特許 6471285 ボイスコイル振動板及び電気音響変換器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6471285

(24)【登録日】2019年1月25日

(45)【発行日】2019年2月13日

(54)【発明の名称】ボイスコイル振動板及び電気音響変換器

(51)【国際特許分類】

   H04R 7/04 20060101AFI20190204BHJP

   H04R 9/00 20060101ALI20190204BHJP

【ＦＩ】

   H04R7/04

   H04R9/00 B

【請求項の数】7

【全頁数】23

(21)【出願番号】特願2018-558371(P2018-558371)

(86)(22)【出願日】2018年6月26日

(86)【国際出願番号】JP2018024208

【審査請求日】2018年11月26日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】300050655

【氏名又は名称】花田 昭人

(74)【代理人】

【識別番号】100090697

【弁理士】

【氏名又は名称】中前 富士男

(74)【代理人】

【識別番号】100176142

【弁理士】

【氏名又は名称】清井 洋平

(74)【代理人】

【識別番号】100127155

【弁理士】

【氏名又は名称】来田 義弘

(72)【発明者】

【氏名】花田 昭人

【審査官】 下林 義明

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００６−３３９８３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２８７９２４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０４Ｒ ７／００ − ７／２６

Ｈ０４Ｒ ９／００ − ９／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電部を巻回状態とした面状のコイル体を有し、磁石板に対面して配置され、（ａ）前記磁石板で形成される磁界と、前記導電部に流れる音響信号電流とによって発生する電磁力で、前記導電部を振動させて音を発生させる、又は（ｂ）前記磁石板で形成される磁界と、音による前記導電部の振動とによって、該導電部に音響信号電流を発生させる電気音響変換器のボイスコイル振動板であって、
前記コイル体は、１又は面状に並列配置された複数の導電体からなる前記導電部と、該導電部を絶縁する絶縁部とを有し、前記各導電体及び前記絶縁部が巻回状態とされることにより、前記コイル体に分離され並列に配置された複数の巻回部が形成され、
前記各巻回部は、（１）隣り合う他の前記巻回部に対して少なくとも振動時に部分的に接触するように配置され、並列に配置された他の前記巻回部と可動連結部で連結され、又は（２）隣り合う他の前記巻回部と、該巻回部の巻回方向に断続的に接合部で接合されていることを特徴とするボイスコイル振動板。

【請求項2】

請求項１記載のボイスコイル振動板において、前記コイル体の一面側に配置され、前記可動連結部が形成された支持体を有し、前記可動連結部は、前記巻回部に面していながら該巻回部に接合されない可動部と、該可動部の両端部で前記巻回部に接合される接合支持部とを有することを特徴とするボイスコイル振動板。

【請求項3】

請求項１記載のボイスコイル振動板において、前記接合部は、前記巻回部の巻回方向及び幅方向に対して千鳥状に配置されていることを特徴とするボイスコイル振動板。

【請求項4】

請求項１〜３のいずれか１記載のボイスコイル振動板において、前記導電部は、該導電部の一部又は全体に被膜を有することを特徴とするボイスコイル振動板。

【請求項5】

請求項１〜３のいずれか１記載のボイスコイル振動板において、前記導電部は並列配置された複数の前記導電体からなり、前記絶縁部を挟んで隣り合う前記導電体同士は、前記絶縁部で接合されていることを特徴とするボイスコイル振動板。

【請求項6】

請求項１〜３のいずれか１記載のボイスコイル振動板において、前記絶縁部は、非駆動用導電体と、該非駆動用導電体の外周を覆う絶縁被膜からなることを特徴とするボイスコイル振動板。

【請求項7】

請求項１〜３のいずれか１記載のボイスコイル振動板を用いたことを特徴とする電気音響変換器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は電気信号を音に変換するスピーカー、ヘッドホン、イヤホン等、或いは受信した音を電気信号に変換するマイクロホン、音波センサ等の電気音響変換器に適用されるボイスコイル振動板及びそれを用いた電気音響変換器に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のスピーカーの構造として最も一般的なコーン型スピーカーでは、ボイスコイルで発生した振動がボビンを経由し、さらに振動板を経由して音を発生する。厳密に言えば振動は、その他にもボイスコイルの絶縁体や様々な部品を接合している接着剤等を経由している。コーン型スピーカーの音質は、振動がこれらの様々な物質を経由し、伝搬する過程で悪化している。また、振動の伝搬は、位相遅れの振動や分割振動の原因にもなっていた。これに対して、例えば、特許文献１には、導電体（導電部）を巻回状態とし、面状としたボイスコイル振動板を用いたスピーカーが示されている。ボイスコイル振動板は振動を発生する導電体が駆動部であり、振動板でもある。従って、導電体の各部分で発生した振動は、他の部分に伝搬することなく、直接、音として放出させることが原理的に可能である。

【0003】

図１８は、特許文献１に記載されているような円状のボイスコイル振動板を採用したスピーカー（電気音響変換器の一例）１０Ｚの一部分で、動作原理を示す要部断面図である。スピーカー１０Ｚで用いられるボイスコイル振動板２０Ｚは、シート状の支持体４０ｚ上に巻回状態の導電体３１ｚが隙間３３ｚを設けて設置され、駆動力を発生する導電体３１ｚと支持体４０ｚが一体となったものである。図１８は、スピーカー１０Ｚをボイスコイル振動板２０Ｚの半径方向に沿って切断した断面の一部を示しており、導電体３１ｚは隙間３３ｚを設けて巻回状態とされることにより絶縁された構造となっている。なお、図１８の上方向と下方向を、それぞれ電気音響変換器１０Ｚ（ボイスコイル振動板２０Ｚ）の前方方向と後方方向としている。また、符号ｘはボイスコイル振動板２０Ｚの表面に対して平行な導電体３１ｚの幅方向（ボイスコイル振動板２０Ｚの半径方向）を示し、ｙはボイスコイル振動板２０Ｚの表面に対して垂直な導電体３１ｚの振動方向（ボイスコイル振動板２０Ｚの軸方向（前後方向））を示している。この構造では、支持体４０ｚにおいて、導電体３１ｚに面していない可動部４２ｚと、導電体３１ｚに接合された接合支持部４３ｚが存在する。そして、ボイスコイル振動板２０Ｚの後面側には、円板状の磁石板６０Ｚが対向して設置されており、この磁石板６０Ｚは、互いが平行となるように同心円上に配置された複数の帯状磁石６５ｚで構成されている。このとき、各帯状磁石６５ｚは軸方向（ｙ方向）に磁化されており、軸方向かつ前方方向に磁化されたものと、軸方向かつ後方方向に磁化されたものが、磁石板６０Ｚの半径方向に交互に並べられている。

【0004】

以上のように構成された磁石板６０Ｚにより、導電体３１ｚを横切る磁界が形成されるため、導電体３１ｚに音響信号電流を供給することによって、導電体３１ｚは電磁力を発生する。この電磁力により、スピーカー１０Ｚは、導電体３１ｚと支持体４０ｚが一体化したボイスコイル振動板２０Ｚを振動させ、音を発生させることができる。なお、符号８５ｚは、非磁性体で形成され、磁石板６０Ｚを後方から支持する後方フレームである。このボイスコイル振動板２０Ｚを使用したスピーカー１０Ｚは、導電体３１ｚをボイスコイル振動板２０Ｚのほぼ全域に配置させた構造であるため、ボイスコイル振動板２０Ｚのほぼ全面が同位相で駆動され、良好な過渡特性が得られるという特徴を有している。

