(57)【要約】【課題】本発明は各種映像・音響機器に使用される薄型のスピーカのスピーカ用振動板に関し、高域限界周波数を拡大させた薄型のスピーカを可能とするスピーカ用振動板の提供を可能とするものである。【解決手段】本発明のスピーカ用振動板は、略平面状の振動板５０１と、この振動板５０１の少なくとも一方の面に形成された渦巻き状の平面ボイスコイル５０４と、この平面ボイスコイル５０４の内周内にこれらと離間して補強配線１２１を形成したものであり、平面状の振動板５０１上にボイスコイル５０４に加えて補強配線１２１も設けたことにより、形状剛性に優れたスピーカ用振動板として、スピーカの薄型化に寄与できるものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略平面状の振動板と、この振動板の少なくとも一方の面に形成された渦巻き状の平面ボイスコイルと、この平面ボイスコイルの内周内および／または外周外にこれらと離間して補強部を形成したスピーカ用振動板。
【請求項２】
平面ボイスコイルと補強部が同一の絶縁薄板上に形成されると共に、この絶縁薄板を振動板に貼り付けてなる請求項１に記載のスピーカ用振動板。
【請求項３】
平面ボイスコイルと補強部が振動板の同一面上に同一材料で形成されている請求項１に記載のスピーカ用振動板。
【請求項４】
振動板が細長形状であり、平面ボイスコイルも対応した細長形状とし、少なくとも内周内に補強部を形成した請求項１記載のスピーカ用振動板であって、前記平面ボイスコイルの内周と離間して設けられた補強部が長径方向に複数本略平行に設けられているスピーカ用振動板。
【請求項５】
振動板が細長形状であり、平面ボイスコイルも対応した細長形状とし、少なくとも内周内に補強部を形成した請求項１記載のスピーカ用振動板であって、補強部が前記振動板の表裏に長径方向に複数本略平行に設けられると共に、前記ボイスコイルの長辺部分の左右と交互に接続されているスピーカ用振動板。
【請求項６】
振動板が細長形状であり、平面ボイスコイルも対応した細長形状とし、少なくとも内周内に補強部を形成した請求項１記載のスピーカ用振動板であって、前記平面ボイスコイルの内周と離間して設けられた補強部が格子状に設けられているスピーカ用振動板。
【請求項７】
振動板が細長形状であり、平面ボイスコイルも対応した細長形状とし、少なくとも内周内に補強部を形成した請求項１記載のスピーカ用振動板であって、補強部を傾きを設けて略平行に長辺方向に複数個設けたスピーカ用振動板。
【請求項８】
スピーカ用振動板の表裏に補強配線により、上方から見てＸ状となる補強部を前記長辺方向に複数個設けた請求項７記載のスピーカ用振動板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種映像音響機器等に用いられるスピーカのスピーカ用振動板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、所謂ハイビジョンやワイドビジョンテレビ等の普及により、テレビの画面は横長なものが一般的になりつつある。しかし一方では、我が国の住宅事情から、テレビセット全体として狭幅・薄型のものが望まれている。
【０００３】
テレビ用のスピーカユニット（以下、スピーカと呼ぶ）は、通常ブラウン管の両脇に取付けられるため、テレビセットの横幅を大きくする一因となっている。
【０００４】
そのため、従来からテレビ用には角型や楕円型等の細長構造のスピーカが用いられてきた。またブラウン管の横長化により、スピーカの横幅はますます狭くすることが求められ、これと同時に画面の高画質化に対応した音声の高音質化が要求されている。
【０００５】
加えてブラウン管からプラズマディスプレイや液晶ディスプレイを使った薄型テレビが増加しスピーカの薄型化がさらに要求されている。
【０００６】
ここで、従来の細長型のスピーカについて図１４および図１５により説明する。図１４は、スピーカの平面図を示すものであり、図１５は同短辺方向の断面図を示すものである。
【０００７】
同図によると、５０１は矩形平板状振動板、５０２はフレームで５０３は振動板を振動可能に支持するエッジ、５０４は駆動力を発生するボイスコイルである。
