(57)【要約】【課題】小型薄型化を図ったスピーカにおいて、ボイスコイルが剛体のため振動板の振幅運動に追従し難く歪や共振が発生し、かつ断面積を大きくするのが難しいので印加電流を高められず高能率化、高耐入力化等の高性能化が図れないという課題を解決し、高能率化、高耐入力化等高性能化できるスピーカ及びその製造方法を提供する。【解決手段】磁気ギャップ３ａを設けた磁気回路３にフレーム６を結合し、磁気回路３上に非接触で近接配置されるボイスコイル５を結合した振動板４の外周をフレーム６に結合し、ボイスコイル５は隣り合うコイル間に隙間を設けて２ターン以上が振動板４の面上に巻回形成され、かつこのボイスコイル５を含む振動板４上に粘弾性材料皮膜を形成した構成により、ボイスコイル５が振動板４の振幅運動に追従し易くなり歪や共振が減少し、またボイスコイル５の断面積を大きくして印加電流を高め高能率化、高耐入力化等の高性能化が図れる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気ギャップを設けた磁気回路と、この磁気回路を結合したフレームと、上記磁気回路の上部に磁気回路と非接触状態で近接配置されるボイスコイルを少なくとも一方の面に備え、外周部が上記フレームの周縁に結合された振動板からなるスピーカにおいて、上記ボイスコイルは少なくとも磁気ギャップ形状に対応するように形成されると共に、隣り合うコイル間に隙間を設けて２ターン以上が振動板の面上に巻回状態で形成され、かつ、少なくともこのボイスコイルを含む振動板の面上にゴム系の粘弾性材料からなる皮膜を形成したスピーカ。
【請求項２】
振動板の面上に形成されたボイスコイルがメッキにより形成されたものである請求項１に記載のスピーカ。
【請求項３】
少なくともボイスコイルを含む振動板の面上に形成された粘弾性材料からなる皮膜とボイスコイルの隣り合うコイル間の振動板との間に粘弾性材料が充填されない空隙部を設けた請求項１に記載のスピーカ。
【請求項４】
振動板の面上に形成されたボイスコイルのコイル幅をＷ、コイル高さをＨ、隣り合うコイル間の隙間をＰとした時、Ｗ＞Ｐ≧Ｈの関係にあり、かつＰ＝０．０３５ｍｍ以上である請求項１に記載のスピーカ。
【請求項５】
磁気回路に設けた磁気ギャップの幅寸法に対し、この磁気ギャップ上に近接配置されるボイスコイルの総幅寸法を大きくした請求項１に記載のスピーカ。
【請求項６】
磁気回路は外壁を有するヨークと、このヨーク内に結合されたマグネットからなり、上記ヨークの外壁上面の高さはマグネットの上面の高さと同じかそれよりも低く、かつヨークの外壁上面の外周側に下方に向かうテーパを設けた請求項１に記載のスピーカ。
【請求項７】
振動板の表裏面にボイスコイルを対称に設けた請求項１に記載のスピーカ。
【請求項８】
磁気ギャップを設けた磁気回路を振動板を介して対称に対向配置した請求項１に記載のスピーカ。
【請求項９】
振動板の周縁に振動板と別体で振動板と同一材料あるいは異なる材料のエッジを設けた請求項１に記載のスピーカ。
【請求項１０】
振動板の基材となるポリイミドフィルムの表面に蒸着メッキにより銅下地層を形成し、続いてこの銅下地層上にボイスコイルとなる所定のパターンの銅メッキ層を形成した後この銅メッキ層を除く上記銅下地層をエッチングにより除去することによりボイスコイルを備えた振動板を作製する工程と、この振動板を磁気回路を結合したフレームに結合する工程と、上記振動板の表面にゴム系の粘弾性材料からなる皮膜を形成する工程とを有したスピーカの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種音響機器に使用されるスピーカ及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図９はこの種の従来のスピーカの構成を示した斜視図、図１０はこの図９のＡ−Ｂ線における断面図であり、図９と図１０において、１２は外壁部１６ａを有するヨーク、１３はこのヨーク１２の内部に結合されたマグネットであり、このマグネット１３とヨーク１２によって磁気回路１４が構成されると共に、ヨーク１２の外壁部１６ａの内面とマグネット１３の側面との間に磁気ギャップ１５ａが形成されている。
【０００３】
