JP2007251516A

JP2007251516A - スピーカ

Info

Publication number: JP2007251516A
Application number: JP2006071039A
Authority: JP
Inventors: Takeshige Ishihara; 原武重石
Original assignee: Minebea Co Ltd
Current assignee: Minebea Co Ltd
Priority date: 2006-03-15
Filing date: 2006-03-15
Publication date: 2007-09-27
Also published as: US20070217645A1; CN101039531A

Abstract

【課題】性能を劣化させずに薄型化することが可能なスピーカを提供する。
【解決手段】振動板４は、外周部がフレーム２に接合される第１の平板１１と、第１の平板１１に接着層１２を介して接着される第２の平板１３とを有する。第１および第２の平板１１，１３は円形であり、中心位置を合わせて接着されている。第１の平板１１よりも第２の平板１３の方が径が小さいため、第１の平板１１の外周側には、第２の平板１３が存在しないエッジ部１４が形成される。第１の平板１１の有効振動径ａに対する第２の平板１３の径ｂの比を示す胴体比率を最適な値に設定するため、最低共振周波数ｆoを低くして、異常音の発生しない入力電力も高くでき、性能の優れた薄型スピーカを作製できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種の音響機器に使用されるスピーカに関する。

携帯電話などの小型の電子機器は、スピーカを組み込むスペースが限られているため、スピーカをできるだけ小型かつ薄型にする必要があり、音質は二の次にされることが多かった。ところが、最近、デジタルオーディオプレーヤの普及に伴って、小型でも性能の優れたスピーカに対する要求が高くなっており、各種のスピーカが提案されている（特許文献１参照）。

この種の従来のマイクロスピーカでは、振動板の材料としてＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）等からなるフィルムを用いるのが一般的である。フィルムは、熱や圧力で容易に変形可能なため、加圧加熱成形により任意の形状に加工できるという利点がある。
特開平11-27789号公報

しかしながら、フィルムを加圧加熱によって、振動板を立体的に成形すると、振動板は形状に応じた高さを持つことになる。振動板の高さが増せば増すほど、スピーカの奥行きを薄くすることは困難となる。

そこで、振動板の高さを低くする方法として、フィルムを成形せずに平板形状にすることが有効であるが、平板形状の振動板は剛性が低く、歪が生じやすいという問題がある。また、平板形状の振動板は、最低共振周波数を下げるために振動板を薄くすると、分割振動が発生し、歪が更に増えるといった問題も起こりうる。

本発明は、上述した問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、再生周波数帯域および音質などの性能を劣化させずに薄型化することが可能なスピーカを提供することにある。

本発明の一態様によれば、マグネットと、該マグネットの前面に接合されるポールピースと、前記マグネットの底面に接合されるヨークとを有する磁気回路と、前記ヨークの外周部に接合されるフレームと、前記磁気回路の前側に配置される振動板と、前記ポールピースの側面にギャップを隔てて配置され前記振動板に接合された状態で前後に移動可能なボイスコイルと、を備え、前記振動板は、外周部が前記フレームに接合される第１の平板と、前記第１の平板よりも径が小さく、前記第１の平板の外周側にエッジ部が形成されるように前記第１の平板の底面または前面に接合される第２の平板と、を有することを特徴とするスピーカが提供される。

本発明によれば、第１および第２の平板を接合した振動板を用いることにより、再生周波数帯域および音質などの性能の優れた薄型スピーカを作製できる。また、振動板の加圧加熱による成形工程を省略できるため、コストの低減が図れる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態によるスピーカの断面図である。このスピーカのサイズは特に問わないが、例えば直径が１０〜２０mm程度で、厚さが２mm程度のマイクロスピーカである。このマイクロスピーカは、例えば携帯電話に内蔵される。

図１のスピーカは、磁気回路１と、フレーム２と、ボイスコイル３と、振動板４とを備えている。磁気回路１は、マグネット５の前面に接合されるポールピース６と、マグネット５の底面に接合されるヨーク７とを有する。ヨーク７には、マグネット５を接合するための段部７ａが形成されている。ヨーク７の外周部はフレーム２に接合されている。

