JP4499011B2 - スピーカー - Google Patents

Description

本発明は、スピーカーに関するものであり、さらに詳しくは、ボイスコイルボビンとセンターポールとの間で形成される静電容量を検出し、その検出結果に基づいて振動板の動作をフィードバック制御するスピーカーに関するものである。

スピーカーの音質を向上させる技術としてＭＦＢ（Ｍｏｒｔｉｏｎａｌ Ｆｅｅｄ Ｂａｃｋ）回路を搭載したスピーカーが知られている。このＭＦＢ回路は、スピーカーに入力された音声情報を示す電気信号（以下、「音声信号」と記す）に基づいて振動する振動板の動作状態を検出し、その検出結果に基づいて振動板をフィードバック制御するものであり、これにより特に低音域で生じ易い音の歪みを解消することができる。したがって、一般的にＭＦＢ回路は、低音域での再生が難しいとされる小型のスピーカーで採用されることが効果的であるとされている。

ＭＦＢ回路に関する技術としては、例えば特許文献１〜５が開示されている。特許文献１〜５ではいずれも電極間に形成される静電容量の変化を検出することによって振動板の動作状態を検出している。具体的には、振動板またはこの振動板を振動させるためのボイスコイルボビンと呼ばれる電磁コイルに電極（以下、「可動電極」と記す）を固定するとともに、この可動電極に対して対向するように電極（以下、「固定電極」と記す）を固定し、可動電極が固定電極に対して相対的に移動することによって変化した静電容量を検出して、それを検出信号として出力する。そして、比較装置（例えば、ＣＰＵ）が、その検出信号と予め定められた基準値とを比較し、その比較結果に基づいて振動板の動作を補正制御する。
特昭５２−７９６４４号 特昭５３−１２３１９号 特昭５３−１２３２０号 特昭５３−１２３２１号 実昭５７−９６５８９号

ボイスコイルボビンに可動電極を取り付けて静電容量の検出を行なう場合、例えば、ボイスコイルボビンのベースとなるポリイミドなどの絶縁性の筒体の内周面や外周面には、外乱ノイズを遮断するためのシールド材や可動電極となる複数の導電体膜（例えば、銅膜）が形成される。また、可動電極となる導電体膜には、検出した静電容量を電気信号としてボイスコイルボビンの外部に出力するための出力線の一端がハンダによって固着され、シールド材となる導電体膜には、アース線の一端がハンダによって固着される。

しかし、筒体に複数の導電体膜を形成したり、この導電体膜に出力線やアース線などの電気線を取り付けたりすることによって、導電体膜や電気線がボイスコイルボビンの動作を妨げる負荷となり、ボイスコイルボビンの応答性が悪くなってしまうといった問題が発生する。また、筒体に導電体膜を形成する場合には、筒体の内周面に銅などの非磁性の導電体からなるフィルムを貼り付けたり、銅を蒸着したりするが、これらの作業は多大な労力を要するのでコスト低廉化の妨げとなっていた。

そこで、本発明は、ボイスコイルボビンの応答性を高めることができるスピーカーを提供することを目的とする。加えて、ボイスコイルボビンを容易に作製することができるスピーカーを提供することを本発明のもう１つの目的とする。

かかる目的を達成するために、請求項１記載の発明にかかるスピーカーは、ボイスコイルボビンを構成している筒体に設けられた電極が自身とセンターポールの側周面との間で形成される静電容量を検出するものであり、前記筒体は、前記電極が形成されたフレキシブル基板からなると共に該フレキシブル基板は、導体層と絶縁体層を交互に複数回重ねた積層構造としたことを特徴としている。したがって、筒体を大幅に軽量化することができるので、ボイスコイルボビンの応答性を高めることができる。また、筒体を作製する場合、フレキシブル基板のベース材となるポリイミドなどからなるフィルム上に電極をプリントし、そのフィルムを円筒状に形成するだけで良いので、ボイスボイルボビンの製造にかかるコストを大幅に削減することができる。

また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のスピーカーにおいて、前記電極によって検出された前記静電容量に対応した電気信号を前記筒体の外部に出力する出力線を前記フレキシブル基板で前記筒体とともに一体形成するようにしている。この場合、筒体の縁から引き出された帯状のフレキシブル基板上に出力線をプリントすることにより、ボイスコイルボビンの振動方向にかかる負荷をフレキシブル基板の可撓性によって大幅に低減することができる。また、出力線を作製する場合、フレキシブル基板のベース材となるポリイミドなどからなるフィルム上に出力線をプリントするだけで良いので、ボイスコイルボビンの製造にかかるコストを大幅に削減することができる。