１７は樹脂製の振動板、１７ａはこの振動板１７の周縁に設けられたエッジ、エッジ１７ａは振動板１７と一体に成形されている。１８はこの振動板１７の面上に形成されたボイスコイルであり、このボイスコイル１８は上記磁気回路１４に形成された磁気ギャップ１５ａの上部に非接触状態で近接配置されると共に、磁気ギャップ１５ａの形状に対応するように形成されているものである。
【０００４】
１９はフレームであり、このフレーム１９は上記磁気回路１４を中心に結合すると共に、同様に構成された一対のフレーム１９を対向して組み合わせ、その間で上記エッジ１７ａを挟持するようにして結合しているものである。
【０００５】
このように構成された従来のスピーカは、磁気回路１４によりＮ極からＳ極へと向かって発生する磁束の中の漏れ磁束の一部を利用するように配置されたボイスコイル１８に図示しない外部から音声信号を入力することにより、フレミングの左手の法則によって上記音声信号を機械信号に変換してボイスコイル１８が上下に振幅運動し、これによりこのボイスコイル１８を結合した振動板１７が振幅して音響再生を行うように構成されたものであった。
【０００６】
次に従来のボイスコイルを示す。図１１は巻線コイルの場合の平面図で図１２は図１１のＡ−Ｂ部の断面図である。２０は丸線、２１は角線の例を示す。
【０００７】
図１３は導電性インキやエッチングで形成されたコイルパターンの平面図であり図１４は図１３のＡ−Ｂ部断面図である。振動板基材２２の上に２３の直接導電性インキまたは銅箔が形成されている。
【０００８】
なお、この出願の発明に関連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。
【特許文献１】特開２００４−３２６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら上記従来のスピーカでは、小型薄型化を図った構成であるために音響再生時に振動板１７やボイスコイル１８に負荷が集中し易く、ボイスコイル１８の線径が細い場合には線間の接着強度が駆動力に対して不充分で音響再生時に巻線間で線ずれが起き歪や共振が発生し易いという課題があった。
【００１０】
また、ボイスコイル１８は絶縁被膜付の丸線や角線等を所定のパターンになるように巻回して振動板１７に結合したり、あるいは振動板１７に導電性インキやエッチング等の手段で所定のパターンを形成する方法によって作製するものであるが、絶縁被膜付の丸線や角線等を巻回して振動板１７に結合する方法のものでは組み立て精度と作業性が悪く、また導電性インキやエッチング等の手段で所定のパターンを形成する方法のものでは磁気回路に有効に作用するボイスコイル１８の断面積を大きくすることが難しいために音声信号として印加する電流を高めることができず、高能率化、高耐入力化が図れないという課題を有したものであった。
【００１１】
本発明はこのような従来の課題を解決し、ボイスコイルを精度良く形成して高性能化を実現することが可能なスピーカ及びその製造方法を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するために本発明は、磁気ギャップを設けた磁気回路と、この磁気回路を結合したフレームと、上記磁気回路の上部に磁気回路と非接触状態で近接配置されるボイスコイルを少なくとも一方の面に備え、外周部が上記フレームの周縁に結合された振動板からなるスピーカにおいて、上記ボイスコイルは少なくとも磁気ギャップ形状に対応するように形成されると共に、隣り合うコイル間に隙間を設けて２ターン以上が振動板の面上に巻回状態で形成され、かつ少なくともこのボイスコイルを含む振動板の面上にゴム系の粘弾性材料からなる皮膜を形成した構成にしたものである。
【００１３】
またこのスピーカの製造方法としては振動板の基材となるポリイミドフィルムの表面に蒸着メッキにより銅下地層を形成し、続いてこの銅下地層上にボイスコイルとなる所定のパターンの銅メッキ層を形成した後この銅メッキ層を除く上記銅下地層をエッチングにより除去することによりボイスコイルを備えた振動板を作製する工程と、この振動板を磁気回路を結合したフレームに結合する工程と、上記振動板の表面にゴム系の粘弾性材料からなる皮膜を形成する工程とを有したスピーカの製造方法としたものである。
【発明の効果】
【００１４】