磁気回路１の前側には振動板４が配置されている。ポールピース６の側面には、ギャップを隔ててボイスコイル３が配置されている。ボイスコイル３は振動板４に接合されており、ボイスコイル３を流れる電流の向きに応じて、ボイスコイル３は振動板４とともに前後に振動する。

図２は図１の振動板４の拡大断面図である。図示のように、振動板４は、外周部がフレーム２に接合される第１の平板１１と、第１の平板１１に接着層１２を介して接着される第２の平板１３とを有する。第１および第２の平板１１，１３は円形であり、中心位置を合わせて接着されている。第１の平板１１よりも第２の平板１３の径が小さいため、第１の平板１１の外周側には、第２の平板１３が存在しないエッジ部１４が形成される。

例えば、第１の平板１１の厚さは約５０μm、第２の平板１３と接着層１２を合わせた厚さは約２５μｍに設定される。この接着層１２は、第１の平板と第２の平板とを接着する役割のほかに、振動板４の異常振動を抑制し、歪をより低減する役割もしている。

第１および第２の平板１１，１３は、例えばポリイミド、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエーテルイミドなどを材料とするフィルムで形成されている。接着層１２は、耐熱性をもつシリコンアクリル系樹脂などの接着材料で形成されている。

ボイスコイル３は、ポールピース６の側面を取り囲むように配置されており、ボイスコイル３の引出し線（図示せず）はヨーク７の下部の端子板８に接続されている。

図１において、ａは、第１の平板におけるフレームに接合されていない径であり、前後に振動するときに有効な径を示しており、これを有効振動径と定義する。また、bは、第２の平板の径を示している。本発明者の実験によると、第１の平板１１の有効振動径ａに対する第２の平板１３の径ｂの比（以下、胴体比率と呼ぶ）を種々変更すると、振動板４の最低共振周波数ｆoと、ボイスコイル３に正弦波電圧を印加したときに異常音が発生しない限界の入力電力とが大きく変化することがわかった。

図３は胴体比率が９５％の振動板４を有するスピーカの断面図である。図４は第１の平板１１だけで振動板４を構成したスピーカの断面図である。図５は胴体比率が７９％の振動板４を有するスピーカの断面図である。図６は胴体比率１００％の第１および第２の平板１１，１３で振動板４を構成したスピーカの断面図である。尚、図3、図５および図６のスピーカにおいて、第１の平板と第２の平板には、それぞれ５０μｍ、２５μmのポリイミドフィルムを、図４のスピーカにおいては、第１の平板には、１００μｍのポリイミドフィルムを用いている。

次に、各スピーカの出力音圧周波数特性および全高調波歪率特性の測定結果について説明する。測定条件は、入力：０．１Ｗ、測定距離：１０ｃｍとした。

図７（ａ）は図３のスピーカの出力音圧周波数特性を示すグラフであり、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は出力音圧レベル（dB）である。図７（ｂ）は図３のスピーカの全高調波歪率特性を示すグラフであり、横軸は周波数（Ｈｚ）、縦軸は歪率（％）である。

同様に、図８（ａ）は図４のスピーカの出力音圧周波数特性を示すグラフ、図８（ｂ）は図４のスピーカの全高調波歪率特性を示すグラフである。図９（ａ）は図５のスピーカの出力音圧周波数特性を示すグラフ、図９（ｂ）は図５のスピーカの全高調波歪率特性を示すグラフである。図１０（ａ）は図６のスピーカの出力音圧周波数特性を示すグラフ、図１０（ｂ）は図６のスピーカの全高調波歪率特性を示すグラフである。

図４のように振動板４を第１の平板１１だけで構成したスピーカの場合、分割振動が起きやすく、異常音が発生すると同時に、図８（ｂ）に示すように、２．５ｋHzおよび５ｋHz付近で歪が大きくなっている。

図６のように胴体比率１００％の第１および第２の平板１１，１３で振動板４を構成してエッジ部１４が存在しない場合、図１０（ｂ）に示すように３ｋHｚ以上の周波数帯域では歪はほとんど発生しない。ただし、図１０（ａ）に示すように、最低共振周波数ｆoがやはり１．８kHz付近となり、低音域の出力音圧レベルは低い。