【0005】

この構造では、導電体３１ｚがボイスコイル振動板２０Ｚの半径方向（ｘ方向）に隙間３３ｚを設けて設置されているが、支持体４０ｚの可動部４２ｚは導電体３１ｚに面していないため、可動部４２ｚの剛性（スティフネス）が、支持体４０ｚのその他の領域（接合支持部４３ｚ）の剛性よりも低くなっている。これにより、導電体３１ｚは、ｙ方向への変位（以下、前後方向変位という）が可能となって、本来の振動方向（ボイスコイル振動板２０Ｚの表面に対して垂直方向）に振動できるようになっている。
しかしながら、この場合、可動部４２ｚの剛性が低いため導電体３１ｚは、導電体３１ｚの幅方向（ボイスコイル振動板２０Ｚの半径方向）であるｘ方向にも変位（以下、幅方向変位という）するようになり、導電体３１ｚの振動が複雑化してバタツキと言われる異常振動を引き起こす大きな原因となっていた。

【0006】

また、図１８のような構造の場合、導電体３１ｚは、磁石板６０Ｚを構成している多くの帯状磁石６５ｚの磁界の向きに合わせて配置する必要があり、巻回方向の反転も必要となる。従って、導電体３１ｚをボイスコイル振動板２０Ｚ（支持体４０ｚ上）に等間隔に配置することができないだけでなく、軸対称に配置することもできない。その結果、ボイスコイル振動板２０Ｚでは、導電体３１ｚによる駆動力や可動部４２ｚの剛性が均一にはならず、また、軸対称でもないため、これらも異常振動の発生につながっていた。特に、磁石板６０Ｚ（帯状磁石６５ｚ）の磁界の方向が反転する部分では磁界強度が低下して導電体３１ｚを配置できなくなるため、可動部４２ｚの領域が広くなる。そのため、剛性が低くなって導電体３１ｚの幅方向変位が発生し易く、異常振動の大きな原因となっていた。

【0007】

図１８のような構造の場合、支持体４０ｚ全体を厚くして可動部４２ｚの剛性を高くすれば異常振動を軽減できるが、駆動部（導電体３１ｚ）以外の物質が増加して音質が悪化するという問題が発生する。このように高音質化と異常振動の防止はトレードオフの関係にあり、理想的なスピーカーの実現は難しかった。
また、ボイスコイル振動板の面積や振幅が大きくなる程、幅方向変位の波及し合う範囲が広がって異常振動が発生し易くなる。スピーカーでは、再生する周波数が低くなる程、ボイスコイル振動板の面積を広くする必要があり振幅も大きくなるため、異常振動は、中音域用や低音域用のスピーカーを設計する上で、大きな問題となっていた。

【0008】

このような問題を解決するために、本発明者は鋭意研究して特許文献２の新しい電気音響変換器を開発し、特許権を取得した。特許文献２の電気音響変換器では、新たな磁界発生構造により、広い範囲に対して強い磁界を分布させることができ、また、導電体を配置できない領域が無いためボイスコイル振動板の全体に渡って導電体を均一に配置でき、巻回方向の反転もない。従って、ボイスコイル振動板の内周部と外周部に可動支持部（図示せず）を設けて前後方向変位を可能とすることにより、図１８における導電体３１ｚ配置時の隙間３３ｚ及び支持体４０ｚの可動部４２ｚを全て無くすことが可能となった。なお、この可動支持部は、コルゲーション等を設けることによって、ボイスコイル振動板（導電体３１ｚ）を幅方向に変位し難くしている。その結果、導電体を絶縁しながら密着させて接合したボイスコイル振動板を採用できるようになり、幅方向変位が原因となる異常振動を著しく減少させることが可能となった。そこで、本発明者は、導電体を絶縁しながら密着させて接合するボイスコイル振動板の製造方法を開発し、特許文献３を出願した。

【0009】

このようにして、広い面積のボイスコイル振動板が採用できるようになり、異常振動が発生し難い中音域や低音域を再生できるスピーカーが実現できた。即ち、全ての帯域に渡ってボイスコイル振動板を採用したスピーカーが実現できるようになった。
そして、本発明者は改良を重ねることにより磁石板の構成を簡素化する技術を確立し、特許文献４の特許権も取得した。
さらに、本発明者は、磁石板の表面に対し、傾斜した振動面又は垂直な振動面を有する立体的な形状のボイスコイル振動体を採用することによって、磁石の利用効率を向上させる方法も開発し、特許文献５を出願した。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２００３−１２５４８６号公報

【特許文献2】特許第３６１２３１９号明細書

【特許文献3】特開２００６−３３９８３６号公報

【特許文献4】特許第４８１０５７６号明細書

【特許文献5】国際公開第２０１７／１４５２８４号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

以上説明したように、本発明者はこれまで、導電体を絶縁しながら密着させて接合したボイスコイル振動板を採用することにより、全ての帯域に渡ってスピーカーの異常振動等の問題を解決してきた。しかし、導電体から直接、音を放出させるというボイスコイル振動板の長所を理想的な状態で引き出し、さらに高音質化を図るためには、導電体で発生した振動を他の部分に伝搬し難くする必要があった。つまり、導電体の振動に対する拘束を減らし、コイル体の各部（導電体）が独立して（周囲に影響を及ぼすことなく）振動できるようにしなければならない。しかし、その対策として前述のように、単に可動部を有する支持体を設け、その剛性を低下させるだけでは、導電体が幅方向変位を引き起こし、それが原因となって異常振動を発生させる。従って、ボイスコイル振動板は全体に渡って剛性が低く、コイル体の各部の振動が相互に影響し難い構造であると同時に、さらに、その状態でも導電体の幅方向変位を抑えることができなければならない。そのような、導電体の振動が他の部分に伝搬し難く、異常振動を発生し難い構造としたボイスコイル振動板が強く要望されていた。
本発明は、上記要望に応えるもので、導電部（導電体）の本来の振動方向への振動を維持しつつ、その他の方向への変位を抑えて異常振動を防止し、導電部の振動を他の部分に伝搬し難くすることによって、電気音響変換器の品質を向上させることができるボイスコイル振動板及びそれを用いた電気音響変換器の提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記目的に沿う第１の発明に係るボイスコイル振動板は、導電部を巻回状態とした面状のコイル体を有し、磁石板に対面して配置され、（ａ）前記磁石板で形成される磁界と、前記導電部に流れる音響信号電流とによって発生する電磁力で、前記導電部を振動させて音を発生させる、又は（ｂ）前記磁石板で形成される磁界と、音による前記導電部の振動とによって、該導電部に音響信号電流を発生させる電気音響変換器のボイスコイル振動板であって、
前記コイル体は、１又は面状に並列配置された複数の導電体からなる前記導電部と、該導電部を絶縁する絶縁部とを有し、前記各導電体及び前記絶縁部が巻回状態とされることにより、前記コイル体に分離され並列に配置された複数の巻回部が形成され、
前記各巻回部は、（１）隣り合う他の前記巻回部に対して少なくとも振動時に部分的に接触するように配置され、並列に配置された他の前記巻回部と可動連結部で連結され、又は（２）隣り合う他の前記巻回部と、該巻回部の巻回方向に断続的に接合部で接合されている。

