JP2005073129A - スピーカ - Google Patents

Abstract

【目的】 携帯電話などに適した小型で音響特性の優れたスピーカを提供する。
【構成】 ケース１０内に振動板ユニット２０を収容して、その背面側にバックキャビティ７０を形成する。振動板ユニット２０の振動板本体部２１と、その外周側で振動板本体部２１を支持するエッジ部２２とを異種材料により構成する。この構成により、最低共振周波数（ｆ₀ ）が低くなり、再生周波数帯域が広がる。エッジ部２２において正面側へ凸の方向に湾曲するドーム状湾曲部２５を、外周部から内周部に向かって厚みが漸減するテーパー形状とする。この形状により、振動板本体部２１が振動したときにエッジ部２２に付加される応力が効率よく分散し、低歪で振幅が大きくなる。バックキャビティ７０は長溝を介してケース外に連通する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、携帯電話などに使用される小型スピーカに適したスピーカに関する。

携帯電話などに使用される小型スピーカにおいては、最低共振周波数（ｆ₀ ）が高くなり、その結果として再生周波数帯域が狭くなるという本質的な問題がある。この問題を解決するための有効な手段の一つとして、振動板ユニットの振動板本体部とエッジ部の構成材料を変えることが提案されている（特許文献１及び特許文献２参照）

特許第３１５８０２３号公報 特開平７−１５７９３号公報

即ち、振動板ユニットは通常、振動板本体部とその外周側に位置する環状のエッジ部とからなり、エッジ部は振動板本体部を弾性的に支持するために、正面側へ凸の方向に湾曲したドーム形状に形成されるのが通例である。従来は振動板本体部とエッジ部が同一材料（ポリエチレンテレフタレートなど）で構成された一体物であったため、エッジ部の剛性が高くなりすぎ、振動板本体部の運動を阻害する傾向があったが、振動板本体部を構成する材料よりも柔軟な材料でエッジ部を構成して振動板本体部と一体化することにより、最低共振周波数（ｆ₀ ）が低くなり、再生周波数帯域が広がるというメリットが得られるのである。

しかしながら、携帯電話などにおける最近の傾向として、音質に要求されるレベルが非常に高くなっており、このために材料開発等が進められているが、十分とは言えないのが現状である。

本発明の目的は、小型の場合も優れた音質を確保できるスピーカを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明に係るスピーカは、振動板本体部の外周部に、当該本体部より軟らかい材料からなる環状のエッジ部が接合一体化された振動板ユニットを有しており、前記エッジ部が正面側へ凸の方向に湾曲したドーム形状に形成されると共に、そのドーム状湾曲部が外周部から内周部に向かって厚みが漸減したテーパー形状に形成されている。

本発明に係るスピーカにおいては、振動板本体部とエッジ部とを異種材料で構成して一体化したことにより、最低共振周波数（ｆ₀ ）が低くなり、再生周波数帯域が広がる。しかも、エッジ部のドーム状湾曲部分が外周部から内周部に向かって厚みが漸減したテーパー形状に形成されているため、振動板本体部が振動したときにエッジ部に付加される応力が効率よく分散する。その結果、低歪で振幅が大きくなる。

エッジ部を構成する材料としてはシリコンが好ましい。この場合、振動板本体部を構成する材料としては、シリコンより高剛性で、且つシリコンとの接着親和性の良いポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又はポリカーボネイト／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）が好ましい。

シリコンは、音質改善に有効である反面、本質的に接着性が良くない。振動板本体部の外周部裏面側にボイスコイルを接着する場合、振動板本体部とエッジ部との接合部でエッジ部が裏側に位置すると、エッジ部にボイスコイルを接着しなければならない場合がある。振動板本体部とエッジ部との接合部でエッジ部の裏側に振動板本体部を重ねると、振動板本体部の裏面側にボイスコイルを接着する場合、そのボイスコイルを振動板本体部に接着できるようになり、良好な接着性を確保できる。

携帯電話に組み込まれるような小型スピーカの場合、専用ケース内に収容することは少なく、機器内に組み込んだ状態で機器ケースを利用して背面側にバックキャビティを形成するのが通例である。その場合、機器の構造によってバックキャビティの容量が変り、正規の音響特性が得られない場合が少なくない。振動板ユニットを専用ケース内に収容して背面側にバックキャビティを形成することにより、機器の構造による影響を受けず、音質が安定する。最低共振周波数（ｆ₀ ）が低いために、背面容量が小さくても駆動可能であり、機器の小型薄形化が阻害されない。

