スピーカ用振動板

【課題】作製が容易で音の再現性の高いスピーカ用振動板を提供する。
【解決手段】樹脂製の振動板２にコイル３を印刷した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気信号を音声に変換するスピーカ用の振動板に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話等の機器が小型化するに伴い、それらの機器に用いるスピーカやヘッドフォンの小型化、薄型化への要請が高まると同時に、音の再現性の向上が望まれている。
【０００３】
従来のスピーカは、振動板に接着剤により取り付けられた筒状のボイスコイルと、ボイスコイルの内部に対応する位置に配置された磁石により、ボイスコイルを流れる電荷に対してローレンツ力を作用させることで、ボイスコイルおよび振動板を振動させている。このようなスピーカでは、電気音響効率を向上させるために、軽量化が図られている。しかしながら、振動板の軽量化は可能であるが、ボイスコイルを接続するための接着剤により振動系の質量を十分低下させることができず、電気音響変換効率を十分に向上させることが困難であった。
【０００４】
このような問題点を解決するために、例えば、可動部と固定部とを有する振動板の可動部にボイスコイルをサブトラクティブ法により直接形成し、固定部の厚みを可動部よりも厚くした振動板がある（特許文献１参照）。ここで、サブトラクティブ法とは、全面に金属箔を張られた振動板から、不要な導体部分をエッチングにより不要な部分を除去し、コイルを残す方法を言う。このような振動板では、ボイスコイルが振動板に直接形成されているために接着剤が不要であって、振動系の軽量化が可能となり、音の再現性が向上する。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−８８９８２号公報（段落番号０００８−０００９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の技術では、振動系の軽量化が可能となるものの、サブトラクティブ法によりボイスコイルを形成しているため、多くの製造工程を経るため製造工程が複雑となる。また、エッチングによる廃棄物の発生等のため、製造に係る環境負荷も大きいものとなる。さらに、サブトラクティブ法によりボイスコイルを形成には、多くの工程が必要となるため、容易に様々なボイスコイルパターンを試作することは困難である。
【０００７】
本発明の課題は、上記実状に鑑み、作製が容易で音の再現性が高いスピーカ用振動板を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために、本発明のスピーカ用振動板は、樹脂製の振動板にコイルを印刷している。
【０００９】
この構成では、樹脂により振動板が形成され、その表面に金属箔や金属ペーストを用いた印刷技術によりボイスコイルが直接形成されている。したがって、接着剤が不要であるため、振動系の軽量化が図れ、音の再現性を向上させることができる。さらに、ボイスコイルは印刷技術により形成されているために、製造工程が簡単であり、製造に係る廃棄物等を低減でき、様々なボイスコイルパターンの試作が容易に行えるメリットがある。
【００１０】
また、本発明のスピーカ用振動板の好適な実施形態の一つでは、前記コイルは、前記振動板の一の径方向の一方から他方への蛇行構造をなし、前記一の径方向に沿って隣接する部分どうしを略平行に形成してある。
【００１１】
コイルの形状をこうすることにより、簡易な配線パターンでありながら、振動板の全面にコイルを配することができるため、電流を流した際に磁力との作用により生じるローレンツ力が振動板全面に作用し、音の再現性が高まる。
【００１２】
さらに、本発明のスピーカ用振動板の好適な実施形態の一つでは、前記コイルは、半径の異なる複数の円弧状部を有し、当該複数の円弧状部の端部どうしを接続して、前記振動板の周囲の一点と中心とを結ぶ一本のコイルとしてある。
【００１３】
このようなコイル形状としても、上述の振動板と同様に、ローレンツ力を振動板全体に作用させることができ、音の再現性を向上させることができる。
【００１４】
さらに、本発明のスピーカ用振動板の好適な実施形態の一つでは、前記コイルは、前記振動板の表面および裏面に形成され、当該振動板の平面方向視において前記表面のコイルと前記裏面のコイルとが重なり、当該重なるコイルどうしの電流方向が同一である。
【００１５】
このようにコイルを形成することにより、表面および裏面のコイルに対して同方向のローレンツ力が作用するため、振動板の振幅を大きくすることができ、音の再現性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
〔第１実施形態〕
