取り付けられ、受話音を再生するレシーバ、着信音や着信メロに加えて音楽、ラジオやテレビ，ワンセグの放送音声を再生するスピーカとして用いられるもので、回路基板から各外部接続端１０と各接片９を通して電流を円形のボイスコイル２に供給すると、円形のボイスコイル２に流れる電流により発生する磁束と磁石５により発生する磁束の相乗作用によって、円形のボイスコイル１２が垂直振動し、それに伴って矩形の振動板１が垂直振動して、背面音孔４ｃから音（空気）を逃がしながら、正面音孔１１ａからスピーカ正面側に音（空気）を放出し、筺体の音孔から外部に放出する。

ここで、図１〜図３に示すように、ドーム部１ａ・エッジ部１ｃ一体型の矩形の振動板１のエッジ部１ｃの内径は、その全周が結合部１ｂの外径に接するような円形状に形成するのではなく、中心部にドーム部１ａが位置し、相対する長径側（長手側）の内縁が結合部１ｂと接し、かつ相対する短径側（短手側）の内縁が結合部１ｂから離れるような形状に形成している。これにより、矩形の振動板１のエッジ部１ｃの内径におけるドーム部１ａと結合部１ｂを除いた部分、つまり矩形の振動板１の長径方向において、結合部１ｂとエッジ部１ｃとの間に位置して、結合部１ｂを矩形の振動板１の長径方向で挟んで相対する一対の空き部を追加形成している。そして、この各空き部を補強し、矩形の振動板１のエッジ部１ｃの内径に、結合部１ｂを矩形の振動板１の長径方向で挟む一対の補強部１ｅを追加して設けている。

このように、矩形の振動板１のエッジ部１ｃの内径に、円形のボイスコイル２が結合された結合部１ｂを該振動板１の長径方向で挟む一対の補強部１ｅを設けているので、この各補強部１ｅでの剛性を高めることができ、各補強部１ｅもドーム部１ａと同様に振動板として機能させることができる。これによって、各補強部１ｅで有効振動板面積を稼ぎ、ボイスコイル円形化前の異形のスピーカと同じ有効振動板面積を得ることができるため、出力音圧を振幅で稼ぐ必要がなく、音質が劣化せず、スピーカの厚さが損なわれることがない。したがって、低コストで、スピーカの小型（小口径化）・薄型化を実現しながら音響性能を確保することがでる。なお、各補強部１ｅもドーム部１ａと同様に振動板として機能させているため、これに対応して正面音孔１１ａは、矩形の振動板１のドーム部１ａと各補強部１ｅの表面側をスピーカ表面側に開放する形状に形成されている。

本実施の形態では、矩形の振動板１のエッジ部１ｃの内径を長円形に形成しているため、各空き部の形状が三日月状になり、この各空き部を補強した各補強部１ｅの形状も三日月状になっているが、矩形の振動板１のエッジ部１ｃの内径は長円形の他、矩形や楕円形に形成してもよい。

また、各空き部は、各空き部を全体的に上方に断面（Ａ−Ａ線断面）形状が「へ」の字状になる山状に膨らまらせるような各空き部と同形の三日月状の補強用リブ１ｆで補強して、各補強部１ｅとなしているが、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、結合部１ｂの外周からエッジ部１ｃの内周までの間で放射方向に延びる複数の幅狭な補強用リブ１ｇで各空き部を補強して、各補強部１ｅとなしてもよく、図５（Ａ）（Ｂ）に示すように、各空き部に対応する形状の振動板材１ｈをその各空き部１の表面側または裏面側に貼り重ねで各空き部を補強して、各補強部１ｅとなしてもよい。なお、図５（Ａ）では網掛けした部分が振動板材１ｈである。

さらに、本実施の形態では、図１（Ａ），図４（Ａ），図５（Ａ）に示すように、矩形の振動板１のエッジ部１ｃにおける長径方向（長尺方向）の両端部にある辺領域には、エッジ部１ｃの内径から外径の間に略放射方向に複数の直線状の補強用リブ１ｊを狭間隔で渡し、矩形の振動板１の長径方向の剛性を高め、ばらつきのないコンプライアンスを確保し、円形のボイスコイル２と一体的にドーム部１ａと一対の補強部１ｅが、より確実に垂直振動を行えるようにしている。

なお、本実施の形態では、矩形の振動板１に円形のボイスコイル２を結合、使用した矩形のスピーカに適用して説明したが、本発明は、矩形のスピーカに限らず、トラック形（長円形）や楕円形の振動板に円形のボイスコイルを結合、使用したトラック形や楕円形のスピーカにも適用できる。このトラック形（長円形）や楕円形のスピーカは、上述した本実施の形態の矩形のスピーカと振動板の形状とそれに対応してフレームやバッフルの形状が異なるだけで、その他は同じ構造であるので、これらトラック形（長円形）や楕円形のスピーカの詳しい説明や図示は省略している。

本発明の一実施の形態にかかる矩形のスピーカに使用する振動系を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１に示す振動系を使用した本発明の一実施の形態にかかる矩形のスピーカの平面図である。 図３は図２のＡ−Ａ線断面図である。 図１（Ａ）（Ｂ）の振動板における空き部の他の補強手段を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。 図１（Ａ）（Ｂ）の振動板における空き部のさらに他の補強手段を示し、（Ａ）は平面図、（Ｂ）は（Ａ）のＡ−Ａ線断面図である。

符号の説明

１ 振動板
１ａ ドーム部
１ｂ 結合部
１ｃ エッジ部
１ｅ 補強部
１ｆ 補強用リブ
１ｇ 補強用リブ
１ｈ 振動板材１ｈ
２ ボイスコイル

Claims (3)

1. 矩形，トラック形，楕円形のいずれか一つの振動板に円形のボイスコイルを結合、使用するスピーカにおいて、前記振動板のエッジ部の内径に、前記ボイスコイルが結合された結合部を該振動板の長径方向で挟む一対の補強部を設けたことを特徴とするスピーカ。
2. 前記補強が振動板に一体に形成したリブである請求項１に記載のスピーカ。
3. 前記補強が振動板材の重ね貼りである請求項１に記載のスピーカ。

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