また、請求項３記載の発明は、請求項１または２記載のスピーカーにおいて、前記電極に接続されるアース線を前記フレキシブル基板で前記筒体とともに一体形成するようにしている。この場合、筒体から引き出された帯状のフレキシブル基板上にアース線をプリントすることにより、ボイスコイルボビンの振動方向にかかる負荷をフレキシブル基板の可撓性によって大幅に低減することができる。また、アース線を作製する場合、フレキシブル基板のベース材となるポリイミドなどからなるフィルム上にアース線をプリントするだけで良いので、ボイスコイルボビンの製造にかかるコストを大幅に削減することができる。

以上のように、請求項１記載のスピーカーによれば、筒体を電極が形成されたフレキシブル基板で構成すると共に該フレキシブル基板は、導体層と絶縁体層を交互に複数回重ねた積層構造としたので、筒体が軽量化され尚かつ振動に耐え得るだけの剛性が与えられることから軽量化と剛性を併せ持つボイスコイルボビンとなり、ボイスコイルボビンの応答性を高めることができる。また、電極を容易に作製することができるので、製造コストを削減することができる。

また、請求項２記載の発明の場合、出力線をフレキシブル基板で筒体とともに一体形成するようにしたので、ボイスコイルボビンの振動方向にかかる負荷をフレキシブル基板の可撓性によって大幅に低減することができる。また、出力線を作製する場合、フレキシブル基板のベース材となるポリイミドなどからなるフィルム上に出力線をプリントすれば良いだけなので、ボイスコイルボビンの製造にかかるコストを大幅に削減することができる。

また、請求項３記載の発明の場合、アース線をフレキシブル基板で筒体とともに一体形成するようにしたので、ボイスコイルボビンの振動方向にかかる負荷をフレキシブル基板の可撓性によって大幅に低減することができる。また、アース線を作製する場合、フレキシブル基板のベース材となるポリイミドなどからなるフィルム上にアース線をプリントすれば良いだけなので、ボイスコイルボビンの製造にかかるコストを大幅に削減することができる。

以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。

図１〜図４に本発明のスピーカーの一実施形態を示す。本発明のスピーカー１は、ボイスコイルボビン４の筒体１３を電極２５が形成されたフレキシブル基板１５で構成したことを特徴としている。

図１に示すように、スピーカー１は、ダンパー２、振動板３、ボイスコイルボビン４、センターポール５、マグネット６、７、円環状部材８、ケース９、フレーム１０、連結部材１１、センターキャップ１２、及び筐体として機能する箱状のスピーカーボックス（図示省略）を備えている。有底円筒状に形成されたケース９には、センターポール５、マグネット６、７、及び円環状部材８が収納されており、これらはケース９の内壁面に接着剤やビスなどで固着されている。センターポール５は鉄製であり、略円柱状のセンターポール本体５ａと、このセンターポール本体５ａの基端に形成されている略円盤状のフランジ５ｂとから構成されている。センターポール５は、センターポール本体５ａの先端部分がケース９の開口９ａの略中央からケース９の外部に突出し、且つ、センターポール本体５ａの軸がケース９の底面９ｂの中心に一致するようにケース９に配置されている。センターポール５及びケース９は、スピーカーボックス（図示省略）に接続され、接地されている。

マグネット７は略円環状に形成されている。このマグネット７は、その中心がケース９の底部９ｂの中心に位置するように配置されており、底部９ｂに接着剤で固着されている。マグネット７の開口９ａ側の面には、フランジ５ｂの底面が接着剤で固着されている。マグネット６は略円環状に形成されている。このマグネット６は、その中心がケース９の底部９ｂの中心に位置するように配置されており、フランジ５ｂの開口９ａに対向している面に接着剤で固着されている。円環状部材８は鉄製であり、その中心がセンターポール本体５ａの軸と一致するように配置されており、マグネット６の開口９ａに対向している面に接着剤で固着されている。

ボイスコイルボビン４は、先端と後端とが開口された略円筒状の筒体１３と、コイル１４とから構成されている。筒体１３は、センターポール本体５ａの外径よりも僅かに大きな径を有しており、この筒体１３の外周面にはエナメル線または銅線などの導電体で構成されているコイル１４が巻き付けられている。このように構成されたボイスコイルボビン８は、円環状部材８の内周面とセンターポール本体５ａの側周面５ｃとの隙間に挿入される。

