JP4305246B2 - スピーカおよびこれを用いたモジュール、電子機器および装置 - Google Patents

Description

本発明は各種音響機器や情報通信機器に使用されるスピーカやモジュールおよび携帯電話やゲーム機器等の電子機器および装置に関するものである。

従来の技術を図１１により説明する。図１１は従来のスピーカの断面図である。図１１に示すように、着磁されたマグネット１を上部プレート２およびヨーク３により挟み込んで内磁型の磁気回路４を構成している。この磁気回路４のヨーク３にフレーム６を結合している。

このフレーム６の周縁部に、樹脂フィルムから構成された振動板７を結合し、この振動板７にボイスコイル８を結合するとともに、上記磁気回路４の磁気ギャップ５にはまり込むように結合している。ここで、この振動板７は、１枚の樹脂フィルムシートで振動板７と、その外周にエッジ部９を一体に形成して構成していた。

尚、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が知られている。
実開昭５７−１１１１９６号公報

上述のスピーカは、そのセットである携帯電話等の電子機器の小型化が市場より強く要請されている。よって、これら電子機器の小型化には、スピーカの小型化が必要不可欠である。

ところが、スピーカの小型化を図るために、１枚の樹脂フィルムシートで振動板７と、その外周にエッジ部９を一体に形成した構成としている場合は、振動板７を小さくするか、エッジ部９を小さくするか、その両方を小さくするかの選択肢しかない。

いずれにしても、この選択肢全てがスピーカの性能劣化につながってしまうことになる。すなわち、振動板７を小さくした場合には、ボイスコイル８も小さくなり、当然のことながら、このボイスコイル８の中に配置しているマグネット１のサイズも小さいものとなる。よって、マグネット１のエネルギーダウンによりスピーカの音圧レベルが低下してしまい、もう１つの市場要求である音圧レベル向上は望めなくなる。

一方、エッジ部９を小さくした場合には、振動系の振幅ストロークも小さいものとなり、スピーカのリニアリティーも劣化するため、耐入力特性を低下させるものとなる。

いずれにしても、スピーカの小型化を図ろうとすると、音圧レベルの低下や耐入力特性の低下というように、その性能劣化を招くという課題を有するものであった。

本発明は前記した課題を解決し、マグネットの小型化によるスピーカの音圧レベル低下をなくし、エッジの振幅ストロークも確保でき、スピーカの耐入力特性を低下させることのない優れたスピーカを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、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エッジと、このエッジに結合された振動板と、この振動板の外周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によりスピーカを構成している。

そして、エッジの振動板との結合部は、振動板の外周のボイスコイル結合位置よりも内周側に設け、振動板とエッジのクロスオーバー部を有するとともに、磁気回路のマグネットの外径寸法は、エッジの振動板との結合部よりも大きくして構成したものである。このクロスオーバー部は、エッジの振動板への接着部を除いても、尚クロスオーバー部を確保して構成している。

この構成により、エッジの振動板への接着部を除く、振動板とエッジのクロスオーバー部を設けることにより、振動板のボイスコイルとの結合部である外形寸法を小さくすることなく構成でき、マグネットを小さくする必要がなくなる。

また、エッジの寸法も小さくすることなく、スピーカの小型化を図ることができる。すなわち、振動板とエッジのクロスオーバー部を設けることにより、このクロスオーバー部と同寸法のスピーカ外形寸法の小型化を図ることができる。

以上の構成により、スピーカの小型化を図っても、マグネットの小型化を図る必要がなく、スピーカの音圧レベル低下をなくすことができる。

また、エッジ寸法の小型化を図る必要もなく、振動系の振幅ストロークも確保でき、スピーカの耐入力特性低下をなくすことができる。

以上のように本発明は、エッジの振動板との結合部は、振動板の外周のボイスコイル結合位置よりも内周側に設け、振動板とエッジのクロスオーバー部を有するとともに、磁気回路のマグネットの外径寸法は、エッジの振動板との結合部よりも大きくしてスピーカを構成したものである。そして、このクロスオーバー部は、エッジの振動板への接着部を除いても、尚クロスオーバー部を確保して構成している。

この構成により、エッジの振動板への接着部を除く、振動板とエッジのクロスオーバー部を設けることにより、振動板のボイスコイルとの結合部である外形寸法を小さくすることなく構成でき、よって、マグネットを小さくする必要がなくなる。また、エッジの寸法も小さくすることなく、スピーカの小型化を図ることができる。以上の構成により、スピーカの音圧レベルと耐入力特性を確保したまま、スピーカの小型化を実現することができる。