専用ケースを用いてバックキャビティを形成する場合、キャビティを密閉すると、気圧変化や温度変化により特性が変化し、振動板ユニットにダメージを生じる場合もある。このため、バックキャビティをケース外へ連通させるのが有効である。但し、単なる通気孔だけだと、ケース外との連通によりキャビティが外部へ抜けてしまう。バックキャビティがケース内に形成された長溝を介してケース外へ連通する構造を採用することにより、長溝がバックキャビティの抜けを防止する抵抗体として機能し、音響特性が安定する。

当該スピーカと機器側との電気的接続に関しては、当該スピーカを機器内へ組み込んだときに機器側に圧接するスプリング端子の使用が好ましい。半田レスの接続が可能になり、環境負担が軽減される。

本発明に係るスピーカは、振動板本体部とエッジ部とを異種材料で構成して一体化したことに加え、エッジ部のドーム状湾曲部分を外周部から内周部に向かって厚みが漸減したテーパー形状に形成したことにより、低歪で振幅を大きくでき、小型の場合も優れた音質を確保できる。

以下に本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明の一実施形態に係るスピーカの外観を正面側から示す斜視図、図２は同スピーカの外観を背面側から示す斜視図、図３は同スピーカの縦断側面図で図１中のＸ−Ｘ線矢示図、図４は同スピーカのケースを構成するリヤフレームを内面側から示す斜視図、図５は同ケースを構成するフロントフレームを内面側から示す斜視図、図６は同スピーカにおけるスプリング端子部分を示す縦断面図、図７は同スピーカに使用された振動板ユニットの縦断面図、図８は同振動板ユニットの製造方法を示す縦断面図である。

本実施形態に係るスピーカは、携帯電話に使用される小形スピーカである。この小形スピーカは、図１〜図３に示すように、携帯電話のスピーカ部分の形状に対応した横長のケース１０と、ケース１０内に収容された振動板ユニット２０と、振動板ユニット２０を駆動するために振動板ユニット２０の裏面に接着された環状のボイスコイル３０と、ボイスコイル３０と共同して振動板ユニット２０を駆動するために、振動板ユニット２０の背面側に配置された磁石ユニット４０と、携帯電話との電気的接続のためにケース１０に取付けられたスプリング端子５０，５０とを備えている。

ケース１０は、横に長い受け皿状のリヤフレーム１０Ａと、これに被さるキャップ状のフロントフレーム１０Ｂとにより構成されている。リヤフレーム１０Ａの前縁部は、携帯電話のスピーカ部分の形状に対応して緩やかに湾曲している。この前縁部には、図４に示すように、取付け用の凸部１１，１１が設けられている。また、その前縁部に沿って一端が開放し他端が閉塞された長溝１２が設けられている。長溝１２は、後で詳しく説明するが、ケース１０内に形成されるバックキャビティの抜けを防止するための抵抗体として機能する。

リヤフレーム１０Ａの直線状の後縁部には取付け用の凹部１３，１３が設けられている。また、スプリング端子５０，５０が貫通する端子孔１４，１４が、凹部１３，１３の内側に位置して設けられている。

フロントフレーム１０Ｂは、リヤフレーム１０Ａに対応して前縁部が緩やかに湾曲している。このフロントフレーム１０Ｂには、図５に示すように、振動板ユニット２０及び磁石ユニット３０が収容される円形の装着孔１５が中央部に位置して設けられている。装着孔１５の内周面には、磁石ユニット３０を保持する複数の保持部１６，１６・・が周方向に隙間をあけて設けられている。

フロントフレーム１０Ｂの前縁部には、長溝１２を閉じる蓋部１２′が前縁部に沿って設けられると共に、長溝１２の閉塞端部に位置して通気孔１７が設けられている（図１参照）。通気孔１７は、ケース１０内に形成されるバックキャビティをケース外へ連通させる抜き孔である。フロントフレーム１０Ｂの直線状の後縁部には、取付け用の凹部１３，１３に対応する取付け用の凹部１３′，１３′が設けられている。また、スプリング端子５０，５０のヘッド部が挿入される円形の凹部１４′，１４′が端子孔１４，１４に対応して設けられている。

スプリング端子５０は、図６に示すように、大径のヘッド部５１と小径のコンタクト部５２とを組み合わせた２段構造のコイルスプリングである。フロントフレーム１０Ｂに設けられた凹部１４′は、ヘッド部５１より更に大径である。リヤフレーム１０Ａに設けられた端子孔１４は、正面側をヘッド部５１より大径とし、裏面側をヘッド部５１より小径としコンタクト部５２より大径とした２段構造である。

