JP4652882B2 - 薄型スピーカ - Google Patents

Description

本発明は、異音発生が少なく、音圧の大きな薄型スピーカに関する。

図２０に従来の薄型スピーカの一例を示す。このスピーカは、ヨーク５０上に複数の棒状磁石５２が並列に配置され、これら棒状磁石５２の磁極面に対して平行に振動膜５４が配置され、棒状磁石５２より発生する磁界に直交する方向に電流が流せるように、振動膜５４上の棒状磁石５２に対向する位置に複数のコイル５６が配置されている。そして、これらコイル５６の各々に交流電流を流すことにより、コイル５６にはコイル５６に平行な磁界との間でフレミングの左手の法則に従った力が発生する。その結果、振動膜５４が膜面に直交する方向に振動し、電気信号が音響信号に変換される。

しかし、上記の薄型スピーカでは、棒状磁石に対向したコイルが細長い長方形の形状であり、かつ、棒状磁石の磁極面内に対向した位置にコイルの大部分が配置されていることなどから、振動膜面のコイルに直交する磁界の影響で振動膜面に沿った方向の力が発生して振動膜がよじれ雑音を発生したり、スピーカ形状やコイルのインピーダンスを設計する際の自由度が小さい等の問題点があった。

また、図２０のスピーカの問題点に対して改良を施したものとして、特許文献１に示した図２１の構成の薄型スピーカが提唱されている。この構成のスピーカでは、平面状のヨーク６０に、隣り合う磁極面が互いに異なるように複数個の磁石６２が振動膜６４に平行に配置されており、磁石６２の磁極面に対向した位置に、磁極面の外縁に対応する部位付近に渦巻きの内周が位置するように複数の渦巻き状コイル６６が平面状に配置されている。そして、第１のコイルの第２のコイルに隣接した部分、および前記第２のコイルの前記第１のコイルに隣接した部分に、同じ方向の電流が流れる構成となっている。図中６８はダンパを示す。

上述の構成とすることにより、コイルが振動膜を直交する磁界から受ける力が減少し、雑音の発生が減少するとともに、振動膜面に平行な磁界と直交するコイルの面積が増加して音響変換効率が向上し、スピーカ全体の形状設計の自由度についても図２０のスピーカより向上する。

しかしながら、前述したスピーカはいずれも以下に述べる問題点を有する。すなわち、平面状ヨークの一方の面に複数の磁石が配置され、隣接する磁石の極性は互いに異なっており、かつ磁極面がヨークに対して平行であるため、図２２に示すように水平方向の漏れ磁束をフレミングの駆動力として利用している。従って、振動膜が振動するに従って、磁極面に対して平行に配置された振動膜は磁極面との距離が変化し、振動膜が受ける水平磁束が大きく変化する。さらに、振動膜に形成された渦巻き状のコイルも磁極面と平行な位置関係にあり、磁束の強い磁極面に近づけば駆動力は大きくなるが、fo近傍では振幅が大きくなり、振動膜と磁石がぶつかり異音が発生しやすくなる。また、振動膜と磁石とのぶつかりによって大入力に耐えられなかったり、振幅が大きくなる低音再生に限界が生じるという問題点がある。

図２３は上記を説明するための、図２２に示す磁石配列とコイル配列に対する静磁場解析の１例である。図２３では振動膜の片面（下面）にコイルが配置された事例を示したが、振動膜の両面にコイルが配置された場合も同様である。さらに、コイルの断面は丸形で表示したが、コイル断面が四角形でも良い。ベクトルの長さは磁束の強さを現している。図２２のモデルでは、水平方向の磁束が駆動力に寄与するが、水平磁束の最も強い領域は磁極面（磁石の上面）の外縁の近傍にある。磁石の中心付近は垂直方向の磁束が主成分となり、水平磁束の成分は磁極面の外縁に近づくにつれて大きくなる。そして音圧を一層高めるためには、磁極面に近い領域にコイルを配置して磁束密度を高くし、駆動力を増加させる必要がある。ところが、コイルを磁極面に近づけると、振動膜と磁石がぶつかり易くなるために構造上の限界があり、大きな音圧を得ることが困難になる。特に、再生帯域が低くなるに従って振幅が大きくなるため、低音再生に限界が生じる。

一方、特許文献２には、図２４、図２５および図２６に示すように、突出形成された複数の振動素子４ａを併設して形成された薄膜体よりなる平面駆動型スピーカの振動膜４の前記各振動素子４ａ外側面にボイスコイル５を一方側の振動素子４ａから順次所望巻数直列に巻回保持されるボイスコイル５の巻構成において、隣接する各振動素子４ａに巻回されるボイスコイル５の巻回位置を適宜に変化させ、各振動素子４ａ間の溝内で一列に巻回配備することを特徴とする、平面駆動型スピーカのボイスコイル巻構成、が開示されている。

図２４に示す磁石とボイスコイル配列であれば、水平磁束の大きな領域を使用することが可能となり、図２３の磁石とボイスコイル配列よりも音圧や低音再生に有利となる。しかしながら、振動膜４から垂直に突出された振動素子４ａの外側面の溝４ｂにボイスコイル５が１列に多層巻回配備されるため、振動膜４の構造が複雑となり、振動素子４ａの巻回部外形と略同一の形状物を用いてボイスコイルの巻き付け工程、分離工程および装填接着工程を行う必要があるなど、製造工程が複雑で、量産に適さないものであった。さらに、振動素子４ａが振動膜４から垂直に突出しているため、図２７に示すように垂直方向の振動の他に、ボイスコイルに横方向の振動（ビビリ）が発生して音質が劣るという問題がある。

特許第３１５９７１４号公報 特公平０４−００５３１９号公報

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、振動膜の形状設計やインピーダンス設計の自由度が高く、振動膜のインピーダンスばらつきの少ない振動膜を用い、高い音圧と異音発生のない高音質を確保しかつ、量産性を両立させた薄型スピーカを提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、平坦部を有するヨーク上に、複数個の同一寸法の磁石を所定の距離を隔て、かつ隣り合う磁石の磁極面が互いに逆になるように格子状に配置するとともに、前記磁石の磁極面から所定の距離を保ち、かつ磁極面に各々対応した箇所に渦巻き状のコイルを配置した粘着剤あるいは接着剤を有する熱可塑性樹脂を基材とする振動膜により構成された薄型スピーカにおいて、前記磁石の磁極面の外縁部に相当する箇所の前記振動膜に成型した凸部の近傍に、あらかじめ絶縁被覆された線状導体をヨークに対して非平面の３次元形状のコイル状に布線して渦巻き状のコイルを形成したもので、さらに前記振動膜は、熱可塑性樹脂のガラス点移転温度以上、かつ、融点以下の温度範囲で、熱成型によって振動膜の凸部を形成すると同時に、振動膜の凸部と渦巻き状コイルの３次元形状を一体に振動膜の凸部外表面に形成し、前記渦巻状コイルに形成された絶縁被覆された線状導体が前記振動膜の前記粘着剤あるいは接着剤層を有する樹脂層と他の樹脂層の間に埋め込められていることを特徴とする。

成形する凸部の形状は四角すい状、台形状、Ｕ字状、断面は放物線形状などが好ましく、大きく振幅しても磁極面にぶつからない構成となっている。この結果、水平磁束の高い領域にボイスコイルを配置することが出来るので、大きな駆動力が得られ、薄型スピーカの音圧が高くなる。また、平面状の振動膜に比較して大きな振幅が可能となり、耐入力が大きくなり、さらに低域の再生も可能となる。さらに、振動膜の突起形成に対して、突起形成部品を必要としないので、振動膜の軽量化と音圧レベルの向上が可能となる。

請求項１に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜は、熱可塑性樹脂を基材とし、熱可塑性樹脂のガラス点移転温度以上、かつ、融点以下の温度範囲で、熱成型によって凸部を形成したことを特徴とする。さらに、具体的には、あらかじめ絶縁被覆された線状導体をヨークに対して非平面の３次元形状のコイル状に布線して渦巻き状のコイルを形成したもので、熱成型によって振動膜の凸部を形成すると同時に、振動膜の凸部と渦巻き状コイルの３次元形状を一体に振動膜の凸部外表面に形成し、前記渦巻状コイルに形成された線状導体が前記振動膜の前記粘着剤あるいは接着剤層を有する樹脂層と他の樹脂層の間に埋め込められているものである。上記のように振動膜に線状導体が埋め込まれることにより、磁石の磁極面の外縁部に相当する箇所の前記振動膜に成型した凸部外表面に３次元的に渦巻き状コイルを配置することが可能となり、高音圧と生産性の向上が図れるものである。