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。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１および請求項８から請求項１４に記載の発明について説明する。図１は、本発明の一実施の形態のスピーカの断面図を示したものである。図１に示すように、着磁されたマグネット２１を上部プレート２２およびヨーク２３により挟み込んで内磁型の磁気回路２４を構成している。この磁気回路２４のヨーク２３にフレーム２６を結合している。このフレーム２６の周縁部にエッジ２９の外周を接着し、このエッジ２９の内周を振動板２７に結合して構成している。

この振動板２７には、その外周部にボイスコイル２８を結合するとともに、このボイスコイル２８が上記磁気回路２４の磁気ギャップ２５にはまり込むように構成している。

ここで、エッジ２９の振動板２７との結合部は、振動板２７の外周のボイスコイル２８の結合位置よりも内周側に設け、振動板２７とエッジ２９のクロスオーバー部を有するとともに、磁気回路２４のマグネット２１の外径寸法は、エッジ２９の振動板２７との結合部よりも大きくして構成したものである。そして、このクロスオーバー部は、エッジ２９の振動板２７への接着部を除いても尚クロスオーバー部を確保して構成している。

この構成により、エッジ２９の振動板２７への接着部を除く、振動板２７とエッジ２９のクロスオーバー部を設けることにより、振動板２７のボイスコイル２８との結合部である外形寸法を小さくすることなく構成でき、マグネット２１を小さくする必要がなくなる。

また、エッジ２９の寸法も小さくすることなく、スピーカの小型化を図ることができる。すなわち、振動板２７とエッジ２９のクロスオーバー部を設けることにより、このクロスオーバー部と同寸法のスピーカ外形寸法の小型化を図ることができる。

以上の構成により、スピーカの小型化を図っても、マグネット２１の小型化を図る必要がなく、スピーカの音圧レベル低下をなくすことができる。

また、エッジ２９の寸法の小型化を図る必要もなく、振動系の振幅ストロークも確保でき、スピーカの耐入力特性低下をなくすことができる。よって、スピーカの音圧レベルと耐入力特性を確保したまま、スピーカの小型化を実現することができる。

また、ここで使用している振動板２７とエッジ２９の材料については、シート材料を成形したものを用いている。一般的には樹脂シートが多く、中でもＰＥＮ、ＰＥＩ、ＰＡＩというような高分子フィルムシートがよく用いられている。

これらの樹脂シートの使用により、樹脂材料のインジェクション成形品と比較すると、軽量化による音圧レベル向上と、プレス成形や真空成形または圧空成形等の簡単な生産工程で成形できるため、生産性の向上を図ることができる。

以上、樹脂系のシート材料について説明したが、これに限定されることなく、金属材料や布、紙系のシート材料を用いても、その材料物性に応じたそれぞれの特有の効果を出すことができる。

さらに、従来品と比較すると、従来の振動板は、１枚の樹脂フィルムシートで振動板２７と、その外周にエッジ２９を一体に形成して構成していた。そのため、振動板２７とエッジ２９は同じ材料に限定され、しかも１枚の樹脂フィルムシートで構成されている関係上、その材厚の変更も困難である。従って、振動板２７とエッジ２９の材料物性値を異ならせることは非常に困難である。

これに対して本実施の形態では、振動板２７とエッジ２９の材料を異なる材料により構成しているため、各々の材料物性値を自由にコントロールすることができる。よって、振動板２７には、本来の振動板としての必要な物性値を設定することができ、エッジ２９には、本来のエッジとしての必要な物性値を設定することができる。

エッジ２９を振動板２７より材厚的に薄い材料に設定した場合は、厚い振動板２７の効果として、ボイスコイル２８の振動を材厚的に剛性のある厚い振動板２７により高域限界周波数を伸長させながら高忠実再生することができる。そして、薄いエッジ２９の効果として、ボイスコイル２８と振動板２７を振動しやすくすることで、Ｆ０値を低く設定でき、低音を有利に再生することができる。

また、エッジ２９を振動板２７より柔らかい材料に設定した場合も、前記同様、硬い振動板２７の効果として、ボイスコイル２８の振動を剛性のある振動板２７により高域限界周波数を伸長させながら高忠実再生することができる。そして、柔らかいエッジ２９の効果として、ボイスコイル２８と振動板２７を振動しやすくすることで、Ｆ０値を低く設定でき、低音を有利に再生することができる。

さらに、エッジ２９を振動板２７より内部損失の大きな材料に設定した場合も、前記同様、内部損失の小さい振動板２７の効果として、ボイスコイル２８の振動を内部損失の小さい振動板２７により高域限界周波数を伸長させながら高忠実再生することができる。そして、内部損失の大きいエッジ２９の効果として、エッジの不要共振を吸収、低減させることで、安定した周波数特性を実現することができる。

また、別の対応方法として、エッジ２９にタンゼンシャル形状のリブを設けて構成することで、エッジ２９の振幅特性を前述の方法に加え、さらに良好化させ、低歪化と低音の再生をさらに有利に行うことができる。

