JP4718861B2 - 電気音響変換器 - Google Patents

Description

本願発明は、いわゆる動電型の電気音響変換器に関するものである。

一般に、動電型スピーカ等の動電型の電気音響変換器は、ダイアフラムと、このダイアフラムの下面に固定されたボイスコイルと、ダイアフラムの外周縁部を固定支持するフレームとを備えた構成となっている。

その際「特許文献１」には、動電型スピーカにおいて、ダイアフラムが、中央振動部と、この中央振動部を囲むようにしてその外周縁部に接合された環状振動部とからなるものが記載されている。

また「特許文献２」には、小型の動電型スピーカにおいて、そのダイアフラムが中央振動部と環状振動部とからなり、かつ、その環状振動部が中央振動部よりも軟らかい部材で構成されたものが記載されている。

特開昭４７−１７４１９号公報 特開２００１−２５１６９９号公報

上記「特許文献２」に記載されているように、ダイアフラムを中央振動部とこれよりも軟らかい環状振動部とからなる構成とすれば、動電型スピーカの音響特性を高めることができる。

ところで、小型の動電型スピーカの製造工程においては、ボイスコイルのコイル端末をフレームに設けられた端子部材に予め導通固定した状態で、これらボイスコイルおよびフレームに対してダイアフラムを固定することが、製造効率の向上を図る観点から好ましい場合が多い。

しかしながら、上記「特許文献２」に記載された動電型スピーカにおいては、ダイアフラムの中央振動部の外周縁部から下方へ向けて延長形成されたボビン部にボイスコイルが巻き付けられた構成となっているので、そのコイル端末を端子部材に予め導通固定した状態で、ボイスコイルおよびフレームに対してダイアフラムを固定することが難しい、という問題がある。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、動電型の電気音響変換器において、その音響特性を高めた上で製造効率の向上を図ることができる電気音響変換器を提供することを目的とするものである。

本願発明は、ダイアフラムを中央振動部と環状振動部とからなる構成とした上で、これら中央振動部および環状振動部の構成ならびにダイアフラムとボイスコイルとの固定位置および固定方法に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る電気音響変換器は、
ダイアフラムと、このダイアフラムの下面に固定されたボイスコイルと、上記ダイアフラムの外周縁部を固定支持するフレームと、を備えてなる電気音響変換器において、
上記ダイアフラムが、中央振動部と、この中央振動部を囲むようにして該中央振動部の外周縁部に接合された環状振動部とからなり、
上記環状振動部が、上記中央振動部よりも剛性が低い部材で構成されており、
上記中央振動部が、光透過性を有する部材で構成されており、
上記ボイスコイルの上記ダイアフラムに対する固定が、上記中央振動部と上記環状振動部との接合部から内周側に離れた位置において、該ボイスコイルの上端面と上記ダイアフラムの下面とを光硬化型接着剤を用いて接着することにより行われており、
上記中央振動部と上記環状振動部との接合位置が、上記ボイスコイルと上記ダイアフラムとの固定位置よりも上方に変位した位置に設定されている、ことを特徴とするものである。

上記「電気音響変換器」の種類は特に限定されるものではなく、例えば、スピーカやレシーバ等が採用可能である。

上記「環状振動部」は、中央振動部よりも剛性が低い部材で構成されているが、これを実現するための具体的な構成は特に限定されるものではなく、例えば、中央振動部を硬質樹脂部材で構成するとともに環状振動部を軟質樹脂部材を構成すること、あるいは中央振動部よりも環状振動部を薄い部材で構成すること等により実現することが可能である。

上記「中央振動部」は、光透過性を有する部材であれば、その具体的な材質は特に限定されるものではない。ここでいう「光透過性」は、可視光に対する透過性であってもよいし、紫外線に対する透過性であってもよい。また、上記「中央振動部」は、該中央振動部を透過した可視光あるいは紫外線により光硬化型接着剤を硬化させることが可能な範囲内であれば、これを半透過膜で構成することも可能である。

上記「光硬化型接着剤」は、可視光硬化型接着剤であってもよいし、紫外線硬化型接着剤であってもよい。

上記構成に示すように、本願発明に係る電気音響変換器は、動電型の電気音響変換器として構成されているが、そのダイアフラムが中央振動部と環状振動部とからなり、その際、環状振動部が中央振動部よりも剛性が低い部材で構成されているので、電気音響変換器を小型化した場合においても、中央振動部に異常振動を生じさせてしまうことなく環状振動部の振動限界に余裕を持たせることができ、これにより最低共振周波数の上昇を抑えて再生帯域を十分広く確保することができる。