請求項１記載の薄型スピーカに用いる熱可塑性樹脂としては、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、アラミド等の耐熱性エンプラが好ましい。これは、ボイスコイルが振動膜面に直接接触し、音声電流のジュール熱が振動膜に直接伝わるためである。このような構成とすることにより、凸部を形成するための部材や接着剤などが不用となり、部品点数を増やして重量を増加させる必要がない。そのため、振動膜を軽量化することが出来るので音圧が高く、低域再生能力が向上した薄型スピーカの量産性が向上する。接着工程が不要となるので生産工程の簡素化が図れる。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜の凸部の近傍に配置された渦巻き状コイルの３次元形状は、振動膜の凸部形成、あるいは振動膜基材からなるエッジの形成、あるいは振動膜の剛性を高めるリブの形成と同じ熱成型によって成形したことを特徴とするものである。このように振動膜の凸部に配置された渦巻き状コイルの３次元形状の成形を、振動膜の凸部の成型、リブの成型及びスピーカのエッジの成型を同時に行うことで、製造プロセスの簡略化が図れ、生産性が向上する。振動膜の凸部形成あるいは振動膜基材からなるエッジとすることで、部品点数の削減が可能となり、量産性に優れる。振動膜の剛性を高めるリブと同時に熱成形とすることで、振動膜の重量増加を招かずに振動膜の剛性を上げることが可能となり、薄型スピーカの歪が低減するとともに、薄型スピーカの量産性に優れる。

請求項３記載の発明は、前記振動膜の凸部は、凸部の先端部分が振動膜側の底部より細く幅狭になっていることを特徴とする。

上記の構成とすることで振動膜の凸部が磁石とぶつかりにくくなり、異音の発生がなくなるとともに、振動膜の組立時の位置ずれによる磁石とのぶつかりを抑制できる効果がある。また、凸部の振動膜側の底部が先端部より広くなっていることから、振動時に横揺れ等に起因するびびりや異常振動が発生しなくなり、異音の発生が抑制できる。さらに、凸部の先端部分が振動膜側の底部より細く幅狭になっているため、熱成形時の金型形状の自由度が高まり、振動膜基材およびボイスコイルの擦り切れや切断が生じにくくなるという効果がある。

振動膜の凸部の形状には、断面形状が台形、略三角形、略半楕円（釣鐘形状）、半楕円、半円、略ガウス曲線形状（西洋式ベル形状）等がある。このうち、台形、略半楕円（釣鐘形状）、半楕円、略ガウス曲線形状（西洋式ベル形状）等は特に好適で、凸部の断面形状は磁石の高さや磁石間隔、振幅および振動膜基材の厚み等により最適形状を選択する。

請求項４記載の発明は、請求項１から３に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜は、少なくとも一方の面に粘接着層を有するシート状基材からなり、あらかじめ絶縁被覆された線状導体が前記粘着層面側の前記シート状基材に布線されていることを特徴とする。

上記の構成とすることにより、線状導体を布線する際に接着工程が不要であり、また、高音圧と生産性の両立が図れる。

請求項５記載の発明は、請求項４に記載の薄型スピーカにおいて、前記シート状基材の粘接着層は、シリコン系樹脂あるいはアクリル系樹脂からなり、前記粘着層面側の前記シート状基材にあらかじめ絶縁被覆された線状導体を布線したのち、線状導体を振動膜の凸部にエポキシ系樹脂で固着することを特徴とする。

上記のように、線状導体を振動膜の凸部にエポキシ系樹脂で固着するので、複雑な３次元形状に対する量産性を確保することができる。なお、エポキシ系樹脂は形状変更が容易な半硬化状態（Ｂステージ）で所定の形状に保った後、加熱硬化してもよい。

請求項６記載の発明は、請求項１から５に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜は、少なくとも振動膜の凸部に半硬化状態の熱硬化性樹脂により、あらかじめ絶縁被覆された線状導体をコイル状に固着することにより前記複数個の渦巻き状コイルを形成したものであることを特徴とする。

上記の構成とすることにより、高音圧と高信頼性の両立を図ることができる。
熱硬化性樹脂はポリイミドの前駆体であるポリアミック酸を加熱半硬化させた状態にコイルを配置した後、さらに高い温度で加熱して完全硬化させても良い。熱硬化性樹脂にはポリアミドイミド樹脂やエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂などが好適である。

請求項７記載の発明は、請求項１から６に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜の基材が樹脂発泡体であることを特徴とする。

上記の構成とすることにより、振動膜基材の軽量高剛性が実現でき、高音質、低歪の薄型スピーカが実現できる。

請求項８記載の発明は、請求項７に記載の薄型スピーカにおいて、前記樹脂発泡体の平均気泡径が５０μｍ以下であることを特徴とする。

上記の構成とすることで、厚みが１ｍｍ以下の薄型発泡体を均質に製造可能となる。樹脂フィルム基材と樹脂発泡体の単位面積当りの重量が同じ基材を振動膜に用いた場合、発泡体は発泡倍率に応じてみかけの密度が低下し、発泡体の厚みが増加する。基材の厚みが増加すると、板状（あるいは膜状）基材の曲げ剛性は厚みの３乗に比例するため、発泡体基材の振動膜はフィルム基材の振動膜に比べて振動膜の撓み振動が抑制でき、歪が押さえられる。特に振幅の大きな最低共振周波数fo近傍の２次歪と３次歪が大幅に抑制できる。さらに、平均気泡径が５０μｍ以下の微細発泡体は内部に無数の気泡が存在するため、基材の内部損失（tanδ）が向上し、周波数特性が平坦になって音質が向上する。特に中高音域の明瞭性が向上する。

請求項９記載の発明は、請求項７または８に記載の薄型スピーカにおいて、前記樹脂発泡体が、少なくとも１種以上の熱可塑性ポリエステル樹脂からなる樹脂発泡シートであることを特徴とする。

上記の構成とすることで、高音圧と量産性の両立が図れる。

請求項１０記載の発明は、請求項１から９に記載の薄型スピーカにおいて、前記線状導体が、その表面層に少なくとも１層の絶縁層を有する絶縁被覆導体であり、かつ、断面形状が円形、正方形、長方形、平板状の少なくともひとつ、であることを特徴とする。

上記の構成とすることで、コイルの占積率を自在に選択でき、狭い磁石間の空間でもコイル選択の範囲が向上し、音圧と異音が発生しにくい高信頼性の両立が確保できる。

請求項１１記載の発明は、請求項１から１０に記載の薄型スピーカにおいて、前記線状導体の直径が０．０２ｍｍ〜０．４ｍｍであることを特徴とする。

上記の構成とすることで、高範囲の音圧、再生帯域、サイズの薄型スピーカに対応可能となる。線状導体の直径が０．０２ｍｍ以下の場合は、線材の引張り強度が小さく、僅かな張力で断線が生じて高速での布線が困難となる。線状導体の直径が０．４ｍｍ以上のときは、線材が折れ曲がりにくくなり、精度の高いコイル形成が困難になったり、布線装置にコイルの装着が困難になる。したがって、線状導体の直径が０．０２ｍｍ〜０．４ｍｍである上記の範囲は布線コイルの量産性に優れる。

請求項１２記載の発明は、請求項１〜１１に記載の薄型スピーカにおいて、前記線状導体がリッツ線であることを特徴とする。

上記の構成のように線状導体にリッツ線を用いることで、導体断面積が大きくても線状導体が折れ曲がりやすくなり、布線が容易となってコイルの重量を増やすことができ、駆動力を増やすことができる。その結果として高音圧の薄型スピーカを形成することが可能である。リッツ線には公称断面積ｍｍ²（構成素線数／素線径ｍｍ）として、0.01(4／0.07)、0.02（5／0.07）、0.025（7／0.07）、0.03（8／0.07）、0.035（7／0.08）、0.04（8／0.08）、0.05（10／0.08）、0.10（20／0.08）など各種の断面積や素線数、素線径を選択でき設計の自由度が向上する。