【０００８】
このボイスコイル５０４は高分子フィルムを基材とした振動板５０１の表面および裏面に導体パターンで形成した通称プリントコイルと言われるものであり、略矩形形状に形成されている。
【０００９】
この振動板５０１の下部にはマグネット５０６とヨーク５０７からなる磁気回路５０８が配置され、振動板５０１と磁気回路５０８の間にある磁気空隙５０９に発生する磁束とボイスコイル５０４に印加される駆動電流より駆動力を発生し振動板５０１を振動させ音を発生するものである。
【００１０】
この種、略矩形形状の振動板を用いたスピーカとしては、例えば、特許文献１が知られている。
【特許文献１】特開昭５８−４７３９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、前述のスピーカは、搭載機器側から更なる薄型化が強く要請されている。
【００１２】
ところが、スピーカの薄型化を図るために、樹脂フィルムから構成された振動板を薄型化設計すると、振動板の形状剛性が低下してしまい、スピーカの高域限界周波数が低下してしまうという課題や、振動板中央部をドーム形状にしたり、ボイスコイルボビン等によって補強する必要があるので、振動板中央部の高さが増し、従来の振動板の構造ではスピーカを薄型化することに限界があった。
【００１３】
本発明は前記課題を解決し、高域限界周波数を拡大させ、薄型化を図ることができる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。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
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、略平面状の振動板と、この振動板の少なくとも一方の面に形成された渦巻き状の平面ボイスコイルと、この平面ボイスコイルの内周内および／または外周外にこれらと離間して補強部を形成したものであり、平面状の振動板上にボイスコイルに加えて補強部も設けたことにより、形状剛性に優れたスピーカ用振動板として、スピーカの薄型化に寄与できるものである。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明によるスピーカ用振動板は、絶縁基板である振動板上に平面コイルと補強部を設けたものであり、この構成により、振動板中央部をドーム形状とすることなく、振動板の形状剛性を向上させ、ボイスコイルからの振動板への振動伝達が良好となり、高域限界周波数を伸長させるとともに音質を維持しつつ振動板の薄型化を図ることができて、スピーカの薄型化を実現することができるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明のスピーカ用振動板の一実施の形態につき、図１〜図１３により説明する。なお、説明にあたっては従来技術で説明したスピーカと同一部分は同一番号を付して説明する。
【００１７】
（実施の形態１）
図１は、本発明のスピーカ用振動板を用いた一実施の形態におけるスピーカの平面図であり、また図２は同短辺方向における断面図であり、主として特許請求の範囲の請求項１、請求項２、請求項３および請求項４を説明するものである。
【００１８】
同図によると、５０１はポリイミドやエポキシ等の絶縁性の薄板からなる略平面状で且つ矩形形状の振動板である。５０２はフレームで５０３は振動板５０１を振動可能に支持するエッジである。
【００１９】
振動板５０１とエッジ５０３は接着剤５０５により接着されている。５０４は駆動力を発生するボイスコイルである。ボイスコイル５０４はプリント配線により構成されている。ボイスコイル５０４は振動板５０１の両面に構成され、前記振動板５０１の上面側の上面側コイル５２１と前記振動板５０１の下面側の下面側コイル５２２で構成されている。
【００２０】
５１０は上面引き出し線であり、振動板５０１の上面に形成された上面側コイル５２１を経て上面と下面を接続するスルホール５１２に至る。さらにスルホール５１２を経て下面側コイル５２２へ接続される。