図５のように胴体比率が７９％の場合も、図９（ａ）に示すように、最低共振周波数ｆoは１．８kHz付近となり、また、図９（ｂ）に示すように、一部の周波数帯域では歪が大きく発生してしまう。このような悪い特性となる理由は、胴体比率が７９％の場合は、相対的にエッジ部１４の面積が大きくなり、エッジ部１４でダレが生じ、磁気回路などの他の部品と接触して、異常音が発生するためである。しかしながら、測定した0.1Wの入力では、同じ胴体比率７９％のスピーカであっても、他の部品との接触が起きず、異常音が発生しない場合もあることから、振動板４は非常に不安定な振動を示すことがわかった。

一方、図３のように胴体比率が９５％の場合、図７（ａ）に示すように最低共振周波数foは１kHz付近であり、低音域の出力音圧レベルが高くなる。また、図７（ｂ）に示すように２ｋHz以上の周波数帯域では歪はほとんど発生しない。

このように、図３〜図６に示した４種類のスピーカの中では、図３に示した胴体比率９５％のスピーカが最も再生周波数帯域が広く、歪が少ないことがわかる。

この実験結果を踏まえて、本発明者は、胴体比率を複数通りに変化させた場合の最低共振周波数ｆoと異常音が発生しない限界の入力電力とを実験により測定した。図１１は実験結果を示す図であり、５種類の胴体比率のそれぞれについて、最低共振周波数ｆo（Hz）と異常音が発生しない限界の入力電力（Ｗ）との関係を示している。

図１２は図１１の実験結果をもとに胴体比率を８４％から１００％まで変化させた場合のグラフであり、横軸は胴体比率（％）、左側に示す縦軸は最低共振周波数ｆo（Hz）、右側に示す縦軸は異常音が発生しない限界の入力電力（Ｗ）である。

図１２に示すように、胴体比率が下がるほど、最低共振周波数ｆoと異常音が発生しない限界の入力電力も下がる傾向にある。ただし、図１２では図示されていないが、胴体比率が８４％よりも低くなると、エッジ部１４のダレが大きくなるため、図９（ａ）で示したように、異常音の発生とともに、最低共振周波数が上昇する場合がありうる。

本実施形態のようなマイクロスピーカの一つの条件として、最低共振周波数が１．４kHz以下で、かつ異常音の発生しない入力電力の限界値が０．３Ｗ以上であることが推奨されている。この条件を満たす範囲を図１２では太線枠で図示している。この太線枠内に収まる胴体比率は、約９５％以上で約９９．４％以下である。この範囲内の胴体比率をもつ振動板４であれば、上記の条件を満足するスピーカを実現可能である。

図７〜図１２の結果を参考にして、かつ製造上の誤差による性能のばらつきを見込んで考えると、胴体比率は９５％以上で９９％以下に設定するのが望ましい。

振動板４を構成する第１および第２の平板１１，１３は、いずれもフラットな形状であり、振動板４の高さは第１の平板１１、接着層１２および第２の平板１３の厚さの総和に等しい。したがって、振動板４の高さを低くできる。

図１３は本実施形態のスピーカの厚さを従来のスピーカの厚さと比較した図である。従来のスピーカの振動板４は、フラットな形状ではなく、緩やかなカーブを描いていたため、本実施形態のようにフラットな振動板４よりも高さがあった。このため、この高さ分はスピーカの奥行きが広がり、スピーカを薄型にできなかった。これに対して、本実施形態は、振動板４の高さを極限まで低くできるため、スピーカの奥行きを薄くでき、薄型のスピーカを作製できる。

また、本実施の形態のスピーカは、フラット形状の素材フィルムをそのまま振動板に加工でき、振動板の加圧加熱による成形工程を省略できるため、コストの低減が図れる。

上述したスピーカの振動板は薄いフィルムで形成されているため、外部からの衝撃から保護するために図１４に示すようなカバー部材１５を取り付けてもよい。このカバー部材１５の外周部は、フレーム２に接合されている。あるいは、カバー部材１５をフレーム２と一体に形成してもよい。カバー部材１５の前面には複数の小径の孔（図示せず）が形成されており、振動板の振動により発生した音がカバー部材１５で遮断されることがないようにしている。このようなカバー部材１５を設けることで、衝撃から振動板を保護でき、振動や衝撃を受けやすい環境下でも用いることができる。