しかも、本願発明に係る電気音響変換器においては、そのダイアフラムの中央振動部が光透過性を有する部材で構成されており、また、このダイアフラムに対するボイスコイルの固定が、その中央振動部と環状振動部との接合部から内周側に離れた位置において光硬化型接着剤を用いた接着により行われているので、電気音響変換器の製造工程において、ボイスコイルのコイル端末をフレームに設けられた端子部材に予め導通固定した状態で、これらボイスコイルおよびフレームに対してダイアフラムを固定することが容易に可能となる。

したがって本願発明によれば、動電型の電気音響変換器において、その音響特性を高めた上でその製造効率の向上を図ることができる。

上記構成において、中央振動部を硬質樹脂部材で構成するとともに環状振動部を軟質樹脂部材で構成すれば、中央振動部に異常振動を生じさせてしまうことなく環状振動部の振動限界に余裕を持たせることが容易に可能となり、これにより電気音響変換器の音響特性を一層高めることができる。

その際、上記「硬質樹脂部材」としては、ショアＤ硬度で５５以上の、プラスチックの硬さに属する樹脂部材を用いるのが好ましく、例えばポリエーテルイミドやポリエチレンテレフタレート等が採用可能である。また、上記「軟質樹脂部材」としては、ショアＡ硬度で９０以下の、汎用ゴムの硬さに属する樹脂部材を用いるのが好ましく、例えばポリウレタンやシリコーン等が採用可能である。

上記構成において、環状振動部についても、これを光透過性を有する部材で構成すれば、この環状振動部をフレームに対して光硬化型接着剤で接着することができ、これにより製造効率を一層向上させることができる。

上記構成において、中央振動部と環状振動部との接合位置を、ボイスコイルとダイアフラムとの固定位置よりも上方に変位した位置に設定すれば、これら中央振動部と環状振動部との接合を接着により行うようにした場合においても、接着剤が接合位置から不用意に拡がって電気音響変換器の音響特性に悪影響を与えてしまうといったおそれをなくすことができる。

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る電気音響変換器１０を、上向きに配置した状態で示す平面図である。また、図２は、図１のII-II 線断面図であり、図３は、図１のIII-III 線断面図である。

これらの図に示すように、この電気音響変換器１０は、小型の動電型スピーカであって、携帯電話機等の外部機器に搭載された状態で使用されるようになっている。この電気音響変換器１０は、平面視において略長方形の外形形状を有しており、その長辺方向の幅は２０ｍｍ程度、短辺方向の幅は１０ｍｍ程度の値に設定されている。

この電気音響変換器１０は、ダイアフラム１２と、このダイアフラム１２の下面に固定されたボイスコイル１４と、ダイアフラム１２の外周縁部１２ａを固定支持するフレーム１６と、ボイスコイル１４の下端部を収容する磁気間隙が形成された磁気回路ユニット１８と、ダイアフラム１２を上方側から覆うカバー２０と、フレーム１６に固定された１対の端子部材２２とを備えてなっている。

図４は、図３のIV部詳細図であり、図５は、ダイアフラム１２を単品で示す平面図である。

これらの図にも示すように、ダイアフラム１２は、中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとからなり、電気音響変換器１０の外形形状よりも僅かに小さい略長方形の外形形状を有している。中央振動部１２Ａは、電気音響変換器１０の長辺方向に長い略長方形の外形形状を有している。一方、環状振動部１２Ｂは、中央振動部１２Ａよりもひとまわり大きい略長方形の外形形状を有しており、中央振動部１２Ａを、その全周にわたって略同じ幅で囲む環状部材として形成されている。そして、この環状振動部１２Ｂは、その内周縁部１２Ｂａにおいて中央振動部１２Ａの外周縁部１２Ａａに接合されている。

これら中央振動部１２Ａおよび環状振動部１２Ｂは、いずれも光透過性を有する部材で構成されており、その際、環状振動部１２Ｂは中央振動部１２Ａよりも剛性が低い部材で構成されている。具体的には、中央振動部１２Ａは、例えば５０μｍ程度の膜厚を有するポリエーテルイミド等の硬質樹脂部材で構成されており、環状振動部１２Ｂは、例えば１００μｍ程度の膜厚を有するポリウレタン等の軟質樹脂部材で構成されている。

これら中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとの接合は、光硬化型接着剤Ａを用いた接着により行われている。すなわち、この接合は、中央振動部１２Ａの外周縁部１２Ａａの上面に、可視光照射により硬化する光硬化型接着剤Ａを塗布した後に、この外周縁部１２Ａａに環状振動部１２Ｂの内周縁部１２Ｂａを上方側から重ね合わせた状態で、上方から（あるいは下方から）可視光を照射することにより行われている。