このスプリング端子５０は、当該スプリング端子５０を端子孔１４に通した状態で、リヤフレーム１０Ａとフロントフレーム１０Ｂを合体させることにより、ケース１０に保持される。即ち、リヤフレーム１０Ａとフロントフレーム１０Ｂを合体させることにより、スプリング端子５０の大径のヘッド部５１が両フレーム間で圧縮されてケース１０内に保持される。また、大径のヘッド部５１がフロントフレーム１０Ｂ内にインサート成形された端子板５３に圧接すると共に、小径のコンタクト部５２が端子孔１４からリヤフレーム１０Ａの背面側へ弾性的に突出する。

ケース１０に収容された振動板ユニット２０は、図７に示すように、薄い円板形状の振動板本体部２１と、その外周部に接合されたシリコン樹脂からなる環状のエッジ部２２とからなる。エッジ部２２をシリコン樹脂により構成するために、振動板本体部２１はシリコン樹脂より剛性が高く、且つシリコン樹脂との接着親和性の良いポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、又はポリカーボネイト／ポリブチレンテレフタレート（ＰＣ／ＰＢＴ）により構成される。

振動板本体部２１は、外周の接合部２３を除く部分が正面側へ凸のドーム状に形成されたセンタードーム形式である。シリコン樹脂製のエッジ部２２は、振動板本体部２１の振動特性を高めるために、内周の平坦な接合部２３と外周の厚肉な保持部２４との間に、正面側へ凸の方向に湾曲した環状のドーム状湾曲部２５を有している。ドーム状湾曲部２５は、その厚みが外周部から内周部に向けて徐々に減少するテーパー形状に形成されている。振動板本体部２１とエッジ部２２との接合部２３では、両者が融着により接合一体化されており、且つ振動板本体部２１がエッジ部２２の裏側に重なっている。

エッジ部２２の外周部分に形成された厚肉の保持部２４は、図３に示すように、フロントフレーム１０Ｂの正面に装着孔１５の周囲に位置して設けられた環状の凹部１８に嵌合している。これにより、振動板ユニット２０が、フロントフレーム１０Ｂの装着孔１５内に保持されている。そして、フロントフレーム１０Ｂの装着孔１５内に振動板ユニット２０が装着されることにより、ケース１０内にバックキャビティ７０が形成されている。

フロントフレーム１０Ｂの装着孔１５内には、正面側からバッフル６０が嵌め込まれている。バッフル６０は、後述する磁石ユニット３０により装着孔１５内に吸引保持されている。これにより、バッフル６０は、振動板ユニット２０を保護すると共に、保持部２４を環状の凹部１８に固定する。バッフル６０には、複数の放音孔６１が設けられている。

円環状のボイスコイル３０は、振動板ユニット２０の裏面に接着されており、より具体的には、振動板本体部２１の接合部２３に裏面側からシンナー系の接着剤により接着されている。ボイスコイル３０の各端子は、フロントフレーム１０Ｂ内にインサート成形された端子板５３に接続されている。

ボイスコイル３０と共に振動板ユニット２０の背面側に配置される磁石ユニット４０は、円形の受け皿状に形成されたヨーク４１と、ヨーク４１の表面中央部に接合された円盤状の磁石本体４２と、その表面に接合された円形の極板４３とを有している。そして、ヨーク４１の周壁部をフロントフレーム１０Ｂの装着孔１５に裏面側から押し込み複数の保持部１６，１６・・で固定することにより、磁石ユニット４０は振動板ユニット２０の背面側に固定されている。

磁石ユニット４０と共に振動板ユニット２０の背面側に配置されるボイスコイル３０は、ヨーク４１の周壁部の内面に沿って形成される環状の隙間に挿入されることにより、磁石ユニット４０との干渉が回避される。

なお、振動板ユニット２０は以下のようにして製造される。

図８に示すように、下型８０Ａと上型８０Ｂの間に、振動板本体部２１となる円形の樹脂板を挟み加熱する。これにより樹脂板が振動板本体部２１に加熱成形される。この加熱成形と同時に、下型８０Ａと上型８０Ｂの間の、振動板本体部２１の外周側に形成されるキャビティにシリコン樹脂を注入して、エッジ部２２を射出成形する。射出成形されたエッジ部２２は、振動板本体部２１の外周部に融着される。

次に、本実施形態に係るスピーカの機能上の特徴点について説明する。

振動板ユニット２０のエッジ部２２を振動板本体部２１より柔軟なシリコン樹脂にて構成したので、最低共振周波数（ｆ₀ ）が低くなり、再生周波数帯域が広がる。しかも、エッジ部２２のドーム状湾曲部２５が外周部から内周部に向かって厚みが漸減したテーパー形状に形成されているため、振動板本体部２１が振動したときにエッジ部２２に付加される応力が効率よく分散する。その結果、低歪で振幅が大きくなる。