請求項１３記載の発明は、請求項１〜１２に記載の薄型スピーカにおいて、前記線状導体の導体が銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅クラッドアルミニウム、銅クラッドアルミニウム合金、銅めっきアルミニウム、銅めっきアルミニウム合金のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする。

上記の構成とすることで、線状導体の導体材料として最適な線材を選択することができるので、音圧と生産性の両立を図ることができる。線状導体の材質に関して、銅からアルミニウムの組成比率を上げてコイルの軽量化を図ると、振動膜重量の軽量化が図れ、同じ磁気回路を使用しても薄型スピーカの音圧を向上させることが可能となる。さらに、線状導体と錦糸線あるいは端子とのはんだ接合時に、異種金属同士のはんだ接合を回避できるなど、はんだ材質選択の自由度を向上させることが出来、生産性を向上させることが可能となる。

請求項１４記載の発明は、請求項１〜１３に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜の基材は、線状導体が布線される側の面に粘着層を有する耐熱性フィルムあるいは粘着層を有する耐熱性樹脂の発泡体であることを特徴とする。

上記の構成とすることで、振動膜基材にコイルを直接布線することができ、量産性に優れる。そして、コイルを流れる電流のジュール熱が直接振動膜基材に伝導しても熱的に破壊されることがなく、高信頼性の薄型スピーカを形成できる。

耐熱性樹脂として、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、アラミド等のエンジニアリングプラスチックが好適である。

請求項１５記載の発明は、請求項１４に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜の基材の粘着層は、少なくともアクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂の１種からなり、絶縁被覆された線状導体を直接布線したことを特徴とする。

上記の構成とすることで、粘着層の柔軟性を確保しつつ耐熱性が向上し、上記熱成型時の歪を粘着層のすべりによって吸収し、振動板とコイルの一括成型が適用できるので量産性かつ高信頼性に優れる。

請求項１６記載の発明は、請求項１〜１５に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜に布線された線状導体と端子とを、フレキシブルワイヤー線（錦糸線、撚り線、編組線）を介してはんだ接合したことを特徴とする。

上記の構成とすることで、機械的・電気的接合に関して量産性かつ高信頼性が得られる。

請求項１７記載の発明は、請求項１〜１６に記載の薄型スピーカにおいて、前記振動膜に布線された線状導体とリード線（錦糸線、撚り線、編組線）をはんだ接続し、はんだ接続箇所を樹脂で被覆したことを特徴とする。

上記の構成とすることで、線状導体の金属（銅、アルミ）の腐食防止、防湿、絶縁信頼性が向上する。

本発明に係る薄型スピーカによれば、平坦部を有するヨーク上に、複数個の磁石を所定の距離を隔て、かつ隣り合う磁石の磁極面が互いに逆になるように配置するとともに、前記磁石の磁極面から所定の距離を保ち、かつ磁極面に各々対応した箇所にコイルを配置した振動膜により構成された薄型スピーカにおいて、磁石の磁極面の外縁部に相当する箇所の前記振動膜に成形した凸部の近傍に、線状導体をヨークに対して非平面のコイル状に布線したことを特徴とするので、磁束密度の高い領域にコイルを形成できるので音圧が高い。ボイスコイルはエッチングによる形成ではなく、線状導体を用いるのでインピーダンスのばらつきが少ない。

また、コイルが磁束密度の高い領域から磁束密度の低い領域にかけて振動膜が連続的に曲面を描いて形成されるのでボイスコイルのビビリが発生しにくく、かつ、振動膜と磁石とがぶつかりにくいために耐入力が大きい。また、大きな振幅が確保できるので、低音の再生帯域が広い。

本発明に係る薄型スピーカを分りやすく説明するために、まず従来モデルの図２２と磁極面と振動膜４の位置関係が同じ構成となる断面図を図１に示した。薄型スピーカの構造は図１のように、所定の距離を隔て、かつ、隣り合う磁石２の磁極面が互いに逆になるように配置された複数個の磁石２、磁石２の磁極面の外縁部に相当する部位にボイスコイル５を形成した振動膜４、磁石２を配置しヨークを兼ねるフレーム１、フレーム１には背圧を調整する放音孔３、振動膜４と磁極面の距離を振動可能な状態で一定に保つエッジ９とから構成されている。

ボイスコイル５はＮ極とＳ極が交互に配置された磁石２からの漏れ磁束を電流の流れの直角方向から受けて、フレミングの駆動力を発生し、振動膜４が振動膜の厚み方向に振動して音圧を発生する。また、ボイスコイル５は磁石２の磁極面の外縁部に相当する部位に、ボイスコイル５が受ける水平磁束密度ができるだけ多くなるように、渦巻き状に振動膜４の面に形成されている。

フレミングの駆動力は、ボイスコイル５を流れる電流やコイルの長さ、ボイスコイル５を直角に交差する磁束密度に比例して大きくなる。音圧を大きくするには、振動膜４と磁石２との距離（ギャップ）を小さくして磁束密度を上げればよいが、振動膜４と磁石２がぶつかって異音が発生しやすくなる。特に、最低共振周波数fo近傍の周波数では、振幅が大きくなってぶつかりが発生しやすくなり、ぶつかりを回避するために耐入力や低音再生帯域を制限せざるを得ないことがある。

本発明は薄型スピーカに関して、高い磁束を利用して音圧向上を図ることと、磁極面と振動膜４のぶつかりによる異音発生の抑制を両立させたものである。図２のように、磁石２の磁極面の外縁部に相当する部位に振動膜４に突起（凸部１０）を設け、凸部１０を形成した近傍にヨークに対して非平面のコイル状に布線されたボイスコイル５を設けることで、磁束密度の高い領域にボイスコイル５を配置する。そして、振動に伴って振幅が大きくなっても振動膜４と磁石２がぶつかりにくくするため、振動膜４に３次元に、すなわち、布線されるコイルがヨークに対して非平面的になるように凸部を形成することが特徴である。さらに、振動膜４に凸部１０を設けることによって、振動膜４の表面積が増加し、インピーダンスが同じであっても導体断面積の大きな線状導体を使用して、コイルの長さを図１の従来モデルより長くすることができ、フレミングの駆動力が増加して音圧が高くなる。

本発明により音圧が高くなる理由は２つある。第１の理由は、ボイスコイル５を振動膜４の凸部１０の近傍に配置し、磁極面に近い位置の水平磁束の高い領域に、振動膜４と磁石２がぶつからない状態で配置するためである。第２の理由は、水平磁束を補足するために水平に平らな振動膜４に配置した従来のコイルに比べて、本発明は所望の形状で３次元的に凸部１０を形成した部位にコイルを配置するため、振動膜４の表面積が大きくなり、長いコイルを配置することが出来るからである。フレミングの駆動力ＦはＦ＝（音声電流ｉ）×（磁束密度Ｂ）×（コイル長Ｌ）であるので、前記理由は独立した原因による。すなわち、第１の理由は磁束密度Ｂを大きくし、第２の理由はコイル長を長く設定するためである。さらに、振動膜４のコイル部分の表面積が大きくなると、音声電流から発生するジュール熱の放熱効率が上がり、耐入力を大きく設定できるという効果がある。以上を模式的に説明すると次のようになる。

説明の便宜上、従来のモデルについて図３を参照しながら説明する。これを従来モデル１とする。振動膜４に配置されたコイルと磁石２の位置関係に関して、図２０、図２１、図２２、図２３および図１は従来モデル１と同等であり、コイルの配置が振動膜４の片面あるいは両面にかかわらず、磁極面とコイル面が略平面で平行であることが共通点である。従来モデル１の問題点は、コイルの位置が磁極面から離れているために、コイルが受ける水平磁束密度は磁極面近傍に比べて低くなり、大きな駆動力が得られず、音圧が低い。音圧を高めようとして振動膜４と磁極面とのギャップを小さくすると、振動膜４と磁石２がぶつかって異音が発生しやすくなる。また、振幅が大きくなる低域の再生が困難になり、耐入力も大きく取ることが出来ないという問題がある。