【００２１】
前記下面側コイル５２２は振動板５０１の下面に配線されており、その終端は下面側引き出し線５１１へ導かれている。なお、図示しないが、下面側引き出し線５１１および上面引き出し線５１０は、外部機器の音声信号の出力端に接続される。
【００２２】
ボイスコイル５０４の内径側で振動板５０１の少なくとも片側表面上にはプリント配線工法による補強配線１２１が構成されている。補強配線１２１は振動板長辺方向に配線されているコイル５２１の内周に前記振動板５０１の短辺と略平行方向でボイスコイル５０４には接触しない構成としている。
【００２３】
なお、ボイスコイル５０４と補強配線１２１を同一製造工程中で形成することで、生産効率の向上を図ることが可能となる。
【００２４】
また、前記振動板５０１の下部にはマグネット５０６とヨーク５０７からなる磁気回路５０８が配置され、前記振動板５０１と磁気回路５０８の間にある磁気空隙５０９に発生する磁束とボイスコイル５０４に印加される駆動電流より駆動力を発生し振動板５０１を振動させ音を発生させるものである。
【００２５】
以上のように構成されたスピーカは、振動板５０１が略平面構造であるために可聴帯域内に多くの共振モードを有している。共振モードは大別すると長辺方向に発生するものと短辺方向に発生するものがある。長辺方向は振動板の長さが長いために低い周波数で共振を発生する。
【００２６】
ボイスコイル５０４が振動板５０１の長辺方向には全面駆動するように配置されているために、振動板５０１の長辺方向に発生する共振は抑制される。一方短辺方向に発生する共振は振動板５０１の距離が短いために長辺方向に比べ発生周波数は高くなる。
【００２７】
スピーカとしての性能を高めるために、この短辺方向の共振周波数を高くすることが重要である。そのためには振動板の剛性を高めることが必要である。
【００２８】
本実施の形態においては、前記振動板５０１の平面ボイスコイル５０４の内周部に配置された補強配線１２１は振動板５０１の短辺方向に伸びた方向に複数本振動板の長辺方向に略平行に配置され、銅またはアルミ等軽量かつ高剛性な材料で構成される。
【００２９】
振動板がポリイミド材で構成されている場合そのヤング率は約４×１０9であり、銅のヤング率は１３．０×１０10と１桁以上高い。このため補強配線１２１は前記振動板５０１の短辺方向の剛性を高める方向に働き、短辺方向の共振周波数が高くなる。従ってスピーカの再生帯域の拡大が図れ低歪なスピーカを提供することができるものである。
【００３０】
なお、本実施の形態では振動板５０１とエッジ５０３が別体構造によるもので説明したが同一材料による一体構造であっても良く、以降の実施の形態においても同様である。
【００３１】
また、上述の実施の形態においては平面ボイスコイル５０４、補強配線１２１は振動板５０１上に形成されるものとして説明したが、ポリイミド材等のプラスチックのフィルムシート上に形成し、振動板５０１上に貼り付けて形成することも可能である。
【００３２】
（実施の形態２）
図３は本発明のスピーカ用振動板の他の実施の形態を示すスピーカの平面図であり、図４は同短辺方向の断面図であり、主として請求項５について説明するものである。
【００３３】
同図によると、５０１はポリイミドやエポキシ等の薄板からなる略矩形平板状の振動板であり、５０２はフレームで５０３は振動板５０１を振動可能に支持するエッジである。振動板５０１とエッジ５０３は接着剤５０５により接着されている。
【００３４】
５０４は駆動力を発生するボイスコイルである。ボイスコイル５０４は振動板５０１の両面に構成され、上面側コイル５２１と下面側コイル５２２とで形成されている。この上面側コイル５２１と下面側コイル５２２間の配線は、上面側コイル５２１の端末をスルホール５１２まで延長し、このスルホール５１２を介して下面側コイルの端末に延長し接続される。
【００３５】
なお、上面コイル５２１のもう一方の端末は上面引き出し線５１０を形成し、下面側コイル５２２のもう一方の端末は下面引き出し線５１１を形成し、この上面引き出し線５１０と下面引き出し線５１１がボイスコイル５０４の両端末を形成することになる。