以上のように本発明によるスピーカ及びその製造方法は、隣り合うコイル間に隙間を設けて２ターン以上が振動板の面上に巻回状態で形成されたボイスコイルの表面に粘弾性材料からなる皮膜を形成したことにより、振動板がボイスコイルの振幅運動に追従し易くなって歪や共振が発生し難くなるという格別の効果が得られるものである。
【００１５】
また、ボイスコイルの断面積を大きくすることが可能になるために音声信号として印加する電流を高めることができ、これにより高能率化、高耐入力化等の高性能化が図れるという格別の効果が得られるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
（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１〜４および７〜９に記載の発明について説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態１によるスピーカの構成を示した斜視図、図２はこの図１のＡ−Ｂ線における断面図であり、図１と図２において、１は外壁部１ａを有するヨーク、２はこのヨーク１の内部に結合されたマグネットであり、このマグネット２とヨーク１によって磁気回路３が構成されると共に、ヨーク１の外壁部１ａの内面とマグネット２の周面との間に磁気ギャップ３ａが形成されている。
【００１８】
４は樹脂製の振動板であり、本実施の形態においてはポリイミドフィルムを用いて所望の形状に成形したものである。４ａはこの振動板４の周縁に設けられたエッジ、このエッジは特性調整が可能なように振動板材料と別体で異なる材料で形成されているが従来例と同じように振動板と一体でもかまわない。５はこの振動板４の面上に形成されたボイスコイルであり、請求項１に記載されるように導体部がメッキにより形成されている。このボイスコイル５は上記磁気回路３に形成された磁気ギャップ３ａの上部に非接触状態で近接配置されると共に、磁気ギャップ３ａの形状に対応するように形成されているものである。
【００１９】
６はフレームであり、このフレーム６は上記磁気回路３を中心に結合すると共に、同様に構成されて一対となるフレーム６を対向して組み合わせ、その間で上記振動板４のエッジ４ａの外周を挟持するようにして結合しているものである。
【００２０】
また、図３は上記振動板４に形成されたボイスコイル５を示した平面図、図４は図３の要部拡大平面図であり、図３と図４において、５は振動板４の面上にメッキにより形成されたボイスコイルであり、このボイスコイル５は上記磁気回路３に設けられた磁気ギャップ３ａの形状に対応するように形成されると共に、隣り合うコイル間に隙間を設けて２ターン以上（本実施の形態においては４ターンの例を示す）が巻回状態で形成されたものである。また、図５は上記振動板４に形成されたボイスコイル５を示した要部断面図であり、図５において４はポリイミドフィルム製の振動板（厚さ５０μｍ）、５ａは蒸着メッキにより形成された銅下地層（厚さ２μｍ）、５ｂは銅メッキにより形成されたコイル部であり、この銅下地層５ａとコイル部５ｂによりボイスコイル５が形成されているものである。７は上記ボイスコイル５を含む振動板４の面上に形成されたゴム系の粘弾性材料からなる皮膜であり、本実施の形態においてはブチルゴムを用いたものである。
【００２１】
また、Ｗはコイル部５ｂのコイル幅、Ｈはコイル部５ｂのコイル高さ、Ｐはコイル部５ｂの隣り合うコイル間の隙間を示し、本実施の形態においては上記コイル幅Ｗ＝０．１３ｍｍ、コイル高さＨ＝０．０３５ｍｍ、隣り合うコイル間の隙間Ｐ＝０．０５ｍｍとして構成したものである。
【００２２】
このように構成された本実施の形態によるスピーカは、隣り合うコイル５ｂ間に隙間を設けて２ターン以上が振動板４の面上に巻回状態で形成されたボイスコイル５の表面に粘弾性材料からなる皮膜７を形成したことにより、振動板４がボイスコイル５の振幅運動に追従し易くなるために歪や共振が発生し難くなるという格別の効果が得られるものである。
【００２３】
さらに磁気回路に有効に作用するボイスコイル５の断面積を大きくすることが可能になるために音声信号として印加する電流を高めることができ、これにより高能率化、高耐入力化等の高性能化が図れるという格別の効果が得られるものである。
【００２４】
なお、本実施の形態においては磁気回路３を結合したフレーム６を一対で対向させた構成を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、磁気回路３を結合したフレーム６を単独で用いても良いものである。