円環状部材８の開口９ａ側の面にはフレーム１０が接着剤で固着されている。また、フレーム１０の他端は、スピーカーボックスの前面板に形成された開口（図示省略）の縁に接着剤で固着されている。また、ダンパー２の内周面は筒体１３の外周面に接着剤で固着されており、ダンパー２の外周面はフレーム１０の内周面に接着剤で固着されている。これによりボイスコイルボビン４はダンパー２によって円環状部材８の内周面とセンターポール本体５ａの側周面５ｃとの間に保持される。振動板３は、所謂コーン紙として機能するものであり、その内周部は筒体１３の外周面に接着剤で固着されており、外周部は連結部材１１を介してフレーム１０に連結されている。センターキャップ１２は、ドーム状に形成された本体部と、この本体部の外周縁に沿って形成された鍔部とからなり、この鍔部が振動板３に接着剤で固着されている。これにより筒体１３の先端側の開口１３ａがセンターキャップ１２によって覆われる。

かかる構成により、入力端子３２（図４参照）からリード線（図示省略）を介してコイル１４に音声信号が入力されると、ボイスコイルボビン４とセンターポール５とマグネット１０との励磁作用により振動板３が前後方向（図中の矢印Ａ方向）に振動し、音声信号に対応した音が発せられる。

図２に示すように、筒体１３はフレキシブル基板１５で構成されている。この筒体１３の開口１３ａ側の縁には帯状の電気線引き出し部１６がフレキシブル基板１５で一体形成されている。この電気線引き出し部１６は、出力線１７、１８、アース線１９、及び筒体１３の開口１３ａ側の縁から帯状に引き出された第２絶縁体層２３（図３参照）によって構成されている。つまり、電気線引き出し部１６は、後述する第２絶縁体層２３を筒体１３の開口１３ａ側の縁から帯状に引き出し、その上に出力線１７、１８及びアース線１９をプリントすることによって形成される。

図３に示すように、筒体１３は、第１導電体層２０、第１絶縁体層２１、第２導電体層２２、第２絶縁体層２３、及び第３導電体層２４から構成されており、第１〜３導電体層２０、２２、２４によって電極２５が構成されている。この電極２５は、自身とセンターポール５ａの側周面５ｃとの間で形成される静電容量を検出するものである。第１導電体層２０、第２導電体層２２、及び第３導電体層２４は銅などの非磁性の導電体からなる。第１絶縁体層２１及び第２絶縁体層２３はポリイミドなどの絶縁体からなる。第２絶縁体層２３は、フレキシブル基板１５のベース材であり、この第２絶縁体層２３の表面に第１導電体層２０、第１絶縁体層２１、及び第２導電体層２２がプリントされ、第２絶縁体層２３の裏面に第３導電体層２４がプリントされる。これにより、導電体層及び絶縁体層が、筒体１３の内側から外側にかけて第１導電体層２０、第１絶縁体層２１、第２導電体層２２、第２絶縁体層２３、第３導電体層２４の順で積層される。また、特に図示しないが、コイル１４と第３導電体２４との間には絶縁体層が形成されており、これによりコイル１４と第３導電体２４とは電気的に絶縁された状態となる。

第１及び第２導電体層２０、２２には、検出した静電容量を電気信号として筒体１３の外部に出力するための出力線１７、１８が接続されている。この出力線１７、１８はフレキシブル基板１５にプリントされており、第１及び第２導電体層２０、２２から電気線引き出し部１６の先端部のコネクタ部２６にかけて形成されている。第１及び第２導電体層２０、２２から出力された電気信号は変換回路３０に入力される。また、第３導電体層２４にはアース線１９が接続されている。このアース線１９はフレキシブル基板１５にプリントされており、第３導電体層２４から電気線引き出し部１６の先端部のコネクタ部２６にかけて形成されている。第３導電体層２４は、アース線１９を介してフレーム１０に電気的に接続され、接地されている。

ボイスコイルボビン４を作製する場合、先ず、フレキシブル基板１５のベース材となる第２絶縁体層２３に上記の導電体層、絶縁体層、各種電気線をプリントする。次いで、コイル１４の径を決定するための円柱状の治具にフレキシブル基板１５を巻き付けて、フレキシブル基板１５の長手方向の両端部を接着剤で固着する。そして、フレキシブル基板１５に対して熱硬化処理を施して円筒状の筒体１３を形成する。最後に、筒体１３の外周面にコイル１４を巻き回す。