【0013】

ここで、ボイスコイル振動板（コイル体）は平面状で全体が円環状のものが一般的だが、外形を楕円や方形としても利用できる。ボイスコイル振動板が円環状で、導電部（導電体）が円形に巻回されている場合、導電体の幅方向は、ボイスコイル振動板の半径方向となる。導電部（導電体）の材質としては、銅、アルミニウム、銅クラッドアルミ、銀、金等の非磁性体の金属が用いられる。巻回部は、コイル体において、分離された単位の各部分を示しており、巻回状態を渦巻状とすることによって、周回の異なる巻回部が半径方向に並列に形成される。可動連結部は、コイル体に形成される各巻回部と、各巻回部と並列に配置された他の巻回部とを連結するものであればよく、必ずしも隣り合う（直近の）巻回部同士を連結する必要はない。つまり、コイル体において、各巻回部の要所が他の巻回部の要所と可動連結部で連結されることにより、互いに支持し合っていれば良い。例えば、可動連結部によって、２つの巻回部を連結する際に、途中に他の巻回部を跨いだ状態で連結しても良い。

【0014】

第１の発明に係るボイスコイル振動板において、前記コイル体の一面側に配置され、前記可動連結部が形成された支持体を有し、前記可動連結部は、前記巻回部に面していながら該巻回部に接合されない可動部と、該可動部の両端部で前記巻回部に接合される接合支持部とを有することが好ましい。

【0015】

ここで、支持体は、膜状（平板状）に形成されたものが好適に用いられるが、必ずしもコイル体の全面を覆っている必要はなく、コイル体を部分的に覆うものでも良いし、網状に形成したものでも良い。また、支持体は、複数に分割されていてもよく、帯状又は線状（紐状）等に形成したものを適宜、配置しても良い。さらに、支持体はシート状である必要はなく、糸状の繊維等を編んで面状や帯状等の所定の形状に形成したものも用いることができ、様々な形態が存在する。支持体の材料としては、高い伸縮性（弾性）を有するものとして、例えば、シリコーン樹脂、合成ゴム、又は天然ゴム等が好適に用いられる。また、繊維状の材料（素材）を編むことによって伸縮性を高めたもの等もある。但し、ボイスコイル振動板では、巻回部等の弾性を利用する場合があるため、必ずしも支持体が伸縮性を必要とするとは限らない。その他の支持体の材料として、例えば非磁性体であるポリイミド、ポリアミド、ポリエチレン、ポリカーボネート等の合成樹脂、若しくは合成繊維又は木質繊維等がある。なお、巻回部に面していながら巻回部に接合されない可動部については、平面視して巻回部と重なる領域に形成されるので、可動部を形成するために、隣り合う巻回部の間隔を拡げる必要はない。

【0016】

第１の発明に係るボイスコイル振動板において、前記接合部は、前記巻回部の巻回方向及び幅方向に対して千鳥状に配置されていることが好ましい。

【0017】

第１の発明に係るボイスコイル振動板において、前記導電部は、該導電部の一部又は全体に被膜を有することが好ましい。
ここで、導電部が複数の導電体で構成される場合、導電部の一部とは、いずれかの導電体の一部又は全体に被膜を有するものも含む。なお、ボイスコイル振動板の前面側は、導電体が露出した状態の方が音を導電体から直接放出させることができるので、音質的に有利である。このような理由により、駆動部として用いる導電体は、一般的には被膜を有していない方が好ましい。従って、隣り合う導電体の振動時の接触による摩擦を低減する目的で被膜を設ける場合等では、全ての導電体が被膜を有していなくても良いため、被膜を有する導電体と、被膜を有していない導電体を交互に並べる方法等を採用すると良い。また、導電体同士が接触する部分にのみ被膜を設けるような方法も採用できる。このようにして被膜を減らすことにより、音質の低下を抑えることができるが、導電体表面の錆びの防止のために被膜を設ける場合等では、全ての導電体に対して被膜を設ける必要がある。従って、駆動部である導電部に被膜をどの程度まで設けるかについては、被膜を設ける目的、改善効果、さらに音質への影響等を考慮して総合的に判断する必要がある。なお、絶縁被膜で覆われた導電体を駆動部として使用する場合は、絶縁被膜が上記の絶縁部となるので、別途、絶縁部を設ける必要がなくなる。被膜を有する導電体を使用する場合、被膜が音質に及ぼす影響内容は被膜の材質によって異なる。一般的に、高音質のためには被膜は薄くて軽く、また、硬質な方が良い。絶縁被膜として、ポリエステル被膜やポリウレタン被膜が多く用いられているが、硬質なジルコニア等のセラミックを用いることにより音質への影響を少なくできる。また、導電体であるアルミニウム線の表面に陽極酸化被膜を形成（所謂アルマイト処理）する方法では、薄くて硬質な絶縁被膜を得ることができる。

【0018】

第１の発明に係るボイスコイル振動板において、前記導電部は並列配置された複数の前記導電体からなり、前記絶縁部を挟んで隣り合う前記導電体同士は、前記絶縁部で接合されていることが好ましい。
ここで、隣り合う導電体同士を絶縁部で接合する方法としては、絶縁体を両側から導電体で挟みながら接合する方法、隣り合う導電体の間に予め形成した溝（隙間）に絶縁体を充填しながら接合する方法等がある。なお、絶縁部を挟んで隣り合う導電体の断面積の合計は、他の絶縁部を挟まない各導電体の断面積と等しいことが好ましい。これにより、絶縁部によって接合された二本の導電体と、他の絶縁部を挟まない各導電体の機械的性質を揃えることができ、コイル体の各部（巻回部）の振動状態が均等化されて、ボイスコイル振動板の全面で均一な振動が得られる。

【0019】

第１の発明に係るボイスコイル振動板において、前記絶縁部は、非駆動用導電体と、該非駆動用導電体の外周を覆う絶縁被膜からなることが好ましい。
前記目的に沿う第２の発明に係る電気音響変換器は、第１の発明に係るボイスコイル振動板を用いている。

【発明の効果】

【0020】

第１の発明に係るボイスコイル振動板では、分離されて隣り合う巻回部が、少なくとも振動時に部分的に接触するように配置され、他の巻回部と可動連結部で連結されているか、又は巻回方向に断続的に接合部で接合されている。このようにして、ボイスコイル振動板の全体としての剛性を低くしながら、各巻回部に幅方向（半径方向）の力が加わっても、隣り合う他の巻回部に阻まれるようにして各巻回部を幅方向に変位し難くしている。従って、各導電体の幅方向変位が主な原因となって発生していた異常振動が大幅に減少する。また、ボイスコイル振動板の全体としての剛性が低いため、各巻回部から他の巻回部への振動の伝搬が減少し、それによって、振動が伝搬する過程で生じる音質の劣化を減少させることが可能となる。さらに、振動の伝搬に伴って発生する位相遅れの音を減少させ、分割振動の原因ともなる固有振動の発生も効果的に防止することができる。
以上の結果、第１の発明に係るボイスコイル振動板を用いた第２の発明に係る電気音響変換器では、音の劣化を防ぎ、音質を大幅に改善することが可能となる。また、面状に並列配置された複数の導電体からなる導電部では、複数の導電体を電気的に並列に接続することにより、ボイスコイル振動板として所定のインピーダンスを維持しながら各導電体の断面積を小さくすることができる。このようにして、断面積を小さくした導電体を採用することにより、各導電体の内部で振動の伝搬が減少し、電気音響変換器としての音質を向上させることができる。