ドーム状湾曲部２５の厚み比、即ち最大厚みに対する最小厚みの比率は１０：７〜１０：５が好ましい。この比率が１に近いと所定の効果が十分に得られない。小さすぎる場合は最小厚み部が薄くなり過ぎるとか最大厚み部が厚くなりすぎるといった弊害のために逆に音響特性が悪化する。

振動板本体部２１とエッジ部２２の接合部２３の裏面にボイスコイル３０がシンナー系の接着剤により接着されている。シリコン樹脂は、シンナー系の接着剤による接着性がよくないが、接合部２３ではエッジ部２２が表面側に位置し、振動板本体部２１か裏面側に位置して、振動板本体部２１の外周部裏面にボイスコイル３０が接着されている。振動板本体部２１は、シリコン樹脂より接着親和性が良好なので、振動板本体部２１とエッジ部２２の接合部２３にボイスコイル３０が接着されるにもかかわらず、その接着性が良好となる。

振動板ユニット２０をケース１０の装着孔１５内に取り付けることにより、ケース１０内が当該スピーカに固有のバックキャビティ７０として機能する。このバックキャビティ７０の容積は当該スピーカに適切な値に設定されている。このため、当該スピーカを組み込む機器の種類や構造に関係なく所定の音響特性が確保される。しかも、このバックキャビティ７０は、長溝１２及び通気孔１７を介してケース１０の外と連通しているので、気圧変化や温度変化による特性変化が回避されると共に、振動板ユニット２０にダメージを生じる危険が排除され、その上、バックキャビティ７０の抜けによる音響特性の変化も回避される。

振動板ユニット２０の背面側に位置してケース１０内に収容される磁石ユニット４０がバックキャビティ７０を分断しないように、磁石ユニット４０を保持する複数の保持部１６，１６・・は、隣接する保持部間に空間を形成する。即ち、磁石ユニット４０の正面側のキャビティと裏面側のキャビティとが、隣接する保持部１６，１６間に形成される空間を通して連通しているのである。

当該スピーカを携帯電話内に組み込むと、スプリング端子５０，５０が携帯電話内の基板に圧接し、電気的に接続される。このような半田レスの接続が環境の観点から好ましいことは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るスピーカの外観を正面側から示す斜視図である。 同スピーカの外観を背面側から示す斜視図である。 同スピーカの縦断側面図で図１中のＸ−Ｘ線矢示図である。 同スピーカのケースを構成するリヤフレームを内面側から示す斜視図である。 同ケースを構成するフロントフレームを内面側から示す斜視図である。 同スピーカにおけるスプリング端子部分を示す縦断面図である。 同スピーカに使用された振動板ユニットの縦断面図である。 同振動板ユニットの製造方法を示す縦断面図である。

符号の説明

１０ ケース
１０Ａ バックフレーム
１０Ｂ フロントフレーム
１１ 取付け用の凸部
１２ 長溝
１３，１３′ 取付け用の凹部
１４ 端子孔
１５ 装着孔
１６ 保持部
１７ 通気孔
２０ 振動板ユニット
２１ 振動板本体部
２２ エッジ部
２３ 接合部
２４ 保持部
２５ ドーム状湾曲部
３０ ボイスコイル
４０ 磁石ユニット
５０ スプリング端子
６０ バッフル
７０ バックキャビティ
８０Ａ，８０Ｂ 成形型

Claims (7)

1. 振動板本体部の外周部に、当該本体部より軟らかい異種材料からなる環状のエッジ部が接合一体化された振動板ユニットを有しており、前記エッジ部が正面側へ凸の方向に湾曲したドーム形状に形成されると共に、そのドーム状湾曲部が外周部から内周部に向かって厚みが漸減したテーパー形状に形成されていることを特徴とするスピーカ。
2. 前記エッジ部を構成する材料がシリコンであり、前記振動板本体部を構成する材料がシリコンとの接着親和性の良いポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエーテルイミド又はポリカーボネイト／ポリブチレンテレフタレートである請求項１に記載のスピーカ。
3. 前記振動板本体部と前記エッジ部との接合部で前記エッジ部の裏側に振動板本体部が重なる請求項２に記載のスピーカ。
4. 前記振動板ユニットをその背面側にバックキャビティが形成されるように封入するケースを有する請求項１に記載のスピーカ。
5. 前記バックキャビティが前記ケース外へ連通する請求項４に記載のスピーカ。
6. 前記バックキャビティが前記ケース内に形成された長溝を介してケース外へ連通する請求項５に記載のスピーカ。
7. 当該スピーカを機器内へ組み込んだときに機器側に圧接するスプリング端子を有する請求項１に記載のスピーカ。

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