図４に示すように、スピーカー１には、比較器２７、電力増幅器２８、検出器２９、変換回路３０、及びフィードバック回路３１が設けられている。入力端子３２に入力された音声情報を示す電気信号（以下、「音声信号」と記す）は集積回路からなる比較器２７を介して電力増幅器２８に入力される。この電力増幅器２８で増幅された音声信号はボイスコイルボビン４に入力される。ボイスコイルボビン４のコイル１４に音声信号が流れると、励磁作用によりボイスコイルボビン４が前後方向（図１及び図２に示す矢印Ａ方向）に振動する。これに伴って振動板３も振動し、スピーカー１から音声が発せられる。

第１及び第２導電体層２０、２２から出力された電気信号は変換回路３０に入力されると検出信号に変換され、その検出信号はフィードバック回路３１に入力される。フィードバック回路３１、比較器２７、及び電力増幅器２８では、変換回路３０から入力された検出信号に基づいて下記のフィードバック制御が実行される。フィードバック回路３１は、変換回路から入力された検出信号に対して所定の信号処理を施し、その処理結果に対応したフィードバック信号を比較器２７に入力する。比較器２７は、フィードバック回路３１から入力されたフィードバック信号に応答してそのフィードバック信号と予め定められた基準値とを比較し、その差分を算出するとともに、この算出結果に基づいて音声信号を補正する補正信号を電力増幅器２８に入力する。電力増幅器２８は、比較器２７から入力された補正信号に基づいて音声信号の出力レベルを補正し、その補正した音声信号をボイスコイルボビン４に入力する。なお、フィードバック回路３１は、積分回路、バッファアンプ、電子ボリューム、加算回路（図示省略）などから構成されている。

以上のように、本発明のスピーカー１によると、電極２０がプリントされたフレキシブル基板１５で筒体１３を形成するようにしたので、筒体１３が軽量化され、ボイスコイルボビン４を前後方向（矢印Ａ方向）にスムーズに振動させることができる。また、電気線引き出し部１６をフレキシブル基板１５で筒体１３とともに一体形成したので、フレキシブル基板１５の可撓性によってボイスコイルボビン４が前後方向に振動する際の負荷が大幅に低減される。さらに、電極２０、出力線１７、１８、アース線１９をフレキシブル基板１５で構成することによって、従来のように電極となる導電体膜を筒体に貼り付けたり、出力線やアース線などの電気線を電極にハンダ付けしたりするといった作業が不要となり、ボイスコイルボビン４の製造コストを大幅に削減することができる。しかも、本実施形態のように導電体層や絶縁体層を積層化して筒体１３を構成することで、振動に耐え得るだけの剛性を筒体１３に与えることができる。

なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、筒体１３を電極２５が形成されたフレキシブル基板１５で構成し、出力線１７、１８及びアース１９を従来のようにリード線とし、これらを電極２５にハンダ付けするようにしても良い。

上記実施形態では、第１〜３導電体層２０、２２、２４によって電極２５を構成したが、フレキシブル基板１５のベース材である第２絶縁体層２３に導電体層を１つだけ形成し、この導電体層を静電容量を検出するための電極として用いるようにしても良い。

本発明のスピーカーの構成を示す断面図である。 ボイスコイルボビンの外観を示す斜視図である。 ボイスコイルボビンの一部の構成を示す断面図である。 スピーカーの電気的構成を示す機能ブロック図である。

符号の説明

１ スピーカー
４ ボイスコイルボビン
５ センターポール
５ａ センターポール本体
５ｃ 側周面
１３ 筒体
１５ フレキシブル基板
１６ 電気線引き出し部
１７、１８ 出力線
１９ アース線
２０ 第１導電体層
２１ 第１絶縁体層
２２ 第２導電体層
２３ 第２絶縁体層
２４ 第３導電体層
２５ 電極

Claims (3)

1. ボイスコイルボビンを構成している筒体に設けられた電極が自身とセンターポールの側周面との間で形成される静電容量を検出するスピーカーにおいて、
   前記筒体は、前記電極が形成されたフレキシブル基板からなると共に該フレキシブル基板は、導体層と絶縁体層を交互に複数回重ねた積層構造としたことを特徴とするスピーカー。
2. 前記電極によって検出された前記静電容量に対応した電気信号を前記筒体の外部に出力する出力線を前記フレキシブル基板で前記筒体とともに一体形成したことを特徴とする請求項１記載のスピーカー。
3. 前記電極に接続されるアース線を前記フレキシブル基板で前記筒体とともに一体形成したことを特徴とする請求項１または２記載のスピーカー。

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