そして、従来の図２４、図２５、図２６、および図２７に相当するモデルについて図４を参照しながら説明する。これを従来モデル２とする。従来モデル２では、コイルを振動膜４の振動方向に一列に巻き回したものであり、水平磁束密度の高い磁極面近傍にコイルを配置することが可能となり、従来モデル１より音圧が高くなる。しかしながら、上下一列に並んだコイルが上下方向に激しく振動するため、コイルの横揺れに起因する歪や異音が発生しやすくなるという問題がある。

従来モデル２を改良したモデルとして、従来モデル３がある。従来モデル３については図５を参照しながら説明する。すなわち、従来モデル３では振動膜４の振動方向と一致する方向をなすコイル保持部品にコイルを巻回したものであり、従来モデル１や２に比較して大きな駆動力を発生させることは可能である。しかし、追加のコイル保持部品１１の重量が増加して、効果的に音圧を上げることが出来ないという問題がある。さらに、振動膜４に垂直にコイル保持部品１１を形成するためには接着が一般的であるが、薄肉で軽量化を図ることが困難であり、コイルを低コストで形成することも困難である。

本発明は従来モデル１、２、３の問題点を解決したものである。本発明の基本的なモデルを本発明モデル１とし、図６（ａ）を参照しながら説明する。すなわち、本発明モデル１では、平坦部を有するヨーク上に、複数個の磁石２を所定の距離を隔て、かつ隣り合う磁石２の磁極面が互いに逆になるように配置されている。そして、磁極面の外縁部に対応した箇所にコイルを配置した振動膜４が、配置された磁石２の磁極面から所定の距離を保って配置されている。振動膜４には、磁石２の磁極面の外縁部に相当する箇所に凸部１０を成形し、その凸部１０の近傍に、線状導体をヨークに対して非平面のコイル状に布線している。

コイル状の布線には、例えば磁石配列が３列×５行（１５個）の場合、図１０（ｂ）のように全ての磁石の磁極面を構成する四角形の辺の近傍を渦巻き状にコイルを形成する場合と、図１０（ｃ）のように部分的に渦巻き状にコイルを形成しても良い。また、コイルは渦巻き状のループを形成しない、例えば、参考例として、階段形状やミアンダ（蛇行）形状（図１０（ｃ）の１部）のものを示す。階段形状やミアンダ（蛇行）形状（図１０（ｃ）の１部）ものは本発明には含まない。コイルの巻き方は、電流の流れる方向と水平磁界の方向が常に一定の関係を保っておけば、線状導体に発生するフレミングの駆動力の方向が一致して振動の打ち消し合いを回避できる。コイルに流れる電流の方向に関しては、特許文献１や特許文献２に公開されている。

本発明モデル１では、振動膜４の凸部１０を形成した近傍にコイルを配置したため、後で説明する図１１で示すように、水平磁束密度がより高い領域を使用することが可能となり、大きな駆動力を得るとともにコイル保持部品が不用であるため重量増加を招くことがなく、音圧が高くなる。また、振動膜４の凸部１０は先端が細くなっているため、コイルに上下方向の振動が加わっても横揺れ等による異音の発生が抑制される。凸部１０の形状を工夫することで、振動膜４と磁石２のぶつかりを回避して振幅を大きく取ることが可能になり、低音再生帯域を広げたり、耐入力を増加させたりすることが可能となる。さらに、凸部１０の形状は先端が細くなっているため、凸型・凹型の金型で振動膜４を挟み込んで熱成形で行うので量産性に優れるという効果がある。

一方、振動膜４の凸部１０を成形ではなく突起部品１１の接着等によって形成したものを比較モデルとして図６（ｂ）に示した。比較モデルであっても、図６（ａ）に示した本発明モデル１と発生するフレミングの駆動力は同等のものが得られるが、突起部品１１の重量や接着剤の重量が余分にかかるため、十分に音圧を上げることが出来ないという問題がある。

振動膜４の凸部１０形状として、図７に示したような半円あるいは半楕円形状のものを本発明モデル２として挙げることができる。図８（ａ）に示したような本発明モデル３は、凸部１０の先端が細くなっており、振動膜４の水平部分に近づくにつれて凸部１０の形状が広くなっているものであり、発明モデル１や２と同等の効果が得られる。振動膜４の凸部１０の形状は、振動膜４の厚みや、磁石２間の距離、コイル径、磁極面と振動膜４とのギャップ等によって、適時選択することができる。本発明モデル３は凸部１０の先端が細くなっているので、コイルの先端が磁極面の高さより下方に振幅した場合でも、コイルと磁石２がぶつかりにくいという特徴があり、水平方向の位置精度がラフになるという製造上のメリットを有する。

なお、図２のように、ボイスコイル５は振動膜４に突起（凸部１０）を設け、凸部１０を成形した近傍にヨークに対して非平面のコイル状に布線されたものからなっている。また、振動膜４は熱成形ができるように、熱可塑性を有する素材とするのが望ましい。振動膜４の基材として熱可塑性を有する素材とした場合、その基材は、絶縁ベースフィルムとなる。ボイスコイル５は、絶縁ベースフィルムの片面（図２において、凸部１０の山部又は谷部）だけでなく、両面（図２において、凸部１０の山部と谷部の両方）に形成してもよい。

さらに、ボイスコイル５は、振動膜４の凸部１０の底部や振動膜４の平坦部分の一部に配線されていても良い。
本発明モデル４は、図８（ｂ）に示すように振動膜４の凸部のみに渦巻き状のコイルが形成されている。このモデルは、水平磁束密度が最も高い磁石２の上面の高さ近傍にコイルを配置することが出来る。ただし、隣接する磁石２の間隔が広くなり過ぎると、磁束密度の低下を招く。図８（ｃ）は磁石２の上面にプレート２１を配置したもので、磁束の分布を調節することが出来る。

振動膜４の剛性を確保する目的で、図８（ｄ）に示すように、ボイスコイル５が配置されていない平坦部分にリブ４１を設けたり、平坦部分をなくして緩やかな曲面を形成しても良い。さらに、リブの形状を変化させたり、振動膜の平坦部分に緩やかな曲面を設けることで、振動膜のスチフネスをコントロールすることが可能となり、振動膜の重量を増加させることなくｆoをコントロールすることが出来る。さらに、熱可塑性樹脂を基材とした振動膜４の熱成形によって、エッジ９を振動膜基材と一体化させたフィクスドエッジ（図８（ｄ）の９）にすることも可能である。このように、エッジ９やリブ４１を３次元コイルと一体成形すれば、量産性が飛躍的に向上する。

図８（ｅ）は振動膜の外周にリブ４１を設けた一例である。振動膜の剛性は、振動膜を構成するシート基材１２や押さえフィルム１３の材料物性、特にヤング率や材料の厚みによって大きく影響を受ける。振動膜を構成するシート基材１２や押さえフィルム１３の厚みが過剰に薄いと、振動膜の剛性が不足してfo近傍で歪が大きくなることがあるが、このような場合は、振動膜の外周部や平坦部にリブ４１を設けることにより、振動膜の重量を増加させることなく振動膜の剛性を高めることが可能になる。このように、コイルの３次元化とともに、振動膜の一体熱成形により、リブ４１の位置や形状を適時選択することで音圧低下を招くことなく、foをコントロールしたり、歪を低下させることが出来る。

図１５〜１７の（ａ）、（ｂ）は、振動膜に布線された線状導体と端子とを電気的に接合するリード線の固定方法を示している。リード線は振動に対して断線しないように、錦糸線、撚り線あるいは編組線を用い、材料は銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅クラッドアルミニウム、銅クラッドアルミニウム合金、銅めっきアルミニウム、銅めっきアルミニウム合金などを用いる。

線状導体よりなるボイスコイル５はリード線（主に錦糸線１７）と、はんだ１９接合し、接合部全体を接着剤等の樹脂１８で完全に被覆することで、金属（銅、アルミ）の腐食防止や絶縁信頼性を確保することが出来る。また、はんだ１９接合部を樹脂１８で被覆することで、振動の影響を緩和し、金属疲労による断線を防止する効果がある。