【００３６】
補強配線２０１は振動板の短辺方向に延ばして長辺方向に略平行に複数本並べて配置されている。そして振動板５０１を中心としその上面側に上面補強配線２０２が形成され、その下面側に下面補強配線２０３が振動板５０１を挟み対称に構成されている。
【００３７】
前記補強配線２０１の上面補強配線２０２の端部２０２ａと下面補強配線２０３の端部２０３ａは交互に上面ボイスコイル５２１と下面ボイスコイル５２２の内周部に接続されると共に、夫々の端部２０２ａ，２０３ａは上面ボイスコイル５２１、下面ボイスコイル５２２の長辺部分の左右に交互に接続されている。
【００３８】
本実施の形態では補強配線２０１が振動板５０１を心材としたサンドイッチ構造を構成するために剛性がより高まる効果を有する。さらにボイスコイル５０４に対しては長辺方向に対して交互に接続し、振動板５０１を挟んだ上下に対しても交互に接続した構成であるために、コイルをショートすることなく短辺方向に補強配線２０１の長さを最大限拡大することができるため補強効果を最大化することができる。
【００３９】
図５は有限要素法による本実施の形態に係るスピーカの音圧周波数特性図である。スピーカ振動板５０１の形状は幅１１ｍｍ、長さ６３ｍｍで略ロール形状のエッジ５０３を振動板５０１の外周部に構成し、振動板厚さ４０ミクロン材料の高分子材料を用い、ボイスコイル５０４内周部には幅０．１ｍｍで短辺方向に補強配線が３ｍｍ間隔で構成することを想定した。
【００４０】
図５において点線は補強配線が無い場合、実線が補強配線がある場合のスピーカの音圧周波数特性である。補強配線により再生周波数が１０ｋＨｚから１７ｋＨｚに高くなると推定された。
【００４１】
なお、上述の実施の形態１、２においては、振動板５０１およびボイスコイル５０４の形状は矩形形状としたが、振動板およびコイルの形状は、縦方向と横方向との長さが異なる形状に限定されず、縦方向と横方向との長さが同じ形状であってもよい。
【００４２】
縦方向と横方向との長さが同じ形状の振動板であっても、その中央部に補強層（配線）を形成することによって、剛性を上げることができる。
【００４３】
その他、振動板およびコイルの形状は、楕円等であってもよい。また、ボイスコイル５０４はプリント配線でなく被覆線を平面状に巻き線した平面コイルであってもよい。
【００４４】
（実施の形態３）
図６は、他の実施形態におけるスピーカを示す平面図であり、主として請求項６について説明するものである。
【００４５】
実施の形態１との相違点は、振動板５０１の長辺方向および短辺方向に沿って延びる方向に格子状に補強配線３０１を形成したものである。この構成により振動板５０１の長辺方向および短辺方向の剛性の向上を図るものである。
【００４６】
（実施の形態４）
図７も別の他の実施の形態におけるスピーカを示す平面図であり、主として請求項７および請求項８について説明するものである。
【００４７】
実施の形態１のスピーカとの相違点は、補強配線４０１を所定の傾きを設けて略平行に長辺方向に複数個設けたものであり、図８は同展開例であり、図７のスピーカとの相違点は振動板５０１の表裏の補強配線４０１、４０２が振動板５０１の表裏で逆の傾きにしたものであり、上方から見て補強配線４０１、４０２からなる「Ｘ」状の補強部を長辺方向に複数個配置したものであり、コイル部５０４の内周部において長辺方向、短辺方向の両方向にわたり剛性を高める効果を発揮するものである。
【００４８】
（実施の形態５）
図９、図１０も上述の他の実施の形態とは異なる他の実施の形態のスピーカ用振動板を用いたスピーカを説明するものであり、図９は平面図であり、図１０は同短辺方向における断面図を示し、主として請求項１について説明するものである。
【００４９】
同図により、実施の形態１との相違点のみ説明すると、７０１はボイスコイル５０４の裏側に設けられた下面側コイル５２２の外周に形成された補強配線であり、振動板５０１の外周部分の強度を高め、エッジ共振による振動板外周部分の異常振動振幅を抑制するように働き、音圧周波数特性の平坦性を向上させるものである。なお、実施の形態１で設けられていた補強配線１２１は削除されている。