ダイアフラム１２に対するボイスコイル１４の固定は、その中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとの接合部から内周側に離れた位置において、上記光硬化型接着剤Ａを用いた接着により行われている。

ボイスコイル１４は、その巻回形状が略長方形に設定されている。その際、ボイスコイル１４の長辺部分１４Ａは、中央振動部１２Ａの外周縁部１２Ａａの内周側近傍において該外周縁部１２Ａａと平行に直線状に延びている。一方、ボイスコイル１４の短辺部分１４Ｂは、中央振動部１２Ａの外周縁部１２Ａａから内周側にある程度離れた位置において、外周側へ緩やかに膨らむようにして円弧状に延びている。そして、このボイスコイル１４の１対のコイル端末１４ａは、該ボイスコイル１４における一方の長辺部分１４Ａの両端部に位置する１対のコーナ部から１対の短辺部分１４Ｂの外周側へ向けて延出している。

中央振動部１２Ａにおいてボイスコイル１４との固定位置よりも内周側に位置する部分は、上方へ膨出する上方膨出部１２Ａｂとして形成されている。この上方膨出部１２Ａｂは、電気音響変換器１０の長辺方向に関しては直線状の断面形状を有する一方、その短辺方向に関しては上方側へ緩やかに膨らむ円弧状の断面形状を有している。そして、この上方膨出部１２Ａｂの外周縁部は、ボイスコイル１４の長辺部分１４Ａに沿った１対の直線状立壁部１２Ａｂ１と、その短辺部分１４Ｂに沿った１対の円弧状立壁部１２Ａｂ２として形成されている。

この中央振動部１２Ａにおいて上方膨出部１２Ａｂの外周側に位置する環状部分は、ボイスコイル１４の上端面と当接する平面部１２Ａｃとして形成されている。この平面部１２Ａｃにおいて上方膨出部１２Ａｂの直線状立壁部１２Ａｂ１に隣接する長辺部分１２Ａｃ１は、ボイスコイル１４の巻回厚さよりもやや広い幅で形成されており、その幅方向中央部においてボイスコイル１４との接着固定が行われている。一方、この平面部１２Ａｃにおいて上方膨出部１２Ａｂの円弧状立壁部１２Ａｂ２に隣接する短辺部分１２Ａｃ２は、ボイスコイル１４の巻回厚さよりもかなり広い幅で形成されており、その内周縁部においてボイスコイル１４との接着固定が行われている。

中央振動部１２Ａの平面部１２Ａｃにおける各短辺部分１２Ａｃ２には、３つのビード１２Ａｄが形成されている。これら３つのビード１２Ａｄは、いずれも台形状の断面形状を有しており、電気音響変換器１０の短辺方向に等間隔をおいてその長辺方向に延びている。その際、これら各ビード１２ｂは、上方膨出部１２Ａｂの円弧状立壁部１２Ａｂ２から中央振動部１２Ａの外周縁部１２Ａａの近くまで延びており、これによりボイスコイル１４の内側空間と外側空間とを該ボイスコイル１４の上方側において連通させるようになっている。

中央振動部１２Ａの平面部１２Ａｃの外周側には、その全周にわたって立壁部１２Ａｅが形成されており、これにより中央振動部１２Ａの外周縁部１２Ａａはその平面部１２Ａｃよりも一段高くなっている。そしてこれにより、中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとの接合位置を、ボイスコイル１４とダイアフラム１２との固定位置よりも上方に変位した位置に設定するようになっている。

環状振動部１２Ｂは、その内周縁部１２Ｂａとその外周縁部（すなわちダイアフラム１２の外周縁部１２ａ）との間の部分が、上向き円弧状の断面形状で環状に延びる上方膨出部１２Ｂｂとして形成されている。

フレーム１６は、平面視において略長方形の外形形状を有する合成樹脂部材からなり、その外周縁部には、ダイアフラム１２の外周縁部１２ａを固定支持するためのダイアフラム支持部１６ａが形成されている。このフレーム１６には、ボイスコイル１４の巻回形状よりもやや大きい略長方形の中央開口部１６ｂが形成されており、この中央開口部１６ｂに磁気回路ユニット１８が装着されるようになっている。