【0021】

コイル体の一面側に配置され、可動連結部が形成された支持体を有し、可動連結部が、巻回部に面していながら巻回部に接合されない可動部と、可動部の両端部で巻回部に接合される接合支持部とを有する場合、支持体の接合支持部を巻回部（導電体又は絶縁部）の要所に接合するだけで、巻回部の設置状況に拘束されることなく独立して振動し易くした可動部を簡単に形成できる。このようにして設けた可動部により、ボイスコイル振動板の剛性を低くして、各巻回部から他の巻回部への振動の伝搬を効果的に減少させることができる。可動部は、巻回部に面していながら巻回部に接合されずに可動となっているので、可動部の領域を確保するための支持体の面積拡大や導電部の領域縮小を行う必要がなく、また、巻回部の間隔を拡げる必要もなくなる。従って、ボイスコイル振動板の体積及び音の放射面において、導電部の占める割合を最大限にまで高めることができるようになる。これにより、スピーカーに用いた場合の音への変換効率を著しく向上させることができると共に、高音質化が可能となる。

【0022】

接合部が、巻回部の巻回方向及び幅方向に対して千鳥状に配置されている場合、ボイスコイル振動板の剛性を低く維持しながら、巻回部の幅方向に対して全ての隣り合う巻回部間に接合部を設けることが可能となる。また、接合部によって隣り合う巻回部同士が確実に固定されるため、異常振動の原因となっている各巻回部の幅方向変位が効果的に抑えられ、さらに、各巻回部で位置ずれが生じたとしても、その位置ずれがコイル体の他の部分に波及することも防止される。従って、ボイスコイル振動板全体の位置ずれによる変形等の障害の発生を効果的に防止できる。特に、低音域を再生するスピーカーで用いられるボイスコイル振動板は、面積が大きいだけでなく振幅も大きくなり、巻回部の位置ずれ（変形）自体が発生し易くなるが、上記構造により、巻回部の位置ずれ及びその波及（拡大）を食い止めて、上記障害の発生を防止することができる。

【0023】

導電部の一部又は全体に被膜を有する場合、導電部表面の錆びを防止できる他、被膜の材質を選択することにより、振動時の各巻回部と、隣り合う他の巻回部との間の摩擦を減少させることができる。また、各巻回部と他の巻回部とを可動連結部で連結する際、又は各巻回部と隣り合う巻回部を部分的に接合部で接合する際に、接着剤等による接着力を強化することができ、ボイスコイル振動板の耐久性及び動作の安定性を向上させることができる。

【0024】

導電部が並列配置された複数の導電体からなり、絶縁部を挟んで隣り合う導電体同士が、絶縁部で接合されている場合、絶縁部は導電体に挟まれて保護される。このように、絶縁部の周囲（外部）への露出が減少するので、導電体が振動しても絶縁部の剥がれや欠損の心配が少なくなる。そのため、絶縁部を極めて薄く形成することが可能となり、絶縁部が音質に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。

【0025】

絶縁部が、非駆動用導電体と、非駆動用導電体の外周を覆う絶縁被膜からなる場合、薄い絶縁被膜の採用により、絶縁部と、各導電体の機械的性質が近くなる。従って、コイル体の全体を均質化することができ、コイル体の全体を導電部（導電体）のみで構成したものとみなすことが可能となり、ボイスコイル振動板の設計や取り扱いが容易になる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】（Ａ）、（Ｂ）はそれぞれ本発明の第１の実施例に係るボイスコイル振動板を用いた電気音響変換器の要部端面図及び同ボイスコイル振動板を用いた電気音響変換器における磁石板の背面図である。

【図2】同ボイスコイル振動板の平面図である。

【図3】同ボイスコイル振動板を半径方向に切断した一部分を示す要部端面図である。

【図4】本発明の第２の実施例に係るボイスコイル振動板を用いた電気音響変換器の要部端面図である。

【図5】同ボイスコイル振動板の背面図である。

【図6】同ボイスコイル振動板を支持体を通る位置で半径方向に切断した一部分を示す要部端面図である。

【図7】同ボイスコイル振動板の第１の変形例を示す背面図である。

【図8】同変形例の内周側緩衝部を半径方向に切断した一部分を示す要部端面図である。

【図9】同変形例の外周側緩衝部を支持体を通る位置で半径方向に切断した一部分を示す要部端面図である。

【図10】同ボイスコイル振動板の第２の変形例を示す背面図である。

【図11】同ボイスコイル振動板の第３の変形例を示す要部拡大背面図である。

【図12】同変形例のボイスコイル振動板を支持体を通る位置で半径方向に切断した一部分を示す要部端面図である。

【図13】同ボイスコイル振動板の第４の変形例を示す要部拡大背面図である。

【図14】同ボイスコイル振動板の第５の変形例を示す要部拡大背面図である。

【図15】同ボイスコイル振動板の第６の変形例を示す要部拡大背面図である。

【図16】同変形例のボイスコイル振動板を導電体結合部を通らない位置で半径方向に切断した一部分を示す要部端面図である。

【図17】同変形例のボイスコイル振動板を相互接合部を通る位置で半径方向に切断した一部分を示す要部端面図である。

【図18】従来例のボイスコイル振動板を用いたスピーカーの一部分で動作原理を示す要部端面図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施例につき説明し、本発明の理解に供する。
図１（Ａ）に示す電気音響変換器１０は、本発明の第１の実施例に係るボイスコイル振動板２０が、後述する磁石板６０の前面側に磁石板６０に対向して配置されたものである。このとき、ボイスコイル振動板２０の軸方向が電気音響変換器１０の前後方向である。なお、図１（Ａ）の上方向と下方向を、それぞれ電気音響変換器１０（ボイスコイル振動板２０）の前方方向と後方方向とし、左右方向を電気音響変換器１０（ボイスコイル振動板２０）の幅方向（半径方向）としている（以下の図３、図４、図６、図８、図９、図１２、図１６、図１７において同じ）。本実施例に係るボイスコイル振動板２０を用いた電気音響変換器１０は、低音域まで再生できるスピーカーとして好適である。
まず、ボイスコイル振動板２０は、図２に示すように、面状で円環状（リング状）に形成されたコイル体３０を有しており、このコイル体３０は、図３に示すように、面状に並列配置され電気的に並列に接続された複数（本実施例では９本）の導電体３１からなる導電部３２と絶縁部３３により、渦巻状の巻回状態が形成されたものである。この渦巻状の巻回状態によりコイル体３０には、内周と外周との間で分離され並列に配置された複数の巻回部３４が形成される。よって、各巻回部３４は、それぞれ導電体３１又は絶縁部３３で構成される。ここで、導電部３２と並列に絶縁部３３が配置されているが、導電部３２の中で幅方向に隣り合う導電体３１は全て電気的に並列に接続されているので、各導電体３１の間を絶縁する必要はない。これにより、隣り合う導電体３１同士は接触状態又は微小な隙間を空けて配置することができる。以上のようにして、各巻回部３４（各導電体３１又は絶縁部３３）は、隣り合う他の巻回部３４に対して、少なくとも振動時に部分的に接触するように配置される。