このように、本実施形態では、振動板４を第１および第２の平板１１，１３で構成し、かつ、第１の平板１１の有効振動径ａに対する第２の平板１３の径ｂの比を示す胴体比率を最適な値に設定するため、最低共振周波数ｆoを低くして、異常音の発生しない限界の入力電力も高くでき、再生周波数帯域および音質などの性能の優れた薄型スピーカを作製できる。

以上、本発明の代表的な実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態の構造のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。

例えば、本実施の形態においては、第２の平板は第１の平板の底面に接合されているが、第２の平板の前面に接合してもよい。

本発明の一実施形態によるスピーカの断面図。図１の振動板４の拡大断面図。胴体比率が９５％の振動板４を有するスピーカの断面図。第１の平板１１だけで振動板４が構成されるスピーカの断面図。胴体比率が７９％の振動板４を有するスピーカの断面図。同じ径の第１および第２の平板１１，１３で振動板４が構成されるスピーカの断面図。（ａ）は図３のスピーカの出力音圧周波数特性を示すグラフであり、横軸は周波数（Hz）、縦軸は出力音圧レベル（dB）、（ｂ）は図３のスピーカの全高調波歪率特性を示すグラフである。（ａ）は図４のスピーカの出力音圧周波数特性を示すグラフ、（ｂ）は図４のスピーカの全高調波歪率特性を示すグラフである。（ａ）は図５のスピーカの出力音圧周波数特性を示すグラフ、（ｂ）は図５のスピーカの全高調波歪率特性を示すグラフである。（ａ）は図６のスピーカの出力音圧周波数特性を示すグラフ、（ｂ）は図６のスピーカの全高調波歪率特性を示すグラフである。５種類の胴体比率のそれぞれについて、最低共振周波数ｆo（Hz）と異常音が発生しない入力電力（Ｗ）の限界値との関係を示す図。図１１の実験結果をもとに胴体比率を８４％から１００％まで変化させた場合のグラフ。本実施形態のスピーカの厚さを従来のスピーカの厚さと比較した図。振動板をカバー部材で覆ったスピーカの断面図。

符号の説明

１磁気回路
２フレーム
３ボイスコイル
４振動板
５マグネット
６ポールピース
７ヨーク
７ａ段部
８端子板
１１第１の平板
１２接着層
１３第２の平板
１４エッジ部
１５カバー部材
ａ有効振動径
ｂ第２の平板の径

Claims

マグネットと、該マグネットの前面に接合されるポールピースと、前記マグネットの底面に接合されるヨークとを有する磁気回路と、
前記ヨークの外周部に接合されるフレームと、
前記磁気回路の前側に配置される振動板と、
前記ポールピースの側面にギャップを隔てて配置され前記振動板に接合された状態で前後に移動可能なボイスコイルと、を備え、
前記振動板は、
外周部が前記フレームに接合される第１の平板と、
前記第１の平板よりも径が小さく、前記第１の平板の外周側にエッジ部が形成されるように前記第１の平板の底面または前面に接合される第２の平板と、を有することを特徴とするスピーカ。
前記第１の平板の有効振動径に対する前記第２の平板の径の比は、９５〜９９％であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
前記比は、前記振動板の最低共振周波数が1400Hz以下になるように設定されることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ。
前記比は、前記ボイスコイルに正弦波電圧を印加したときに異常音が発生しない限界の入力電力が０．３ワット以上になるように設定されることを特徴とする請求項２または３に記載のスピーカ。
前記振動板は、
前記第２の平板を前記第１の平板に接着する接着層を備え、
前記第１の平板の膜厚が、前記第２の平板と前記接着層との膜厚の総和よりも厚いことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のスピーカ。
前記第１および第２の平板は、樹脂フィルムで形成されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載のスピーカ。
外周部が前記フレームに別体に接合、または一体に成形され、前記振動板の前面を覆うカバー部材を備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のスピーカ。