図１５（ａ）はボイスコイル５と錦糸線１７の突合せによる重なり部分をはんだ１９で接合し、はんだ接合部全体を樹脂１８で被覆した状態の上面図であり、図１５（ｂ）は、振動膜４を含めた断面図を示している。図１６（ａ）は、はんだ１９接合の作業性や信頼性を上げるために、銅箔２０を用いてはんだ接合させた場合の上面図であり、図１６（ｂ）はその断面図である。さらに、図１７（ａ）は、ボイスコイル５を錦糸線１７に絡げて、絡げ部分をはんだ１９接合した状態の断面図である。はんだ１９接合部は接着剤等の樹脂１８で部分的に被覆する代わりに、振動膜を構成する押さえフィルム１３や粘接着剤１６でシート基材１２との間に埋めこんでも良い。

図１７（ｂ）は、はんだ１９接合部分と振動膜全体の位置関係を示した上面図であり、ボイスコイル５と錦糸線１７のはんだ接合の作業性を確保するために生じたボイスコイル５の余長処理として、ボイスコイル５にループ２２を形成させた一例である。図１０（ｂ）の振動膜の上面図は、図１６（ａ）と図１６（ｂ）に示したような銅箔２０を用いてはんだ接合させた場合の一例である。

（実施例１）
厚み０．８ｍｍの軟鉄（ＳＰＣＣ）よりなる平坦なヨーク上に横７ｍｍ×縦７ｍｍ×厚さ２．５ｍｍのネオジウム磁石２を２列×４行（８個）に配置し、磁石２に対向する位置に振動膜４を配置して薄型スピーカを作成した（図２参照）。薄型スピーカの外形サイズは、４０ｍｍ×７８ｍｍ×厚み８ｍｍとし、フレーム１とヨークは軟鉄のプレス成型によって一体加工し、ヨーク上の磁石２と磁石２との間にはφ４ｍｍの放音孔３を設けた。

振動膜４は、耐熱性のある厚み２５μｍのＰＥＮフィルム（帝人デュポン製、Ｑ８３−２５）をシート基材１２とし、その表面にシリコン系樹脂からなる粘着剤（ダウコーニングアジア製ＤＫＱ９−９００１）を塗布し、この粘着剤が塗布された側のシート基材１２の面に銅クラッドアルミ線を線状導体としてコイル状に布線した。

線状導体を布線する場合は、特開２００１−１２６９４２号公報に開示されている布線装置を用いる。そして、上記装置により、線状導体をシート基材１２に布線して２次元の渦巻状のボイスコイル５のコイルパターンを形成する（図９（ａ）参照）。布線に使用した線状導体は、導体径０．１９ｍｍの銅クラッドアルミ線からなる心線をポリウレタン樹脂の絶縁体で被覆した直径０．２１ｍｍの断面形状が円形をなす線材を用いた。振動膜基材はシリコン粘着剤を塗布した粘着剤付の耐熱発泡体を振動膜基材とした。耐熱発泡体はＰＥＮシートを、平均気泡径が１０μｍ以下で、２倍発泡（古河電気工業製、超微細発泡シート）させた厚み０．２ｍｍのＰＥＮ発泡体を用いた。図１２に独立気泡より構成される、ＰＥＮ発泡体の断面写真を示す。振動膜は粘着剤付発泡体よりなる振動膜基材に、あらかじめ線状導体を布線したＰＥＮフィルムよりなるシート基材のシリコン粘着剤面を貼り合せる形で、真空熱圧着により積層して作製した。振動膜の製法として、上記はＰＥＮフィルム基材に線状導体を布線する方法を示したが、シリコン粘着剤付のＰＥＮ発泡体に線状導体を布線（図９（ａ）参照)して、シリコン粘着剤付のＰＥＮフィルムを貼り合せ、真空プレスで脱気密着させて作製しても良い（図９（ｂ）参照）。

ここで、コイルパターンが形成されたシート基材１２の平面図を図１０に示した。図１０（ａ）では、複数個形成されたコイルのうち、各コイルは渦巻き状をなしている。渦巻きの巻き数は、線状導体の導体断面積やインピーダンス、振動膜面積やコイル数によって最適数を選ぶことが出来る。そして、蛇行した線状導体によって、各コイル同士が導通している。図１０（ａ）では、一部のコイル間をつなぐ蛇行した線状導体の位置（例えば図１０（ａ）におけるｂ、ｃ、およびｅ、ｆがコイルの中央部を通過しているが、これは各コイルにおける電流の流れる方向を矢印で分りやすく表現するためであり、実際は該当する渦巻きに隣接して布線されている。図１に相当する比較例１のユニットは、ボイスコイルを配置した平面状の振動膜を発泡ウレタン（ブリジストン製ＤＺ−Ｘ）製のロールエッジ（図１の符号９）にて、磁石（図１の符号２）であるネオジウム磁石（ＮＥＯＭＡＸ製）と所定のギャップを確保して、接着剤にてフレーム（図２の符号１）に貼り合せて組立てた。

次に、実施例の凸部を有する振動膜（図２の符号１０）の製法について説明する。上記の構成の振動膜を模式的に表示すると図１３のように、ボイスコイル５となる線状導体がそれぞれ厚み５０μｍのシリコン粘接着剤１６を有するＰＥＮフィルムとＰＥＮ発泡体に挟みこまれる状態で、積層される。線状導体を布線する粘着剤付のシート基材１２はＰＥＮフィルムとＰＥＮ発泡体のどちらか一方で良く、真空プレスで脱気密着させると、ＰＥＮフィルムあるいはＰＥＮ発泡体に布線した場合もともに図１４に示すように密着性が確保できる。振動膜に凸部を形成する条件は、熱可塑性樹脂であるＰＥＮのガラス転位点温度（Ｔg＝１１６℃）以上、融点（ｍｐ＝２６６〜２７３℃）以下である金型１４の温度が２００℃、５秒で行った（図９（ｃ））。

このようにして振動膜４には、突起（凸部１０）が上記熱成形により形成され（図９（ｄ））、凸部１０を形成した近傍にヨークに対して非平面のコイル状に布線されたボイスコイル５が設けられる。凸部の最大高さは１．５ｍｍとして、図２の１０に記載の振動膜を作製し、発泡ウレタン製のロールエッジを使用して実施例のユニットを作成した。コイル上に布線した線状導体は図１１に示すように、コイルを流れる電流と水平磁束密度が最大限直交する磁石の磁極面の外縁部に相当する箇所に配置した。コイルの巻き数は、線状導体の断面積やインピーダンス、振動膜面積、コイル数、コイル重量および振幅と関係が深い再生帯域などに依存するため、渦巻き状のコイルの内周部は、磁石上面の周縁部から内側を含む部分の対向する位置に配置しても良い。

ここで、振動膜４に布線された１本の線状導体（ボイスコイル５）の両端がフレキシブルワイヤー線（本実施例では錦糸線１７）に半田接合されている。そして、半田接合した箇所が絶縁と防湿の目的からなる樹脂１８（接着剤ＤＢ１６００Ｂ）で被覆されている（図１５参照）。以下の実施例も本実施例１と同様に、線状導体の両端を錦糸線と半田接合し、半田接合した箇所を樹脂で完全に被覆する。

音圧周波数特性の測定はユニットをＪＩＳ Ｃ ５５３２に規定の標準バッフルに装着して、エタニ電機(株)製のＡＳＡ‐２システムを用いて、２０Ｈｚ〜２０ｋＨｚの範囲で測定した。その結果を図１８（ａ）に示す。全周波数にわたって平坦な周波数特性が得られたが、実施例は比較例に比べて平均音圧が約６ｄＢ増加した。実施例１ａと比較例１ａの振動膜面積や振動膜重量は同じであり、また、同じ磁石配置および個数（２×４配列）の磁気回路を用いているため、実施例１ａの音圧が大きくなったのは図２に示すように、振動膜の凸部にボイスコイルを配置したために実施例１ａの水平磁束密度が比較例１ａのそれより大きくなり、駆動力が増加したためである。

（実施例２）
布線する基材として実施例１と同じシリコン粘着剤を用い、ＰＥＮフィルム（押さえフィルム１３）に布線した場合とＰＥＮ発泡体基材（シート基材１２）に布線した場合について、コイルとの複合体を各種の方法で熱成形（図９（ｃ）参照）した。熱成形の手段には真空成形法、圧空成形法、マッチフォーミング法があり、それぞれ標準的な条件で行ったところ、音圧周波数特性は布線する基材の条件や熱成形の手段にかかわらず、実施例１に記載の実施例１ａと同様の結果が得られた。