【００２５】
また、本実施の形態においてはボイスコイル５を振動板４の一方の面に形成した構成を例にして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、ボイスコイル５を振動板４の表裏面に対称に設けることもでき、これによりボイスコイル５の駆動力が増大するために高能率化等の性能向上を図ることができるようになるものである。
【００２６】
（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５に記載の発明について説明する。
【００２７】
本実施の形態は上記実施の形態１で説明したスピーカのボイスコイルの構成が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
【００２８】
図６は本発明の実施の形態２によるスピーカの構成を示した半断面図であり、図６において５はボイスコイルであり、このボイスコイル５は磁気回路３に設けた磁気ギャップ３ａの幅寸法に対し、この磁気ギャップ３ａ上に近接配置されるボイスコイル５の総幅寸法を大きくしたものである。図７はこの磁気回路のボイスコイルの作用する磁束密度と磁気ギャップとの位置関係を示す図で磁気ギャップの両側にも磁束が分布している。このような構成にすることにより、磁気ギャップ３ａを中心にして発生する磁束の中で漏れ磁束を使用するタイプの本発明のスピーカにおいては、漏れ磁束を最大限に活用することができるようになり高性能化が図れる。
【００２９】
（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６および１０に記載の発明について説明する。
【００３０】
本実施の形態は上記実施の形態１で説明したスピーカの磁気回路の構成が異なるものであり、これ以外の構成は実施の形態１と同様であるために同一部分には同一の符号を付与してその詳細な説明は省略し、異なる部分についてのみ以下に図面を用いて説明する。
【００３１】
図８は本発明の実施の形態３によるスピーカの磁気回路の構成を示した断面図であり、図８において、９は外壁部９ａを有するヨーク、９ｂはこのヨーク９の外壁部９ａの上面の外周側に下方に向かうように設けられたテーパ、１０は上記ヨーク９内に結合されたマグネットであり、これにより磁気回路１１が構成されると共に、磁気ギャップ１１ａが形成されている。
【００３２】
また、上記ヨーク９の外壁部９ａの上面の高さｈ2はマグネット１０の上面の高さｈ1と同じかそれよりも低く（ｈ1≧ｈ2の関係）、かつヨーク９の外壁部９ａの上面の外周側に下方に向かうテーパ９ｂが設けられた構成になっているものであり、このような構成にすることにより、磁気ギャップ１１ａを中心に発生する磁束は図７に示すようにマグネット１０のＮ極から磁気ギャップ１１ａを介してヨーク９の外壁部９ａの上面へと流れ、外壁部９ａを通過してマグネット１０のＳ極へと回り込むようになるために磁束の漏れが極めて少なくなり、磁束の活用効率を大きく向上させることができ高能率化が図れるものである。尚、本発明の製造方法について図１５および図１６により説明する。
【００３３】
図１５が本発明のスピーカの製造方法のフローチャートで図１６は従来のスピーカの製造方法のフローチャートを示す（本図ではエッチングによりボイスコイルが形成される例を示す）。
【００３４】
図１５においてボイスコイルの基材にまず導体をメッキするために銅下地を蒸着等で形成する。これは基材との密着強度を確保するためで蒸着工程はバッチ作業で行われるため最小のコストで仕上げるため通常は数ミクロン程度の厚みである。次に基材の強度を増す為、その上に１０ミクロン程度の銅メッキが施される。次にこの上にマスクを取り付け露光すると導体形成部以外のマスク材が硬化する。未硬化の部分のマスクを除去し銅メッキを行うとマスクを除去した部分に銅がメッキされ導体が形成される。次にマスク全体を除去しエッチングを行うとマスクをしていたところは銅の下地層だけなので銅メッキされた部分より先に銅が溶けてフィルム基材のみとなり後から銅メッキされた部分だけが残りコイルを形成することができる。次に付着していたエッチング用の薬品を除去し防錆処理をすることによりボイスコイルのシートが完成する。後は所定のパターンの外径に抜いてボイスコイルとして完成する。