【００５０】
（実施の形態６）
図１１もまた本発明の別の他の実施の形態のスピーカの平面図であり、図１２は同短辺方向における断面図を示し、主として請求項１について説明するものである。実施の形態１との相違点は実施の形態１の補強配線１２１に加えて、実施の形態５の補強配線７０１も形成したものである。
【００５１】
以上のように、補強配線１２１および７０１をボイスコイル５０４の内外周に設けたので、高域再生限界周波数が向上するとともに周波数特性の平坦性も合わせて向上させることのできるものである。
【００５２】
（実施の形態７）
図１３もまた本発明の別の他の実施の形態のスピーカの平面図である。同図により、実施の形態１との相違点のみ説明すると、上面引き出し線５１０を振動板５０１の短辺方向の一端部から引き出し、リード線部９５２により他の端部側のフレームのユーザー端子９７１へ接続し、下面側引き出し線５１１を上側引き出し線５１０とは反対側の振動板５０１の短辺方向の一端部から引き出し、リード部９６２を経て他の端部側のフレームのユーザー端子９７２へと接続した点である。
【００５３】
本実施の形態では引き出し線５１０からユーザー端子９７１までのリード線部９５２の長さが最大となるように構成することでリード線部のスチフネスを小さくすることができる。
【００５４】
なお、引き出し線５１１とユーザー端子９７２もリード線部９６２を介して同様の関係としている。
【００５５】
このためにスピーカの最低共振周波数の上昇を抑えることができるとともに、平面コイルにリード線を接着することなくユーザー側端子への接続を可能とし、構成部品点数および、組立工数を削減することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明にかかるスピーカ用振動板は、振動板中央部をドーム形状とすることなく、振動板の形状剛性を向上させ、ボイスコイルからの振動板への振動伝達が良好となり、高域限界周波数を伸長させるとともに音質を維持しつつ振動板の薄型化を図るとともに、スピーカの薄型化を実現することができることから、振動板の形状安定性、スピーカ特性の良好化、低歪化、さらには低価格化が必要な各種音響機器に使用されるスピーカ用振動板およびスピーカ、さらには各種電子機器や各種装置等の用途にも適用でき、薄型化や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。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のスピーカ用振動板を用いた一実施の形態におけるスピーカの平面図
【図２】同短辺方向における断面図
【図３】同他の実施の形態のスピーカ用振動板を用いたスピーカの平面図
【図４】同短辺方向の断面図
【図５】有限要素法による本実施の形態に係るスピーカの音圧周波数特性図
【図６】本発明のスピーカ用振動板の他の実施形態におけるスピーカの平面図
【図７】同別の他の実施の形態のスピーカ用振動板を用いたスピーカの平面図
【図８】同展開例のスピーカの平面図
【図９】同他の実施の形態とは異なる他の実施のスピーカ用振動板を用いたスピーカの平面図
【図１０】同短辺方向での断面図
【図１１】本発明の別の他の実施の形態のスピーカ用振動板を用いたスピーカの平面図
【図１２】同短辺方向における断面図
【図１３】本発明の別の他の実施の形態のスピーカ用振動板を用いたスピーカの平面図
【図１４】従来のスリム型スピーカの平面図
【図１５】同短辺方向における断面図
【符号の説明】
【００５８】
１２１  補強配線
５０１  振動板
５０２  フレーム
５０３  エッジ
５０４  ボイスコイル
５０５  接着剤
５０６  マグネット
５０７  ヨーク
５０８  磁気回路
５０９  磁気空隙
５１０，５１１  引き出し線
５１２  スルホール
５２１  上コイル
５２２  下コイル
【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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