真空成形法にはストレート成形、ドレープ法、プラグアシスト法、プラグアシストリバースドロー法、エアスリップ法がある。圧空成形法には真空・圧空法と圧空成形法がある。また、マッチフォーミング法には金型加熱冷却法、フィルム加熱（プレヒート）法の各種派生した方式がある。いずれの方法においても、熱可塑性樹脂のガラス転位点温度以上、かつ、融点以下の温度で金型を使って振動膜のボイスコイル部を凸部に成型すれば音圧上昇の効果が得られる。

（参考例１）
厚み０．５ｍｍのＰＥＮ発泡体（シート基材１２）に厚み５０μｍのアクリル粘着剤（東洋インキ製造(株)、ダブルフェースＲ３９０）を貼り合せた後、離型紙を貼り合せた状態で実施例１の真空プレス条件で（図１９（ａ））の形状の凸部１０を形成した。図１９（ｂ）の凸部１０が形成された状態で離型紙を剥がし、アクリル粘着剤が図１９（ｃ）の状態で表向き（下向き）になるようにオス金型に固定した。一方、厚み２５μｍのＰＥＮフィルム（シート１５）に前記アクリル粘着剤を貼り合せ、実施例１と同じ銅クラッドアルミ線を用いて２×４配列のボイスコイル５を布線した。ボイスコイル５を形成したＰＥＮフィルムのアクリル粘着剤の面が上面になるように、図１９（ｃ）のメス金型に固定した。図１９（ｃ）のように、布線されたボイスコイルをＰＥＮ発泡体の突起部に対向させて、金型温度１３０℃で真空プレスにより脱気圧着させて振動膜（図１９（ｄ））を製作した。

参考例１の振動膜（図１９（ｄ））は実施例１の振動膜（図９（ｄ））と外形サイズは同じで、粘着剤がシリコンとアクリルの違いのみで厚みが同じであるので、振動膜の総重量はほぼ同じである。実施例３のアクリル粘着剤で密着させた振動膜を用いてユニットを組立てた。実施例３のユニットを、実施例１に記載の条件で音圧周波数特性を測定したところ、実施例１とほとんど同じ音圧周波数特性が得られ、実施例１に記載の従来例より平均音圧が約６ｄＢ高かった。

参考例１の粘着剤の選択に関して、通常は一般的なアクリル粘着剤を用い、高耐入力が要求される場合は熱安定性の高いシリコン粘着剤を選択すれば良い。シリコン粘着剤は前記ダウコーニングアジア製ＤＫＱ９−９００１のほかにさらに耐熱性を確保するには、例えば、東レ・ダウコーニング・シリコーン製のＳＤ4560やＳＤ4580を選択すると、ボイスコイル温度が１４０℃から１８０℃等の高温になる場合にも安定した粘着力を確保できる。

（参考例２）
振動膜の突起形成に関して、高さ１．２ｍｍの突起部品を作製し、接着剤にて厚み０．５ｍｍのＰＥＮ発泡体基材に貼り合せた。図５に記載の長方形と図６（ｂ）に記載の台形の突起部品（参考例２（ｂ））を、厚み１．２ｍｍのガラスエポキシ基板から井桁形状にそれぞれ切り出して作製した。ボイスコイルの貼り合せは、実施例２に記載の条件で行い、実施例１と同様にユニットを作製して音圧周波数特性を測定した。その結果、図５のモデル（参考例２（ａ））および図６（ｂ）のモデル（参考例２（ｂ））は実施例１の比較例とほとんど同じ周波数特性を示し、音圧の上昇は確認できなかった。振動膜に関して、図５のモデル（参考例２（ａ））および図６（ｂ）のモデル（参考例２（ｂ））は、図９（ｄ）や参考例１の図１９（ｄ）のモデルより振動膜の重量が突起部品と接着剤の分だけ増加し、振動膜の重量がほぼ２倍になっていた。

（参考例３）
参考例２で使用した突起形状の材質をガラスエポキシ基板から、ＰＥＮ発泡体とポリプロピレン（ＰＰ）発泡体（古河電気工業製、エフセル）に切替えて軽量化を図り、形状サイズは同一に製作して評価を行った。ボイスコイルの貼り合せは、実施例２に記載の条件で行い、実施例１と同様にユニットを作製して音圧周波数特性を測定した。その結果、全周波数帯域で本願実施例１とほとんど同じパターンの周波数特性を示したが、平均音圧が本願実施例１より約４ｄＢ低く、実施例１の比較例より約２ｄＢ高い結果が得られた。これは、ＰＥＮ発泡体とＰＰ発泡体で作製した突起部品はともに、ガラスエポキシ基板で作製した突起部品に比べて重量が約１／４と軽くなったために、ガラスエポキシ基板の突起部品を使用した薄型スピーカユニットの音圧より約２ｄＢ高くなったものである。このように突起部品を使用する場合は、たとえ発泡体を使用して部品の軽量化を図ったとしても、突起部品を振動膜に固定する際に使用する接着剤の重量も無視できないため音圧の向上は限定的である。

さらに、耐入力試験で１５Ｗを入力したところ、ＰＥＮ発泡体の突起部品は異常が見られなかったが、ＰＰ発泡体の突起部品を用いた振動膜は変形が発生した。変形が生じた突起部分の断面を顕微鏡で観察したところ、ＰＰ発泡体の一部が溶けて発泡体の気泡がつぶれていることが分った。ＰＰ発泡体の変わりにポリエチレン（ＰＥ）発泡体（古河電気工業製、フォームエース）を使用して確認したところ、ＰＰ発泡体と同様に１５Ｗの耐入力試験で異常が発生した。突起部品にはボイスコイルに電流が流れる場合に生じるジュール熱が直接伝わるため、ＰＰやＰＥの耐熱レベルでは耐えられないことが分った。

振動膜基材についてもボイスコイルからのジュール熱が直接伝わるため、振動膜基材の材質についても実験で確認した。各種の樹脂を用いて振動膜基材の試作を行った。その結果、振動膜基材はフィルムや発泡体の形状に関わらず、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、アラミド、エポキシ樹脂等の耐熱性エンジニアリングプラスチックを使用すれば、熱による変形や溶解が避けられることを確認した。ただし、ＰＩやエポキシ樹脂は加熱により硬化させるので、熱成形で所定の形状に成形するときには、半硬化状態（Ｂステージ）のフィルム状樹脂基材を用いる。当然ながら、基材の耐熱性は基本的に樹脂素材自身の物性に依存し、フィルムや発泡体の他、不職布や布のように形態が変わっても振動膜基材は耐熱性能の優れる素材が好ましく、耐熱性能が高いほど耐入力が高くなる傾向がある。

（実施例３）
実施例１のプロセスで、突起の形状を図７の略楕円形状と、図８（ａ）の逆ガウス分布形状に変化させてユニットを作製した。音圧周波数特性は実施例１に記載の条件で測定した。その結果、振動膜の突起形状が略楕円形状（図７）の実施例と逆ガウス分布形状（図８（ａ））の実施例の音圧周波数特性は上記実施例１の実施例（図９（ｄ）、図６（ａ））とほぼ同じ結果を示し、比較例１に比べて平均音圧が約６ｄＢ高かった。振動膜の突起の形状に関して、先端部分が振動膜近傍の底部より細くなっていれば磁石とのぶつかりが回避でき、ユニット組立て時の位置ずれ公差に対しても設計上の自由度が高まる。また、振動膜の突起形状の側面に先端部が細くなるような傾斜を設けることで、熱成形時の振動膜基材やボイスコイルにかかる寸法変化率を抑制でき、ボイスコイルの擦れや切断が回避できる。

（実施例４）
振動膜の凸部形状に関して、各種の形状とそれを用いた薄型スピーカの音圧および、１５Ｗ入力におけるサイン波スイープ信号による異音発生頻度を調べた。平均音圧は５００Ｈｚ、６００Ｈｚ、８００Ｈｚおよび１ｋＨｚにおける１Ｗ／１ｍの平均値で算出した。スイープ試験はオンソク製スピーカ試験用発信器ＯＧ−４２３を用いた。薄型スピーカは実施例１と同サイズのユニットを各１０個作製した。