以下、図面を用いて本発明の電気音響変換器の第１実施形態を説明する。図１は本実施形態における電気音響変換器の斜視図、図２は上面図、図３は断面図および図４は底面図である。本実施形態の電気音響変換器は、フレーム１の内部に振動板２を有しており、振動板２の表面には金属箔によりボイスコイル３が形成されている。また、振動板２の周辺部Ｅにはコルゲーション４が形成されており、振動板２を補強し、柔軟性を持たせると共に、周波数特性のピークやディップを抑制する働きを有している。
【００１７】
棒状の磁石７はヨーク８に支持され、ヨーク８はフレーム１に支持されている。また、底面には、通気孔９が設けられると共に、音響抵抗用クロス１０が張られている。この音響抵抗用クロス１０により、音響特性の平坦化を図っている。
【００１８】
なお、振動板２はポリエチレンテレフタレート（PET）樹脂等で形成されている。コルゲーション４が形成されている周辺部Ｅ以外の中央部Ｃは、さらに耐熱性や剛性が高いポリエーテルイミド（PEI）等のポリイミド系の樹脂が積層されている。このような構成とすることにより、振動板２の周辺部Ｅの厚みが中央部Ｃに比べて薄くなり、振動板２の全体が振動し易くなって、振幅が大きくなり、音の再現性の向上に寄与している。
【００１９】
本実施形態におけるボイスコイル３の配線パターンは、図２に示したように振動板２の一の径方向の一方から他方へ向かう蛇行構造を有しており、この一の径方向に沿って隣接する部分どうしが、略平行となるように整列している。なお、このボイスコイル３は、銀に代表される金属ペースト印刷（スクリーン印刷、オフセット印刷、インクジェット印刷等）技術により直接形成されている。ただし、使用される金属は銀に限定されるものではなく、他の金属を用いても構わない。
【００２０】
ボイスコイル３の配線パターンは、ＣＡＤにより作製することができ、ＣＡＤデータに基づき振動板２の表面に直接形成できるため、様々な配線パターンの試作を容易に行うことができる。また、従来のサブトラクティブ法などでは、エッチングや洗浄が必要であり、製造工程が複雑であり、廃棄物等が発生による高い環境負荷が問題であるが、本発明によれば、このような問題点を解決することが可能となる。
【００２１】
本発明における作用部５とは、ローレンツ力の作用を大きく受けるボイスコイル３の部分であり、図２の配線パターンの場合には、略平行に整列しているボイスコイル３の直線部分が作用部５となる。なお、振動板の裏面にも同様の形状のボイスコイル３（図２の点線部分）が形成されており、スルーホール１１を介して表面と繋がっている。本実施形態では、振動板２の両面にボイスコイル３を形成しているが、片面のみにボイスコイル３を形成しても構わない。
【００２２】
ここで、図３を参照すると、図から明らかなように、本実施形態のボイスコイル３の配線パターンの間隙部６に対応する位置に棒状の磁石７が配置されている。この棒状の磁石７は図５に示すように、配置する面に対して上下方向に磁極を有している。このため、作用部５の電流方向と磁石７からの磁力方向が直交し、作用部５を流れる電荷に対してローレンツ力が作用することとなる。なお、本実施形態では、図５に示す棒状の磁石７を用いているが、縞状に着磁された平面上の多極磁石を用いることも可能である。この場合には、磁力の相殺により磁力が弱められるため、棒状の磁石を用いた方が有利である。また、作用部５として機能するボイスコイル３の直線部分の数は適宜変更可能であり、それに伴い棒状の磁石７の数も変更可能である。
【００２３】
次に図６および図７を用いて、本実施形態の電気音響変換器の動作原理を説明する。以下、図中において、×印は紙面に対して手前から奥方向に電流が流れている作用部５、●印は紙面に対して奥から手前方向に電流が流れている作用部５を表すものとする。図６から、隣接する作用部５に流れる電流方向は互いに異なっているのが分かる。図２の（ａ）方向に電流を流した場合には、作用部５ａ、５ｃ、５ｅに対して手前から奥方向に電流が流れ、作用部５ｂ、５ｄ、５ｆには、奥から手前方向に電流が流れることとなる。このとき、各作用部５には下向きのローレンツ力（図６の矢印）が働くため、それに伴い振動板２も同方向への力を受けることとなる。
【００２４】
一方、図７は、図２の（ｂ）方向に電流を流した場合の図である。この場合には、作用部５ａ、５ｃ、５ｅには奥から手前方向に電流が流れ、作用部５ｂ、５ｄ、５ｆには、手前から奥方向に電流が流れる。しかし、磁力の方向は図６と同一であるため、作用するローレンツ力は図６と逆方向の上方向となる（図７の矢印）。したがって、それに伴い、振動板２も上方向の力を受けることとなる。
【００２５】
〔第２実施形態〕
次に、本発明の電気音響変換器の第２実施形態を説明する。図８は、本第２実施形態における電気音響変換器の上面図、図９は断面図、図１０底面図である。本実施形態は、第１実施形態とボイスコイル３の配線パターンおよび磁石７が異なっている。
【００２６】