１対の端子部材２２は、インサート成形によりフレーム１６と一体で形成されている。これら１対の端子部材２２は、その一部が、フレーム１６において中央開口部１６ｂの長辺方向両側に位置する底壁部の上面に露出するランド部として形成されており、また、図示しない他の一部が、フレーム１６の外面に露出するように形成されている。そして、これら各端子部材２２のランド部に対して、ボイスコイル１４から延出する各コイル端末１４ａが、熱圧着等により導通固定されている。

カバー２０は、略逆トレー状に形成された鋼板で構成されており、平面視において略長方形の外形形状を有している。そして、このカバー２０は、その外周縁部２０ａにおいて、フレーム１６のダイアフラム支持部１６ａに固定支持されたダイアフラム１２の外周縁部１２ａに対して、通常の接着剤Ｂで接着固定されている。この通常の接着剤Ｂとしては、シアノアクリレート系の瞬間接着剤や、空気中の水分により硬化する接着剤や、溶剤を気化させて接着する接着剤等が採用可能である。なお、カバー２０には、その複数箇所に放音孔２０ｂが形成されている。

磁気回路ユニット１８は、略Ｕ字状断面で電気音響変換器１０の長辺方向に延びる鋼製のベース３２と、比較的厚い矩形板状に形成されたマグネット３４と、比較的薄い矩形板状に形成された鋼製のヨーク３６とからなり、この順序で積層固定されている。そして、この磁気回路ユニット１８においては、そのベース３２の両側壁部の内面とヨーク３６の短辺方向両端面との間に、ボイスコイル１４の下端部を収容する１対の磁気間隙が形成されるようになっている。この磁気回路ユニット１８は、フレーム１６の中央開口部１６ｂ内において上下方向の位置決めがされた状態で、該フレーム１６に対して上記接着剤Ｂで接着固定されている。

図６および７は、電気音響変換器１０の製造工程を示す側断面図であって、図２および３に対応する断面位置で示す図である。

これらの図に示すように、ダイアフラム１２は、その中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとが予め接合されてダイアフラム１２として完成した状態で、ボイスコイル１４およびフレーム１６に対して固定されるようになっている。

その際、ボイスコイル１４は、その各コイル端末１４ａが各端子部材２２に予め導通固定された状態で、かつ、受け治具１００によりフレーム１６に対して所定の位置関係で位置決め支持された状態に維持されるようになっている。そして、この状態で、ボイスコイル１４の上端面およびフレーム１６のダイアフラム支持部１６ａに光硬化型接着剤Ａをそれぞれ塗布した後、これらボイスコイル１４の上端面およびフレーム１６のダイアフラム支持部１６ａにダイアフラム１２を載置し、可視光を上方から照射して各光硬化型接着剤Ａを硬化させることにより、ボイスコイル１４およびフレーム１６に対してダイアフラム１２を同時に接着固定するようになっている。

以上詳述したように、本実施形態に係る電気音響変換器１０は、動電型スピーカとして構成されているが、そのダイアフラム１２が中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとからなり、その際、環状振動部１２Ｂが中央振動部１２Ａよりも剛性が低い部材で構成されているので、小型スピーカであるにもかかわらず、中央振動部１２Ａに異常振動を生じさせてしまうことなく環状振動部１２Ｂの振動限界に余裕を持たせることができ、これにより最低共振周波数の上昇を抑えて再生帯域を十分広く確保することができる。

しかも、本実施形態に係る電気音響変換器１０においては、そのダイアフラム１２の中央振動部１２Ａが光透過性を有する部材で構成されており、また、このダイアフラム１２に対するボイスコイル１４の固定が、その中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとの接合部から内周側に離れた位置において光硬化型接着剤Ａを用いた接着により行われているので、電気音響変換器１０の製造工程において、ボイスコイル１４のコイル端末１４ａをフレーム１６に設けられた端子部材２２に予め導通固定した状態で、これらボイスコイル１４およびフレーム１６に対してダイアフラム１２を固定することが容易に可能となる。

したがって本実施形態によれば、動電型の電気音響変換器１０の音響特性を高めた上で、その製造効率の向上を図ることができる。

しかも、本実施形態に係る電気音響変換器１０は、略長方形の外形形状を有する小型スピーカとして構成されているので、携帯電話機等の外部機器への搭載性を高めることができる。

その際、本実施形態のように電気音響変換器１０の外形形状が略長方形に設定されており、これに伴いダイアフラム１２の外形形状も略長方形に設定されている場合には、その環状振動部１２Ｂの剛性が高くなり、最低共振周波数が上昇しやすいので、本実施形態の構成を採用することが特に効果的である。