以上の実施例１〜４、参考例１〜３の結果をまとめたものを以下の表１に示した。

以上の表１の結果、１の突起なしは従来品の比較例で、実験結果の中で音圧７３と最も低い。２の長方形は、振動膜の熱成型時に深絞り加工となり、振動膜の引裂きや断線が発生して量産性に問題がある。さらに、凸部の先端が幅広いので、磁石とのぶつかりが発生して半数のユニットに異音が生じた。３の台形は、音圧は従来品より６ｄＢ高く、異音の発生や量産性に問題はなかった。４の逆台形は、凸部先端が広がっているのでオス・メス金型による熱成型加工が出来なかった。５の三角形は水平磁束密度の高い凸部先端部に配置できるボイスコイル巻数が少ないために、台形に比べて音圧が３ｄＢ低下した。また、凸部先端は振動膜が破損しやすいので丸みをつける必要があった。６の略半楕円は、音圧は従来品より６ｄＢ高く、異音の発生や量産性に問題はなかった。７の半円は、突起部の高さを確保すると略半楕円に比べて、低部が過剰に広がり音圧は略半楕円に比べて１ｄＢ低下し、しかも磁石とのぶつかりによって異音が発生した。磁石間の距離は必要以上に広げると水平磁束密度が低下するので、７の半円は６の略半楕円より明らかに不利であることが分った。８の逆ガウス曲線形状は６の略半楕円に近く、結果は従来品より６ｄＢ高く、異音の発生や量産性に問題なかった。８の逆ガウス曲線形状と６の略半楕円の違いは、凸部低部における金型のクリアランスの設定が異なるのみであった。

以上の結果より、振動膜の凸部の形状は台形、略半楕円、逆ガウス曲線形状が好適なことが判明した。これらの本願発明実施例の形状は、逆釣鐘形状などと同じく、凸部の先端が底部より細くなった形状である必要がある。

（実施例５）
厚み１ｍｍの軟鉄（ＳＰＣＣ）よりなる平坦なヨーク上に横７ｍｍ×縦７ｍｍ×厚さ２．５ｍｍのネオジウム磁石を３列×５行（１５個）に配置し、磁石２に対向する位置に振動膜４を配置して薄型スピーカを作成した（断面図は図２参照）。薄型スピーカの外形サイズは、５０ｍｍ×９０ｍｍ×厚み８ｍｍとし、フレーム１とヨークは軟鉄のプレス成型によって一体加工し、ヨーク上の磁石と磁石との間にはφ４ｍｍの放音孔３を設けた。

振動膜４は、耐熱性のある厚み２５μｍのＬＣＰフィルム（クラレ製、ＣＴ−Ｘ１００）をシート基材１２とし、その表面にシリコン系樹脂からなる厚み５０μｍの粘着剤（東方産業製Ｓ-９０１９）シートを貼り合せ、この粘着剤シート基材１２の面にアルミ線（東京特殊電線製、２ＵＥＡＬＷ）を線状導体としてコイル状に布線した（図９（ａ）参照）。

線状導体を布線する場合は、特開２００１−１２６９４２号公報に開示されている布線装置を用いた。そして、上記装置により、シート基材１２に線状導体を布線して２次元の渦巻状のコイルパターンからなるボイスコイル５を形成した（図９（ａ）参照）。布線に使用した線状導体は、導体径０．１９ｍｍのアルミ線からなる心線をポリウレタン樹脂の絶縁体で被覆した直径０．２１ｍｍの断面形状が円形をなす線材を用いた。振動膜基材はシリコン粘着剤シートを貼り合せた粘着剤付の耐熱発泡体を振動膜基材とした。耐熱発泡体はＰＥＮシートを平均気泡径３μｍとし、４倍発泡（古河電気工業製、超微細発泡シート）させた厚み０．５ｍｍのＰＥＮ発泡体を用いた。ユニットのインピーダンスは４Ωとした。

比較例５−１のユニット（断面は図１の構成と同じ）は実施例１に記載のＰＥＮフィルムがＬＣＰフィルムに代わったのみで、同様の方法で組立てた。
実施例５−１の振動膜の製法は以下の通りである。シリコン粘着剤付きのＬＣＰフィルムに線状導体を布線し、同じシリコン粘着剤付きのＰＥＮ発泡体を、シリコン粘着面を貼り合せるように積層させて、図９（ｃ）の構成で一括して熱成形した。成形条件は熱可塑性樹脂であるＰＥＮのガラス転位点温度（Ｔg＝１１６℃）以上、融点（ｍｐ＝２６６〜２７３℃）以下である１２０℃、５秒で行った。
音圧測定は実施例１に記載の条件で行い、図１８（ｂ）に比較例５‐１（振動膜は図３に記載の平坦な形状）と実施例５−１（振動膜は図９（ｄ））を比較した。その結果、ほぼ全周波数帯域にわたって平坦な音圧周波数特性が得られ、実施例５−１の平均音圧は、比較例５‐１より６ｄＢ大きかった。

次に１００μＦのバイポーラコンデンサを薄型スピーカに直列に接続し、６時間毎にＪＩＳ信号の入力電圧を上昇させて、薄型スピーカが破壊するまで入力電圧を上昇させるという耐入力試験を各Ｎ＝３で行った。バイポーラコンデンサを使用するのは、大入力により約２００Ｈｚのfo（最低共振周波数）近傍で振動膜と磁石がぶつかりやすくなるので、入力信号の低域をカットするためである。その結果、平面の振動膜を有する図１（振動膜は図３）の構成の比較例５は、平均４５Ｗの入力でＰＥＮ発泡体の気泡がつぶれ、振動膜が破壊した。この時のボイスコイルの最大温度は、スピーカボイスコイル温度計（オンソク）ＯＭＴ−２０５で測定した結果２１０℃となっていた。一方、振動膜の凸部近傍にコイルを非平面に形成した図２の構成の実施例５−１は、平均５３Ｗの入力でＰＥＮ発泡体の気泡がつぶれ、振動膜が破壊した。この時のボイスコイルの最大温度は比較例５‐１と同じほぼ２１０℃であった。このように、振動膜に突起を有する実施例５−１は、平面の振動膜より表面積が増加して放熱効率が向上し、耐入力が上がった。

また、シリコン粘着剤シートを貼り合せた粘着剤付のＰＥＮ発泡体に線状導体を直接布線しボイスコイル５を形成した後、粘着剤シート面を重ねる形でＬＣＰフィルム（押さえフィルム１３）を図９（ｂ）のように積層させた。その後、図９（ｃ）の構成で一括成型して実施例５−２の振動膜を作製した。上記と同様の方法でユニット組立を行い、上記に記載の音圧測定および耐入力試験を行った。その結果、実施例５−２は実施例５−１とほぼ同じ音圧を示し、比較例５‐１に比較して平均音圧が６ｄＢ上昇した。さらに、耐入力試験も実施例５−１と同様に、平均５３Ｗの入力でＰＥＮ発泡体の気泡がつぶれ、振動膜が破壊した。この時のボイスコイルの最大温度は比較例５‐１と同じほぼ２１０℃であった。このように、振動膜に突起を有する実施例５−２は、平面の振動膜より表面積が増加して放熱効率が向上し、耐入力が上がった。

以上のように、線状導体を布線する振動膜基材は、ＰＥＮやＬＣＰのように樹脂材料が異なるフィルムでも発泡体でもどちらでも同じ結果が得られ、量産工程の自由度が高いことが確認できた。さらに、振動膜の成形条件は厚みが厚くて剛性の高い、発泡体の成型条件に合わせれば良い。

再生帯域が５ｋＨｚ以上のツイーターの場合は、振動膜の振幅は小さくなり、耐熱樹脂よりなるフィルムとフィルムの間にボイスコイルを形成することで、エッジと一体化して成型することが出来る。ツイーターや携帯電話などの小型の薄型スピーカ向けに対しては、本願発明の方法により、部品点数を削減できて組立プロセスが簡単になり、量産性に優れることは言うまでもない。また、必要に応じて、コイルのないところにも、振動膜に凸部を設けることで振動膜の剛性が向上し、異常振動が抑制できて低歪の薄型スピーカを構成できる。
以上、実施例では限られた樹脂材料や粘着剤について記載したが、本願発明はこれらの条件に限定されるものでないことはもちろんのことである。