本第２実施形態におけるボイスコイル３の配線パターンは、図８に示すように、ボイスコイル３が複数の円弧状部を有し、その複数の円弧状部の端部どうしが接続されている。このような配線パターンでは、この複数の円弧状部が作用部５として機能する。なお、本実施形態も第１実施形態と同様に、振動板２の中央部Ｃに金属ペースト印刷技術によりボイスコイル３が形成されており、スルーホール１１を介して、振動板２の表面のボイスコイル３と裏面のボイスコイル３とが接続されている。
【００２７】
本実施形態のボイスコイル３の配線パターンでは、上述のように作用部５は、同心円状の五つの円弧により形成されている。そのため、図１１に示すような２つのドーナツ型の多極着磁磁石７ａおよび７ｂを磁石７として用いている。この多極着磁磁石７ａ、７ｂは、図１１に示すように、各々は径方向に３極の磁極を有しており、互いに磁極が反転した構成となっている。なお、本実施形態では、二つの多極着磁磁石７ａ、７ｂを用いているがこれに限定するものではない。例えば、一つの多極着磁磁石を用いてもよく、また、配置する面に対する上下方向に異なる磁極を有するドーナツ状の磁石等を用いることも可能である。後者の場合に、図８のボイスコイル３のパターンに対応させるためには、六つのドーナツ状の磁石７が必要となる。ここで、同心円状に形成されるボイスコイル３の円弧の数は適宜変更可能であり、それに伴い使用する磁石７の磁極特性等も変更可能である。
【００２８】
図１２および図１３は、本第２実施形態の電気音響変換器の動作原理を表す模式図である。図１２は、図８の（ｃ）の向きに電流を流した場合における、各作用部５の電流方向、磁力の方向、およびローレンツ力の方向を示している。この場合には、各作用部５には下向きのローレンツ力が働いている。一方、図１３は、図８の（ｄ）の向きの電流を流した場合の電流、磁力およびローレンツ力の方向を示しており、各作用部５には上向きの力が作用しているのが分かる。
【００２９】
以上のように、本発明の電気音響変換器によれば、振動板の中央部の略全面に渡り形成されたボイスコイルに対して、磁力によるローレンツ力が作用し、振動板全体を振動させることができる。さらに、振動板の周辺部が中央部に比べて薄く形成されているため、振動板が振動し易く、振動板の振幅を大きくすることができる。これらにより、ピークやディップを低減すると共に、音の再現性が向上している。
【００３０】
なお、上述の実施形態では、磁石は振動板の一方に配置されていたが、実際の使用時には、音響変換効率を高めるために、磁石は振動板の両側に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】本発明による振動板を用いたスピーカの第１実施形態の斜視図
【図２】本発明による振動板を用いたスピーカの第１実施形態の上面図
【図３】本発明による振動板を用いたスピーカの第１実施形態の断面図
【図４】本発明による振動板を用いたスピーカの第１実施形態の底面図
【図５】本発明による振動板を用いたスピーカの第１実施形態で用いる磁石を表す図
【図６】本発明による振動板を用いたスピーカの第１実施形態の動作原理を表す模式図
【図７】本発明による振動板を用いたスピーカの第１実施形態の動作原理を表す模式図
【図８】本発明による振動板を用いたスピーカの第２実施形態の上面図
【図９】本発明による振動板を用いたスピーカの第２実施形態の断面図
【図１０】本発明による振動板を用いたスピーカの第１実施形態の底面図
【図１１】本発明による振動板を用いたスピーカの第２実施形態で用いる磁石を表す図
【図１２】本発明による振動板を用いたスピーカの第２実施形態の動作原理を表す模式図
【図１３】本発明による振動板を用いたスピーカの第２実施形態の動作原理を表す模式図
【符号の説明】
【００３２】
１：フレーム
２：振動板
３：ボイスコイル
４：コルゲーション
５：作用部
６：間隙部
７：磁石
８：ヨーク
９：通気孔
１０：音響抵抗用クロス
１１：スルーホール
Ｃ：中央部
Ｅ：周辺部

【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製の振動板にコイルを印刷したスピーカ用振動板。
【請求項２】
前記コイルは、前記振動板の一の径方向の一方から他方への蛇行構造をなし、前記一の径方向に沿って隣接する部分どうしを略平行に形成してある請求項１記載のスピーカ用振動板。
【請求項３】
前記コイルは、半径の異なる複数の円弧状部を有し、当該複数の円弧状部の端部どうしを接続して、前記振動板の周囲の一点と中心とを結ぶ一本のコイルとしてある請求項１記載のスピーカ用振動板。
【請求項４】
前記コイルは、前記振動板の表面および裏面に形成され、当該振動板の平面方向視において前記表面のコイルと前記裏面のコイルとが重なり、当該重なるコイルどうしの電流方向が同一である請求項２または３記載のスピーカ用振動板。

【図１】