【0028】

図１（Ａ）、図２に示すように、９本並列に配置された導電体３１の内周側端部には内周側端子３８が電気接続され、外周側端部には外周側端子３９が接続されている。本実施例では、コイル体３０の内径を４０ｍｍ、外径を１４０ｍｍとし、導電体３１として断面が直径１００μｍの円形状に形成された銅クラッドアルミ線を用いた。また、本実施例では、絶縁部３３として、断面が直径８０μｍの円形状に形成された銅クラッドアルミ線で、外周を厚さ６μｍのポリウレタン絶縁被膜で覆ったものを用いた。そして、９本の導電体３１を絶縁部３３と共に並列として渦巻状に巻回し、９本の導電体３１を電気的に並列に接続することにより、ボイスコイル振動板２０のインピーダンスを約５Ωとした。導電体３１の断面積を小さくする程、スピーカーとしての音質が改善されるが、本実施例のように、電気的に並列に接続する導電体３１の数を増やすことにより、ボイスコイル振動板２０として所定のインピーダンスを維持しながら各導電体３１の断面積を小さくすることが可能となる。このようにして、各導電体３１内での振動の伝搬を少なくすることにより、スピーカーに用いた場合の音質を向上させることができる。

【0029】

ボイスコイル振動板２０は、図３に示すように、コイル体３０の一側（図３では下方であり、ボイスコイル振動板２０の後面側）に配置され、コイル体３０の後面側の全面を覆う薄膜状の支持体４０を有している。支持体４０には、各巻回部３４と他の巻回部３４を連結する可動連結部４１が形成されている。この可動連結部４１は、巻回部３４に面していながら巻回部３４に接合されない可動部４２と、可動部４２の両端部で巻回部３４に接合される接合支持部４３を有している。支持体４０の材質としては、例えばシリコーン樹脂が用いられ、各巻回部３４と接合支持部４３は、シリコーン樹脂からなる相互接合部４４によって接合されている。

【0030】

次に、ボイスコイル振動板２０と共に用いられる磁石板６０について説明する。
まず、図１（Ａ）、（Ｂ）に示すように、磁石板６０の中心領域には円筒状のネオジム磁石を用いた中心領域磁石６１が配置されている。中心領域磁石６１の寸法は、例えば外径６０ｍｍ、内径３２ｍｍ、厚さ（軸方向寸法）１６ｍｍである。そして、中心領域磁石６１の外周には基本領域磁石６２が配置されている。基本領域磁石６２は、ネオジム磁石を用いた全２４個の小磁石６２’で構成されており、各小磁石６２’は平面視して内周側（中心領域磁石６１側）が上底となり、外周側が下底となるように台形状に形成されて中心領域磁石６１の周囲（外周）に放射状に配置されている。なお、円環状（リング状）に形成されたボイスコイル振動板２０は、振動時に内周側端部と外周側端部の中間位置で最大の変位（振幅）が発生するような波状に変形する。よって、振動時にボイスコイル振動板２０と基本領域磁石６２が接触（干渉）しないように、ボイスコイル振動板２０の振動時の形状に合わせて、各小磁石６２’の上面に窪みを設けている。各小磁石６２’の寸法は、例えば平面視して上底４．４ｍｍ、下底１４ｍｍ、高さ（半径方向寸法）３３ｍｍの台形状で、最大厚さ（軸方向寸法）１６ｍｍである。

【0031】

磁石板６０の基本領域磁石６２の周囲（外周）には、外周領域磁石６３が配置されている。外周領域磁石６３は、直方体状に形成されたネオジム磁石を用いた全２４個の小磁石６３’を基本領域磁石６２の周囲（外周）に放射状に配置したものである。各小磁石６３’の寸法は、例えば平面視して縦（半径方向寸法）１０ｍｍ、横（円周方向寸法）１４ｍｍの長方形状で、厚さ（軸方向寸法）１６ｍｍである。このとき、基本領域磁石６２において円周方向に隣り合う小磁石６２’の間、及び外周領域磁石６３において円周方向に隣り合う小磁石６３’の間には、それぞれ音通過孔７１となる開口（隙間）が形成されている。ここで、ボイスコイル振動板２０と磁石板６０の間隔は最も狭い部分を６ｍｍとした。
なお、図１（Ａ）においては、説明の都合上、中心線の右側には小磁石６２’を通る位置で切断した断面を示し、中心線の左側には音通過孔７１を通る位置で切断した断面を示している。また、磁石板６０の各部の形状及び寸法は、本実施例に限定されるものではなく、適宜、選択することができる。

【0032】

次に、電気音響変換器１０の前方側には、図１（Ａ）に示すように、非磁性体で形成されて、ボイスコイル振動板２０の外周部を後面側から支持するメインフレーム８１が設置されている。また、中心領域磁石６１の前方には、非磁性体で円板状に形成されて、ボイスコイル振動板２０の内周部を後面側から支持する前方フレーム８２が設置され、中心領域磁石６１の中心孔には、非磁性体で円柱状に形成された中央フレーム８３が挿通されている。さらに、外周領域磁石６３の外周には、非磁性体で円筒状に形成された外周フレーム８４が設置され、磁石板６０の後方には、非磁性体で形成された後方フレーム８５が設置されている。後方フレーム８５には音通過孔８６が形成されており、音通過孔７１と連通して、ボイスコイル振動板２０の後面側の音を電気音響変換器１０の外部に放出させることができる。ここで、中心領域磁石６１は、図１（Ａ）に示すように、磁石板６０の軸方向かつ前方方向に磁化されている。基本領域磁石６２（小磁石６２’）は磁石板６０の半径方向かつ中心方向に磁化されている。外周領域磁石６３（小磁石６３’）は磁石板６０の軸方向かつ後方方向に磁化されている。

【0033】

中心領域磁石６１に対しては、前方に押し出す磁力が働くため、前方フレーム８２と後方フレーム８５との間で挟むようにして固定している。外周領域磁石６３に対しても、前方に押し出す磁力が働くため、メインフレーム８１と後方フレーム８５との間で挟むようにして固定している。前方フレーム８２と中央フレーム８３の間、中央フレーム８３と後方フレーム８５の間、メインフレーム８１と外周フレーム８４の間、外周フレーム８４と後方フレーム８５の間はそれぞれ接合されているが、前記磁力が強力なため接合力が不足する場合にはボルト等を使用すると良い。基本領域磁石６２を構成している小磁石６２’に対しては後方フレーム８５に強く押し付ける磁力が働いて固定されるため、特別な固定手段は用いていない。なお、後方フレーム８５に対しては小磁石６２’が押し付けられるため、後方フレーム８５に設けた複数の開口部である音通過孔８６は、小磁石６２’が後方に抜け落ちないような形状と大きさにしている。

【0034】

以下、ボイスコイル振動板２０を用いた電気音響変換器１０の動作について説明する。
円環状のコイル体３０に対しては、磁石板６０によって半径方向の磁界が形成されている。そして、渦巻状に巻回された導電部３２の各導電体３１に、内周側端子３８と外周側端子３９より音響信号電流が供給されることによって各導電体３１に電磁力が発生する。磁石板６０によって形成される磁界のうち、ボイスコイル振動板２０の表面に対して平行な磁界成分が、ボイスコイル振動板２０を前後方向に振動させて音を発生する。このとき、導電体３１の機械的性質と絶縁部３３の機械的性質が大きく異なると、導電体３１の振動時に可動連結部４１が破れたり、絶縁部３３と接合支持部４３を接合している相互接合部４４が剥がれたりして、ボイスコイル振動板２０が破損する場合がある。ここでは、絶縁部３３の機械的性質を導電体３１の機械的性質に近付けるために、先に説明したように、導電体３１と同じ材質の非駆動用導電体を薄い絶縁被膜で覆って絶縁部３３として使用した。このようにコイル体３０において各巻回部３４の機械的な性質を揃えることにより、ボイスコイル振動板２０の破損を防止することができる。特に、低音域まで再生するスピーカーではボイスコイル振動板２０の振幅が大きくなるので、コイル体３０（巻回部３４）の機械的な性質を均一化することは有効である。なお、絶縁部３３には、絶縁被膜による音質への影響を考慮して音響信号電流を流していない。