薄型スピーカの基本構造を示す断面図である。 本発明に係る薄型スピーカの断面図である。 従来モデル１に係る薄型スピーカの断面図である。 従来モデル２に係る薄型スピーカの断面図である。 従来モデル３に係る薄型スピーカの断面図である。 （ａ）は本発明に係る薄型スピーカの部分断面図であり、（ｂ）は本発明に係る薄型スピーカと比較するための、突起部品を有する薄型スピーカの部分断面図である。 本発明に係る薄型スピーカの部分断面図である。 本発明に係る薄型スピーカの断面図である。 本発明の実施例に係る薄型スピーカの振動膜を形成する工程図（a〜d）である。 （ａ）本発明に係る薄型スピーカのボイスコイルが形成された振動膜の平面図である。（ｂ）本発明に係る薄型スピーカのボイスコイルが銅箔上で錦糸線とはんだ接合された振動膜の平面図である。（ｃ）参考例に係る薄型スピーカのボイスコイルの一部が蛇行した形状を有する振動膜の平面図である。 本発明に係る、薄型スピーカの磁束の分布を示す断面図である。 ＰＥＮ発泡体の断面写真である。 本発明の実施例に係る、薄型スピーカの振動膜を形成する工程の断面図である。 本発明の実施例に係る、薄型スピーカの振動膜を形成する工程の断面図である。 本発明の実施例に係る、薄型スピーカの振動膜に布線されたボイスコイルの両端が錦糸線１７にはんだ接合された箇所が樹脂で被覆されている(断面)詳細図である。（ａ）ボイスコイルと錦糸線を突合せ、はんだ接合した場合の上面図 （ｂ）ボイスコイルと錦糸線を突合せ、はんだ接合した場合の断面図 本発明の実施例に係る、薄型スピーカの振動膜に布線されたボイスコイルの両端が錦糸線１７にはんだ接合された箇所が樹脂で被覆されている(断面)詳細図である。 （ａ）銅箔上にボイスコイルと錦糸線を突合せ、はんだ接合した場合の上面図 （ｂ）銅箔上にボイスコイルと錦糸線を突合せ、はんだ接合した場合の断面図 本発明の実施例に係る、薄型スピーカの振動膜に布線されたボイスコイルの両端が錦糸線１７にはんだ接合された箇所が樹脂で被覆されている(断面)詳細図である。 （ａ）ボイスコイルと錦糸線を絡げて、はんだ接合した場合の断面図 （ｂ）振動膜上にボイスコイルの余長部をループ形成させて、接着固定した場合の上面図 本発明と比較例に係る薄型スピーカの音圧周波数特性を示したものである。 参考例に係る薄型スピーカの振動膜を形成する工程図（a-d）である。 従来技術に係る、薄型スピーカの斜視図である。 従来技術に係る、薄型スピーカの斜視図である。 図１３に示した、薄型スピーカの動作原理を示すための断面図である。 図１３に示した、薄型スピーカの磁束の分布を示す断面図である。 別の従来技術に係る、平面駆動型スピーカの断面図である。 別の従来技術に係る、平面駆動型スピーカのボイスコイル部分の断面図である。 別の従来技術に係る、平面駆動型スピーカのボイスコイル部分の斜視図である。 従来技術に係る、平面駆動型スピーカの動作原理を示すために、ボイスコイルが形成された振動膜についての断面図である。

符号の説明

１ フレーム
２ 磁石
３ 放音孔
４ 振動膜
５ ボイスコイル
９ エッジ
１０ 凸部
１１ 部品
１２ シート基材
１３ 押さえフィルム
１４ 金型
１５ シート
１６ 粘接着剤
１７ 錦糸線
１８ 樹脂
１９ はんだ
２０ 銅箔
２１ プレート
２２ 余長（ループ）
４１ リブ

Claims (17)

1. 平坦部を有するヨーク上に、複数個の同一寸法の磁石を所定の距離を隔て、かつ隣り合う磁石の磁極面が互いに逆になるように格子状に配置するとともに、前記磁石の磁極面から所定の距離を保ち、かつ磁極面に各々対応した箇所に渦巻き状のコイルを配置した粘着剤あるいは接着剤を有する熱可塑性樹脂を基材とする振動膜により構成された薄型スピーカにおいて、前記磁石の磁極面の外縁部に相当する箇所の前記振動膜に成型した凸部の近傍に、あらかじめ絶縁被覆された線状導体をヨークに対して非平面の３次元形状のコイル状に布線して渦巻き状のコイルを形成したもので、さらに前記振動膜は、熱可塑性樹脂のガラス点移転温度以上、かつ、融点以下の温度範囲で、熱成型によって振動膜の凸部を形成すると同時に、振動膜の凸部と渦巻き状コイルの３次元形状を一体に振動膜の凸部外表面に形成し、前記渦巻状コイルに形成された絶縁被覆された線状導体が前記振動膜の前記粘着剤あるいは接着剤層を有する樹脂層と他の樹脂層に埋め込められていることを特徴とする薄型スピーカ。
2. 前記振動膜の凸部の近傍に形成された渦巻き状コイルの３次元形状は、振動膜の凸部形成、あるいは振動膜基材からなるエッジの成形,あるいは振動膜の剛性を高めるリブの成形と同じ熱成型によって成形したことを特徴とする請求項１に記載の薄型スピーカ。
3. 前記振動膜の凸部は、凸部の先端部分が振動膜側の底部より細く幅狭になっていることを特徴とする請求項１から２に記載の薄型スピーカ。
4. 前記振動膜は、少なくとも一方の面に粘接着層を有するシート状基材からなり、あらかじめ絶縁被覆された線状導体が前記粘着層面側の前記シート状基材に布線されていることを特徴とする請求項１から３に記載の薄型スピーカ。
5. 前記シート状基材の粘接着層は、アクリル系樹脂あるいはシリコン系樹脂からなり、前記粘着層面側の前記シート状基材にあらかじめ絶縁被覆された線状導体を布線したのち、線状導体を振動膜の凸部にエポキシ系樹脂で固着することを特徴とする請求項４に記載の薄型スピーカ。
6. 前記振動膜は、少なくとも振動膜の凸部に半硬化状態の熱硬化性樹脂により、あらかじめ絶縁被覆された線状導体をコイル状に固着することにより前記複数個の渦巻き状コイルを形成したものであることを特徴とする請求項１から５に記載の薄型スピーカ。
7. 前記振動膜の基材が樹脂発泡体であることを特徴とする請求項１から６に記載の薄型スピーカ。
8. 前記樹脂発泡体の平均気泡径が５０μｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の薄型スピーカ。
9. 前記樹脂発泡体が、少なくとも１種以上の熱可塑性ポリエステル樹脂からなる樹脂発泡シートであることを特徴とする請求項７または８に記載の薄型スピーカ。
10. 前記線状導体が、その表面層に少なくとも１層の絶縁層を有する絶縁被覆導体であり、かつ、断面形状が円形、正方形、長方形、平板状の少なくともひとつ、であることを特徴とする請求項１から９に記載の薄型スピーカ。
11. 前記線状導体の直径が０．０２ｍｍ〜０．４ｍｍであることを特徴とする請求項１から１０に記載の薄型スピーカ。
12. 前記線状導体がリッツ線であることを特徴とする請求項１〜１１に記載の薄型スピーカ。
13. 前記線状導体の導体が銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金、銅クラッドアルミニウム、銅クラッドアルミニウム合金、銅めっきアルミニウム、銅めっきアルミニウム合金のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項１〜１２に記載の薄型スピーカ。
14. 前記振動膜の基材は、線状導体が布線される側の面に粘着層を有する耐熱性フィルム、あるいは粘着層を有する耐熱性樹脂の発泡体であることを特徴とする請求項１〜１３に記載の薄型スピーカ。
15. 前記振動膜の基材の粘着層は、少なくともアクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂の１種からなり、絶縁被覆された線状導体を直接布線したことを特徴とする請求項１４に記載の薄型スピーカ。
16. 前記振動膜に布線された線状導体と端子とを、リード線（錦糸線、撚り線、編組線）を介してはんだ接合したことを特徴とする請求項１〜１５に記載の薄型スピーカ。
17. 前記振動膜に布線された線状導体とリード線（錦糸線、撚り線、編組線）をはんだ接続し、はんだ接続箇所を樹脂で被覆したことを特徴とする請求項１〜１６に記載の薄型スピーカ。
    

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