また本実施形態においては、中央振動部１２Ａが硬質樹脂部材で構成されるとともに環状振動部１２Ｂが軟質樹脂部材で構成されているので、中央振動部１２Ａに異常振動を生じさせてしまうことなく環状振動部１２Ｂの振動限界に余裕を持たせることが容易に可能となり、これにより電気音響変換器１０の音響特性を一層高めることができる。

さらに本実施形態においては、環状振動部１２Ｂについても光透過性を有する部材で構成されているので、この環状振動部１２Ｂをフレーム１６に対して光硬化型接着剤Ａで接着することができ、これにより製造効率を一層向上させることができる。

しかも本実施形態においては、中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとの接合位置が、ボイスコイル１４とダイアフラム１２との固定位置よりも上方に変位した位置に設定されているので、これら中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとを接着するために塗布された光硬化型接着剤Ａが、その接合位置から不用意に拡がって電気音響変換器１０の音響特性に悪影響を与えてしまうといったおそれをなくすことができる。

なお、上記実施形態においては、中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとの接合が光硬化型接着剤Ａを用いた接着により行われているものとして説明したが、通常の接着剤Ｂを用いた接着あるいは溶着等により、中央振動部１２Ａと環状振動部１２Ｂとの接合を行うようにすることも可能である。

また、上記実施形態においては、電気音響変換器１０が略長方形の外形形状を有しているものとして説明したが、これ以外の外形形状（例えば円形形状等）を有する構成とすることも可能であり、このようにした場合においても上記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

さらに、上記実施形態においては、電気音響変換器１０が最大幅２０ｍｍ程度の小型スピーカであるものとして説明したが、これ以外の大きさのスピーカである場合、あるいはレシーバ等のようなスピーカ以外の電気音響変換器である場合においても、上記実施形態と同様の構成を採用することにより上記実施形態と同様の作用効果を得ることが可能である。

本願発明の一実施形態に係る電気音響変換器を、上向きに配置した状態で示す平面図 図１のII-II 線断面図 図１のIII-III 線断面図 図３のIV部詳細図 上記電気音響変換器のダイアフラムを単品で示す平面図 上記電気音響変換器の製造工程を示す側断面図であって、図２に対応する断面位置で示す図 上記電気音響変換器の製造工程を示す側断面図であって、図３に対応する断面位置で示す図

符号の説明

１０ 電気音響変換器
１２ ダイアフラム
１２ａ 外周縁部
１２Ａ 中央振動部
１２Ａａ 外周縁部
１２Ａｂ 上方膨出部
１２Ａｂ１ 直線状立壁部
１２Ａｂ２ 円弧状立壁部
１２Ａｃ 平面部
１２Ａｃ１ 長辺部分
１２Ａｃ２ 短辺部分
１２Ａｄ ビード
１２Ａｅ 立壁部
１２Ｂ 環状振動部
１２Ｂａ 内周縁部
１２Ｂｂ 上方膨出部
１４ ボイスコイル
１４ａ コイル端末
１４Ａ 長辺部分
１４Ｂ 短辺部分
１６ フレーム
１６ａ ダイアフラム支持部
１６ｂ 中央開口部
１８ 磁気回路ユニット
２０ カバー
２０ａ 外周縁部
２０ｂ 放音孔
２２ 端子部材
３２ ベース
３４ マグネット
３６ ヨーク
Ａ 光硬化型接着剤
Ｂ 接着剤

Claims (3)

1. ダイアフラムと、このダイアフラムの下面に固定されたボイスコイルと、上記ダイアフラムの外周縁部を固定支持するフレームと、を備えてなる電気音響変換器において、
   上記ダイアフラムが、中央振動部と、この中央振動部を囲むようにして該中央振動部の外周縁部に接合された環状振動部とからなり、
   上記環状振動部が、上記中央振動部よりも剛性が低い部材で構成されており、
   上記中央振動部が、光透過性を有する部材で構成されており、
   上記ボイスコイルの上記ダイアフラムに対する固定が、上記中央振動部と上記環状振動部との接合部から内周側に離れた位置において、該ボイスコイルの上端面と上記ダイアフラムの下面とを光硬化型接着剤を用いて接着することにより行われており、
   上記中央振動部と上記環状振動部との接合位置が、上記ボイスコイルと上記ダイアフラムとの固定位置よりも上方に変位した位置に設定されている、ことを特徴とする電気音響変換器。
2. 上記中央振動部が硬質樹脂部材で構成されるとともに、上記環状振動部が軟質樹脂部材で構成されている、ことを特徴とする請求項１記載の電気音響変換器。
3. 上記環状振動部が、光透過性を有する部材で構成されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の電気音響変換器。

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