【0035】

ボイスコイル振動板２０は可動連結部４１（可動部４２）の剛性が低く、各巻回部３４が独立して振動し易くなっているため、隣り合う巻回部３４間では振動によって前後方向変位に差が生じる。隣り合う巻回部３４間は、前後方向変位に差が生じて互いが接触した状態になると、摩擦により元の位置に戻り難くなって位置ずれを引き起こす可能性がある。特に、低音域まで再生できるスピーカー用のボイスコイル振動板２０では、振幅が大きくなって波状の変形が大きくなる。その場合、隣り合う巻回部３４間の前後方向変位の差も大きくなって、それぞれが所定の位置に戻らなくなる可能性がある。従って、本実施例では、各巻回部３４の間に遊びとなる平均６μｍ程度の隙間を設けて、各巻回部３４を所定の位置（元の位置）に納まり易くしている。なお、この隙間の大きさは、各巻回部３４が、少なくとも振動時に、隣り合う他の巻回部３４に部分的に接触しながら振動可能な範囲で決定するが、各巻回部３４の直径や振幅等に応じて、適宜、選択することができ、均一である必要もない。
このように構成したボイスコイル振動板２０は、巻回部３４に幅方向の力が加わっても、各巻回部３４が隣り合う他の巻回部３４に接触して、幅方向への移動が阻まれる。このため、ボイスコイル振動板２０は全体として剛性が低いにも関わらず、従来のボイスコイル振動板で問題となっていた幅方向変位が発生し難い。この幅方向変位の防止機能によって、各巻回部３４の幅方向変位が主な原因となって発生していた異常振動を大幅に減少させることができる。

【0036】

なお、ボイスコイル振動板２０を振動板として有効に機能させるためには、ボイスコイル振動板２０の前面側と後面側との間で空気の流通を遮断する必要がある。低音域まで再生できるボイスコイル振動板２０は振幅が大きくなり、隣り合う巻回部３４間で前後方向変位の差も大きくなって隙間が発生するが、ボイスコイル振動板２０の後面側に膜状の支持体４０が配置されていることにより、空気の流通を確実に遮断することができる。
また、可動連結部４１の可動部４２は、巻回部３４に接合されておらず、それによって巻回部３４を独立して振動（可動）し易くしている。このようにして、隣り合う巻回部３４同士が互いに接触し合うような間隔の巻回状態であるにも関わらず、ボイスコイル振動板２０全体の剛性を著しく低下させることができ、それによってこれまでにない高音質を実現している。高音質化のためには、可動連結部４１（可動部４２）の剛性を低くすることが好ましいが、可動連結部４１の剛性を適正に設定するに当たって、可動部４２の長さ（隣り合う接合支持部４３同士の間隔）、厚さ、硬さは適宜、選択することができる。また、高音質化のためには駆動部である導電体３１以外の物質の質量と体積はできるだけ小さくすることが望ましく、可動連結部４１（支持体４０）は薄い方が良い。

【0037】

さらに、ボイスコイル振動板２０の振幅が大きくなる場合は、隣り合う巻回部３４間で生じる前後方向変位の差が大きくなるが、そのような場合でも支持体４０の低い剛性を維持させるために、可動部４２の長さを充分に確保しておく必要がある。これらの条件を満たすために本実施例では、図３に示すように、支持体４０の半径方向寸法の半分を可動部４２の長さとして確保した。即ち、可動部４２と接合支持部４３のそれぞれが支持体４０に対して占める割合を５０％ずつとした。また、支持体４０を構成しているシリコーン膜は、ショア硬さＨＳ（ＪＩＳ Ｂ７７２７に準拠して測定）を約１５とし、厚さを８μｍとした。なお、相互接合部４４は、接合支持部４３を巻回部３４に接合する機能のみを有する駆動部以外の物質であるので、高音質化のためには接合が外れない範囲でその使用量をできるだけ少なくした方が良い。従って、支持体４０と相互接合部４４の材質が同じシリコーン樹脂である場合、支持体４０を形成する際に巻回部３４に対して直接的に接合することができれば、相互接合部４４を別途、設ける必要はない。

【0038】

以上のようにして、ボイスコイル振動板２０は、各導電体３１から他の導電体３１又は絶縁部３３への振動の伝搬を減少させて音質の大幅な改善を実現している。さらに、低音域の再生によりボイスコイル振動板２０の振幅が大きくなっても、低い剛性を維持して音質の悪化を防ぐことができ、また、支持体４０の裂けも発生し難くなっている。このようなボイスコイル振動板２０の採用により、電気音響変換器１０は、導電体から直接、音を放出させるというボイスコイル振動板の本来の特長を最大限に生かせるようになった。なお、本実施例では、中心領域磁石６１，基本領域磁石６２，外周領域磁石６３の３種類の磁石を組合せて磁石板６０を構成したが、磁石板の構成はこれに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。また、電気音響変換器の各部のサイズを変更してマイクロホンとして使用する場合は、音によりボイスコイル振動板を振動させるようにする。それによって導電体に起電力が生じるため、内周側端子と外周側端子から音響信号電流として取り出すことができる。

【0039】

続いて、本発明の第２の実施例に係るボイスコイル振動板２０Ａについて説明する。なお、第１の実施例と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
図４に示す電気音響変換器１０Ａは、本発明の第２の実施例に係るボイスコイル振動板２０Ａが、磁石板６０Ａの前面側に対向して配置されたものである。
ボイスコイル振動板２０Ａが、第１の実施例と異なる点は、図５、図６に示すように、コイル体３０ａを構成する導電部３２ａが、並列に配置され電気的に並列に接続された３本の導電体３１からなり、膜状の支持体４０の代わりに、複数（本実施例では２０本）の紐状（線状）の支持体４０ａが、等角度間隔で放射状に設置されている点である。また、ボイスコイル振動板２０Ａと共に用いられる磁石板６０Ａが磁石板６０と異なる点は、基本領域磁石６２ａを構成する各小磁石６２ａ’の上面が平坦状に形成され、外周領域磁石６３ａが１つのネオジム磁石で円筒状に形成されている点である。
なお、図４においては、説明の都合上、中心線の右側には小磁石６２ａ’を通る位置で切断した断面を示し、中心線の左側には音通過孔７１を通る位置で切断した断面を示している。

【0040】

支持体４０ａは、図５、図６に示すように、各巻回部３４と他の巻回部３４を連結する可動連結部４１ａを有している。そして、可動連結部４１ａは、巻回部３４に面していながら巻回部３４に接合されない可動部４２ａと、可動部４２ａの両端部で巻回部３４に接合される接合支持部４３ａを有している。このとき接合支持部４３ａはシリコーン樹脂からなる相互接合部４４ａによって巻回部３４に接合されるが、この相互接合部４４ａは、図６に示すように、隣り合う２本の巻回部３４を部分的に接合する接合部でもある。つまり、隣り合う２本の巻回部３４の間に形成される溝（隙間）に対し、巻回部３４の巻回方向に断続的に相互接合部４４ａを設け、支持体４０ａ（接合支持部４３ａ）と接合している。このように、隣り合う２本の巻回部３４同士を相互接合部４４ａで部分的に接合することによって、互いの振動の伝搬を少なくしている。さらに、相互接合部４４ａによって接合支持部４３ａと巻回部３４、及び隣り合う巻回部３４同士を確実に接合するようにしている。これらの構成により、各巻回部３４は、可動部４２ａによって前後方向への独立した（自由な）振動がし易くなると共に、少なくとも振動時に、隣り合う巻回部３４に接触して、幅方向への移動が阻まれる。従って、実施例１と同様の作用、効果が得られる。