前記説明の内容については、振動板２７には、本来の振動板としての必要な物性値や機能を設定し、エッジ２９には、本来のエッジとしての必要な物性値や機能を設定することが重要である旨説明した。これにより、一枚の振動板では実現不可能な良好な特性を得ることができる。

このように、振動板２７とエッジ２９とが、それぞれ最適な特性を発揮させるためには、エッジ２９の外形寸法に対して振動板２７へのエッジ２９の接着部外周寸法が、おおむね７０％以下であることが好ましい。すなわち、エッジ２９を大きく設定することで、振動板２７の振幅特性を向上させ、スピーカの特性を良好化させることができる。

以上のように、接着部を除く、振動板２７とエッジ２９のクロスオーバー部を大きく設けることにより、スピーカをより小型化することが可能となる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項２に記載の発明について説明する。図２は、本発明の一実施の形態のスピーカの断面図である。実施の形態１と異なる点についてのみ説明する。

図２に示すように、振動板２７のエッジ２９とのクロスオーバー部に貫通孔２７ａを設けて構成したものである。この構成とすることにより、振動板２７と上部プレート２２とに囲まれた密閉空間内の空気の圧力が、貫通孔２７ａを通して流通することが可能となるため、振動板２７の振幅をスムーズに行えるようにすることができる。よって、スピーカのＦ０を下げ、低音再生能力を向上できるとともに、低歪化を図ることができ、周波数特性の良好化を実現することができる。

さらに密閉空間内の空気の流通を良くしたい場合には、上部プレート２２とマグネット２１とヨーク２３により構成された磁気回路２４に貫通孔を設けて、直接外部へ流通させる構成としてもよい。

また、振動板２７と上部プレート２２とに囲まれた密閉空間内ではないが、磁気ギャップ２５の下部のヨーク２３や、フレーム２６に貫通孔を設けて、直接外部へ流通させる構成とすることも効果的である。

前記構成により、スピーカの小型化を図って、仮にスピーカ内部の密閉された空気室容積が小さくなり、振動板２７の振幅特性に支障を来たしても、前述の方法により対策することができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項３から請求項７に記載の発明について説明する。図３から図７は、本発明の一実施の形態のスピーカの断面図である。

実施の形態１と異なる点についてのみ説明すると、図３に示すように、振動板２７のエッジ２９との結合部には、ガイド２７ｂを設けて構成したものである。この構成とすることにより、振動板２７とエッジ２９との結合時の位置決めを正確に実施することができ、スピーカの不良率低減と生産性向上を図ることができる。

また、図４に示すように、ガイドをエッジ２９の接着部全体を挿入する窪み２７ｃを形成した構成とすることで、接着部全体をガイドでき、より正確な位置決めガイドとすることができる。

さらに、図５に示すように、このエッジの接着部全体を挿入する窪みを２７ｄのように水平に形成した構成とすることで、接着部の上下プレス用の設備を使用可能とすることができ、生産性を向上させることができる。

別の形状として、図６に示すような断面がＵ字状のガイド２７ｅや、図７に示すような断面がＶ字状のガイド２７ｆの形状に形成した構成とすることで、このＵ字状やＶ字状の溝を接着剤たまりとして使用することができる。よって、接着剤のはみ出しを防止し、振動板２７とエッジ２９との結合を確実なものとすることができる。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項１５に記載の発明について説明する。図８は、本発明の一実施の形態のスピーカモジュールの断面図である。図８に示すように、請求項１から請求項１４記載のいずれか１つのスピーカ３５と電子回路４０とを一体化してスピーカモジュール５０を構成している。

ここで、このスピーカモジュール５０の構成としては、回路基板４１に電子部品４２を固定して配線し、電子回路４０を構成している。そして、この電子回路４０と、前記請求項１から請求項１４記載のいずれか１つのスピーカ３５とを一体化結合してスピーカモジュール５０を構成している。

この電子回路４０には、少なくともスピーカ３５へ供給する音声信号の増幅回路が含まれている。すなわち、信号処理された音声信号をスピーカ３５から出力させるために必要なレベルにまで増幅する回路を既にスピーカ３５と一体化され、内部配線もされた状態で有しているため、このスピーカモジュール５０を結合するだけで容易に音声出力を得ることができる。

さらに、この電子回路４０には、前記の増幅回路以外に、携帯電話等の通信機器であれば、検波回路や変調回路、復調回路等の通信に必要な回路や、液晶等の表示手段のための駆動回路、さらには電源回路や充電回路等の各種回路を含めることもできる。