【００３５】
エッジはボイスコイルとは別工程で作製されまずフィルムシートを熱プレスあるいは圧空成形や真空成形で成形される。成形されたエッジに接着剤を塗布し完成したコイルを貼り合せて振動板が完成する。次にヨーク、マグネット、フレームからなる磁気回路が組み立てられてそこに振動板の完成品が取り付けられる。次にボイスコイルのリード線が半田付けされる。その次に粘弾性剤がボイスコイル上に塗布される。粘弾性剤は場合によってはエッジ部に塗られることもある。後は磁石が着磁され動作検査が行われて製品として完成する。図１６は従来例で一般的なエッチング工程によりボイスコイルが作製される場合のフローチャートでボイスコイルの作製方法が大きく異なる。ボイスコイルの基材は樹脂フィルム上に蒸着又はメッキで形成された銅箔、あるいは接着剤で銅のシートをフィルムに貼り合せたものに導体部分になる部分にフィルムが残るようなマスクフィルムを取り付け露光する。次にエッチングを行うとマスクされた部分以外は銅がエッチングにより腐蝕され除去され残った部分の銅部でボイスコイルが形成される。あとは本発明と同様に薬品を洗浄し防錆処理を行い外径抜きを行う。次のエッジ成形振動板完成までの工程は前述の本発明の工程と同一である。磁気回路の組立ても同一でありリード線半田付け迄の工程も同一である。従来例はその後の粘弾性剤塗布工程が無くリード線半田付け工程の後に着磁され検査され完成となる。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明によるスピーカ及びその製造方法は、隣り合うコイル間に隙間を設けて２ターン以上が振動板の面上に巻回状態で形成されたボイスコイルの表面に粘弾性材料からなる皮膜を形成したことにより、振動板がボイスコイルの振幅運動に追従し易くなって歪や共振が発生し難くなると共に、磁気回路に有効に作用するボイスコイルの断面積を大きくすることが可能になるために音声信号として印加する電流を高めることができ、これにより高性能化、高耐入力化が図れるという格別の効果を有し、小型薄型化が要求される音響機器を始め、各種音響機器用のスピーカとして有用である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１によるスピーカの構成を示した斜視図
【図２】同図１のＡ−Ｂ線における断面図
【図３】同振動板に形成されたボイスコイルを示した平面図
【図４】同図３の要部拡大平面図
【図５】同振動板に形成されたボイスコイルを示した要部断面図
【図６】本発明の実施の形態２によるスピーカの構成を示した半断面図
【図７】本発明の実施の形態２によるスピーカの磁束密度分布を示した図
【図８】本発明の実施の形態３によるスピーカの磁気回路の構成を示した断面図
【図９】従来のスピーカの構成を示した斜視図
【図１０】同図９のＡ−Ｂ線における断面図
【図１１】従来の巻線式のボイスコイルの平面図
【図１２】同図１１の断面図
【図１３】従来の導電性インキやエッチングにより形成されたボイスコイルの平面図
【図１４】同図１３の断面図
【図１５】本発明のスピーカの製造方法のフローチャート
【図１６】従来のスピーカの製造方法のフローチャート
【符号の説明】
【００３８】
１  ヨーク
１ａ  ヨーク外壁部
２  マグネット
３  磁気回路
３ａ  磁気ギャップ
４  振動板
４ａ  エッジ
５  ボイスコイル
５ａ  コイル部（蒸着部）
５ｂ  コイル部（メッキ部）
６  フレーム
７  粘弾性皮膜
９  ヨーク
９ａ  マグネット外壁部
９ｂ  ヨーク・テーパ部
１０  マグネット
１１  磁気回路
１１ａ  磁気ギャップ
１２  ヨーク
１３  マグネット
１４  磁気回路
１５ａ  磁気ギャップ
１６ａ  ヨーク外壁部
１７  振動板
１７ａ  エッジ
１８  ボイスコイル
１９  フレーム
２０  丸線コイル
２１  角線コイル
２２  振動板
２３  ボイスコイル
ｈ1  マグネット上面の高さ
ｈ2  ヨークの外壁部上面の高さ
Ｐ  ボイスコイル導体間隙間
Ｗ  ボイスコイル導体幅
Ｈ  ボイスコイル導体厚み
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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