【0041】

ボイスコイル振動板２０Ａは、中音域用スピーカー、高音域用スピーカー、又はマイクロホンに好適に用いられ、その場合は、ボイスコイル振動板２０と異なり、振幅が大きくならないため、隣り合う巻回部３４間の前後方向変位の差も大きくならない。よって、ボイスコイル振動板２０Ａでは、各巻回部３４の振動時に、隣り合う巻回部３４との間に発生する隙間も少ないので、本実施例では膜状ではなく紐状の支持体４０ａを採用することができている。また、隣り合う巻回部３４間で前後方向変位の差が大きくならないため、コイル体３０ａの形成時に、各巻回部３４と隣り合う他の巻回部３４との間に設ける隙間（遊び）も小さくすることができ、それによって隣り合う巻回部３４間の空気の遮断効果を高めることができる。

【0042】

ここで、導電体３１以外の物質となる支持体４０ａや相互接合部４４ａ等については、高音質化のためには、その質量と体積をできるだけ減らし、また、導電体３１との接触面積もできるだけ小さくすることが望ましい。本実施例のような紐状の支持体４０ａは、膜状の支持体４０よりも全体の面積及び体積が小さく、導電体３１が相互接合部４４ａを介して支持体４０ａと接触する面積も小さくなるので、音質面で有利になる。なお、複数の紐状（線状）の支持体４０ａの代わりに、予め網状に形成された支持体を用いても良い。また、本実施例のような紐状（線状）の支持体４０ａの他、帯状の支持体を用いても良い。但し、本実施例のように複数の支持体を放射状に配置すると、支持体の配置間隔は内周側の方が外周側よりも狭くなるため、ボイスコイル振動板２０Ａを全体として見たときに外周側に比べて内周側の剛性が高くなる。よって、内周側の幅が狭く外周側の幅が広い台形状の支持体を用いれば、ボイスコイル振動板２０Ａの全体としての剛性を均一化できる。なお、ボイスコイル振動板２０Ａは、前述のように、振動時の振幅が大きくならないので、その振幅に合わせて基本領域磁石６２ａ（各小磁石６２ａ’）の上面に窪みを設けても、窪みは非常に浅くなる。従って、基本領域磁石６２ａ（各小磁石６２ａ’）の上面は、製作の容易性を考慮して平坦状としている。

【0043】

次に、本発明の第２の実施例におけるボイスコイル振動板の変形例について説明する。なお、第１の実施例又は第２の実施例と同様の構成については、同一の符号を付して説明を省略する。
先に説明した図４において、磁石板６０Ａによって形成され、導電体３１を駆動させる磁界の強度は、ボイスコイル振動板２０Ａの内周側と外周側で急激に低下することが分かっている。そこで、磁界強度が低い内周側及び外周側の領域における電流密度を、磁界強度が高い他（中間部）の領域における電流密度よりも低下させれば音への変換効率を向上させることができる。これに対応したのが、図７〜図９に示す第１の変形例のボイスコイル振動板２０Ｂである。このボイスコイル振動板２０Ｂがボイスコイル振動板２０Ａと異なる点は、内周側緩衝部２１Ｂ、主振動部２２Ｂ及び外周側緩衝部２３Ｂの３つの領域からなるコイル体３０ｂを用いており、内周側緩衝部２１Ｂに対し、紐状の支持体４０ａの代わりに膜状の支持体４０ｂを配置している点である。なお、内周側緩衝部２１Ｂ及び外周側緩衝部２３Ｂは、ボイスコイル振動板２０Ｂの内周側と外周側で主振動部２２Ｂの振動に対する緩衝部としての機能も有している。

【0044】

まず、内周側緩衝部２１Ｂでは、図８に示すように、導電部３２ｂを構成する３本の導電体３１及び絶縁部３３の配置間隔をコイル体３０ａ（図６参照）よりも広くすることによって、導電体３１の密度と共に導電部３２ｂでの電流密度を低下させている。なお、内周側緩衝部２１Ｂのように巻回部３４（導電体３１又は絶縁部３３）の配置間隔を拡げた構造は、図１８の従来例と同様に、巻回部３４の幅方向変位を発生させる要因となるが、内周側緩衝部２１Ｂの面積が小さいため、その影響は殆どない。だが、外周側緩衝部２３Ｂにおいても内周側緩衝部２１Ｂと同様の構造を採用すると、主振動部２２Ｂの全体が一緒になって幅方向に変位するようになるため、異常振動を発生し易くなる。そこで、外周側緩衝部２３Ｂでは、図９に示すように、３本の導電体３１の間にそれぞれ導電体３１と材質及び直径が同じ付加導電体３１ｂを追加し、導電体３１と電気的に並列に接続して導電部３２ｃを構成することにより、導電部３２ｃの断面積を増やして電流密度を低下させている。つまり、外周側緩衝部２３Ｂでは、導電体３１、付加導電体３１ｂ、及び絶縁部３３を密着するように配置することにより、電流密度を低下させると共に巻回部３４（導電体３１、付加導電体３１ｂ、及び絶縁部３３）における幅方向変位の発生を防止している。なお、主振動部２２Ｂの構成はコイル体３０ａ（図６参照）と同様なので、説明を省略する。
また、ボイスコイル振動板２０Ａでは、複数の支持体４０ａを放射状に配置したことにより、支持体４０ａの内周側の配置間隔が外周側よりも狭くなり、ボイスコイル振動板２０Ａを全体として見たときに外周側に比べて内周側の剛性が高くなっていた。そこで、ボイスコイル振動板２０Ｂでは、内周側緩衝部２１Ｂに対し、支持体４０ａの代わりに、剛性の低い薄膜状の支持体４０ｂを配置してボイスコイル振動板２０Ｂの全体としての剛性を均一化すると共に、配置間隔を拡げた巻回部３４間の空気の流通を遮断している。

【0045】

次に、図１０に示す第２の変形例のボイスコイル振動板２０Ｃがボイスコイル振動板２０Ａと異なる点は、隣り合う支持体４０ａの間隔が各位置でできるだけ均一となるように、コイル体３０ａに対して、支持体４０ａの一部が枝分かれするように設置されている点である。ボイスコイル振動板２０Ａのように、全ての支持体４０ａが放射状に配置された場合に比べ、ボイスコイル振動板２０Ｃでは、内周側の剛性の上昇を防ぐことができるため、音質を改善することができる。なお、支持体４０ａの数及び配置はこれに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。