この構成とすることにより、従来別々で生産され、それぞれの検査工程や物流工程を経て、携帯電話等の電子機器の生産拠点に供給されていたスピーカ３５と電子回路４０が一体化してモジュール化を実施することにより、生産工程、検査工程、物流工程の統合化を図ることができ、多大なコストダウンを実施することができる。よって、スピーカ３５と電子回路４０とを結合したスピーカモジュール５０を安価に提供することができる。

（実施の形態５）
以下、実施の形態５を用いて、本発明の特に請求項１６に記載の発明について説明する。図９は、本発明の一実施の形態の電子機器である携帯電話の要部断面図を示したものである。図９に示すように、請求項１から請求項１４記載のいずれか１つのスピーカ３５を搭載して携帯電話８０を構成している。

ここで、この携帯電話８０の構成としては、スピーカ３５と電子回路４０と液晶等の表示モジュール６０等の各部品やモジュール等を外装ケース７０の内部に搭載して携帯電話８０の腰部を構成している。この構成とすることにより、携帯電話等の電子機器の小型化を図ることができる。

（実施の形態６）
以下、実施の形態６を用いて、本発明の特に請求項１７に記載の発明について説明する。図１０は、本発明の一実施の形態の装置である自動車９０の断面図を示したものである。図１０に示すように、本発明のスピーカ３５をリアトレイやフロントパネルに組込んで、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用して自動車９０を構成したものである。この構成とすることにより、スピーカ３５の小型化を図ることで、このスピーカ３５を搭載した自動車等の装置の小型化を図ることができる。

本発明にかかるスピーカ、スピーカモジュール、電子機器および装置は、小型化が必要な映像音響機器や情報通信機器、ゲーム機器等の電子機器、さらには自動車等の装置に適用できる。

本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカモジュールの断面図 本発明の一実施の形態における電子機器の要部断面図 本発明の一実施の形態における装置の断面図 従来のスピーカの断面図

符号の説明

２１ マグネット
２２ 上部プレート
２３ ヨーク
２４ 磁気回路
２５ 磁気ギャップ
２６ フレーム
２７ 振動板
２７ａ 振動板貫通孔
２７ｂ 振動板ガイド
２７ｃ 振動板ガイド
２７ｄ 振動板ガイド
２７ｅ 振動板ガイド
２７ｆ 振動板ガイド
２８ ボイスコイル
２９ エッジ
３５ スピーカ
４０ 電子回路
４１ 回路基板
４２ 電子部品
５０ スピーカモジュール
６０ 表示モジュール
７０ 外装ケース
８０ 携帯電話
９０ 自動車

Claims (17)

1. 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エッジと、このエッジに結合された振動板と、この振動板の外周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とからなるスピーカであって、前記エッジの前記振動板との結合部は、前記振動板の外周の前記ボイスコイル結合位置よりも内周側に設けられ、前記振動板と、前記エッジの前記振動板への接着部を除くクロスオーバー部を有するとともに、前記磁気回路のマグネットの外径寸法は、前記エッジの前記振動板との結合部よりも大きくしてなるスピーカ。
2. 振動板のクロスオーバー部に貫通孔を設けた請求項１記載のスピーカ。
3. 振動板のエッジとの結合部には、ガイドを設けた請求項１または請求項２記載のスピーカ。
4. ガイドはエッジの接着部全体を挿入する窪みにより形成した請求項３記載のスピーカ。
5. ガイドはエッジの接着部全体を挿入する水平な窪みにより形成した請求項３記載のスピーカ。
6. ガイドはエッジの接着部内周端を挿入するＵ字溝により形成した請求項３記載のスピーカ。
7. ガイドはエッジの接着部内周端を挿入するＶ字溝により形成した請求項３記載のスピーカ。
8. 振動板をシート材料により構成した請求項１から請求項７のいずれか１つに記載のスピーカ。
9. エッジをシート材料により構成した請求項１から請求項８のいずれか１つに記載のスピーカ。
10. エッジは振動板と異なる材料により構成した請求項１から請求項９のいずれか１つに記載のスピーカ。
11. エッジは振動板より薄い材料により構成した請求項１から請求項１０のいずれか１つに記載のスピーカ。
12. エッジは振動板より柔らかい材料により構成した請求項１から請求項１１のいずれか１つに記載のスピーカ。
13. エッジは振動板より内部損失の大きい材料により構成した請求項１から請求項１２のいずれか１つに記載のスピーカ。
14. エッジはタンゼンシャル形状のリブを設けて構成した請求項１から請求項１３のいずれか１つに記載のスピーカ。
15. 請求項１から請求項１４記載のいずれか１つのスピーカと電子回路とを結合したモジュール。
16. 請求項１から請求項１４記載のいずれか１つのスピーカを搭載した電子機器。
17. 請求項１から請求項１４記載のいずれか１つのスピーカを搭載した装置。

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