【0046】

次に、図１１、図１２に示す第３の変形例のボイスコイル振動板２０Ｄがボイスコイル振動板２０Ａと異なる点は、コイル体３０ｄを構成する導電部３２ｄが、方形断面を有した同一幅の２本の導電体３１ｄと、導電体３１ｄの幅に対して半分の幅で方形断面を有した２本の導電体３１ｄ’で構成され、絶縁部３３ｄを薄い層状としている点である。隣り合うように並列に配置された２本の導電体３１ｄと、その両側にそれぞれ並列に配置された２本の導電体３１ｄ’は、電気的に並列に接続されている。また、導電部３２ｄを渦巻状とすることにより外周側の導電体３１ｄ’と内周側の導電体３１ｄ’が隣り合うようになるが、絶縁部３３ｄをその２つの導電体３１ｄ’の間に挟んで２つの導電体３１ｄ’同士を接合し絶縁することにより１つの巻回部３４としている。ボイスコイル振動板２０Ａでは、各導電体３１及び絶縁部３３を巻回してコイル体３０ａを形成したが、ボイスコイル振動板２０Ｄでは、例えば導電部３２ｄとなる１枚の導電体箔を並列な３本の分離部３５ｄによって導電体３１ｄ、３１ｄ’に分離してコイル体３０ｄを形成している。分離部３５ｄを形成する方法としては、導電体箔に対してプレス加工、レーザー加工、又はエッチング等を施す方法等を用いることができる。隣り合う導電体３１ｄ’は、分離部３５ｄと同様の加工によって分離された後、絶縁部３３ｄで接合されている。
ここで、絶縁部３３ｄを挟んで隣り合う導電体３１ｄ’の幅は、先に説明したように、他の導電体３１ｄの幅の半分である。絶縁部３３ｄで接合された２本の導電体３１ｄ’の断面積の合計が、他の各導電体３１ｄの断面積と等しくなるので、導電部３２ｄの断面積としては導電体３１ｄの３本分の断面積となっている。従って、コイル体３０ｄとしては、３本分の導電体３１ｄが並列に配置されたような巻回状態であり、電気的には、巻回状態の絶縁部３３ｄで絶縁された各２本の導電体３１ｄ、３１ｄ’が導電部３２ｄを構成して、等電位な状態で音響信号電流が流れる。

【0047】

ボイスコイル振動板２０Ａでは、導電体３１に近い断面積を有する絶縁部３３を使用していたが、ボイスコイル振動板２０Ｄでは、絶縁部３３ｄを層状に形成して面積と質量を減らすことによって、音質を改善している。この絶縁体３３ｄは、導電体３１ｄ’に挟まれて保護された状態なので、非常に薄く形成することが可能であり、音質に及ぼす影響を最小限に抑えることができる。また、絶縁体３３ｄで接合された２本の導電体３１ｄ’と他の各導電体３１ｄは断面形状及び寸法が、それぞれほぼ同等であるため、ボイスコイル振動板２０Ｄの機械的性質が全体的に均一になる。このようにして、ボイスコイル振動板２０Ｄの全面で均一な振動状態が得られるようになり、高音質化が可能となる。さらに、ボイスコイル振動板２０Ｄでは、音の放射面となるボイスコイル振動板２０Ｄ（コイル体３０ｄ）の表面（前面）の殆どを駆動部である導電体３１ｄ、３１ｄ’で占めて直接、音を放出させることができるため、この点においても高音質化にとって非常に有利となる。

【0048】

次に、図１３に示す第４の変形例のボイスコイル振動板２０Ｅがボイスコイル振動板２０Ａと異なる点は、巻回部３４の巻回方向に断続的に設けられた相互接合部４４ａが巻回部３４の巻回方向及び幅方向に対して千鳥状に配置されている点である。相互接合部４４ａを千鳥状に配置することにより、ボイスコイル振動板２０Ｅの全体の剛性を低く維持しながら、半径方向（巻回部３４の幅方向）に対して全ての隣り合う巻回部３４間に相互接合部４４ａを設けることができている。相互接合部４４ａでは、隣り合う巻回部３４同士が確実に固定されるため、各巻回部３４で位置ずれが発生し難くなるだけでなく、巻回部３４に位置ずれが生じても他の部分に波及することが防止される。これにより、各巻回部３４（導電体３１及び絶縁部３３）の要所を接合支持部４３ａで支持すると共に、各巻回部３４の巻回方向及び幅方向への位置ずれを効果的に防ぐことができる。また、各巻回部３４で位置ずれが生じたとしても、半径方向に対して全ての隣り合う巻回部３４間に相互接合部４４ａを設けているため、その位置ずれがコイル体３０ａの他の部分に波及し難く、ボイスコイル振動板２０Ｅ全体の位置ずれによる変形等を効果的に防止できる。

【0049】

次に、図１４に示す第５の変形例のボイスコイル振動板２０Ｆがボイスコイル振動板２０Ａと異なる点は、巻回部３４の巻回方向に断続的に設けられた相互接合部４４ａが巻回部３４の巻回方向及び幅方向に対して千鳥状に配置され、さらに支持体４０ａが廃止（省略）されている点である。つまり、ボイスコイル振動板２０Ｆは、ボイスコイル振動板２０Ｅから支持体４０ａを取り除いたものに相当する。ここで、相互接合部４４ａは、各巻回部３４と各巻回部３４に隣り合う他の巻回部３４とを部分的に接合する接合部である。この相互接合部４４ａが、巻回部３４の巻回方向及び幅方向に対して千鳥状に配置されることにより、各巻回部３４の要所が相互接合部４４ａで固定されている。このようにして、各巻回部３４が、相互接合部４４ａを支点として隣り合う巻回部３４間で互いに支持し合いながら前後方向に変形可能となるので、支持体４０ａを省略することができる。このとき、各巻回部３４が支持体としての機能を有するため、ボイスコイル振動板２０Ｆとしての剛性は、巻回部３４の材質（弾性率）及び断面積、さらに、巻回方向で隣り合う相互接合部４４ａの間隔によって決まる。このような構造の場合、各巻回部３４は相互接合部４４ａによって部分的に接合されているだけなので拘束を受け難く、振動が他の巻回部３４に伝搬し難くなって音質が改善される。また、ボイスコイル振動板２０Ｆは、相互接合部４４ａによって隣り合う巻回部３４同士が確実に固定されるため、各巻回部３４の巻回方向や前後方向（振動方向）への位置ずれが防止され、異常振動の原因となっている各巻回部３４の幅方向変位も効果的に抑えることができる。
なお、相互接合部４４ａには、シリコーン樹脂の他、エポキシ系、シアノアクリレート系等の合成樹脂系接着剤等を用いることができるが、導電体３１同士を接合する箇所では、半田付けやワイヤーボンディング等の金属による接合を用いると強い接合力が得られ、しかも硬質であるため高音質化という点でも有利になる。また、導電体３１の材質として、非磁性で高弾性な（復元性の高い）材質、例えばベリリウム銅、りん青銅、非磁性ばね用ステンレス鋼線等を選択した場合、導電体３１自身の支持体としての機能を向上させることができ、動作の安定性及び耐久性の面でも有効である。

【0050】

次に、図１５〜図１７に示す第６の変形例のボイスコイル振動板２０Ｇがボイスコイル振動板２０Ｅと異なる点は、コイル体３０ｇを構成する導電部３２ｇが、方形断面を有した同一幅の２本の導電体３１ｇと、導電体３１ｇの幅に対して半分の幅で方形断面を有した２本の導電体３１ｇ’で構成され、絶縁部３３ｇを薄い層状としている点と、支持体４０ｇを膜状としている点である。隣り合うように並列に配置された２本の導電体３１ｇと、その両側にそれぞれ並列に配置された２本の導電体３１ｇ’は、電気的に並列に接続されている。また、導電部３２ｇを渦巻状とすることにより外周側の導電体３１ｇ’と内周側の導電体３１ｇ’が隣り合うようになるが、絶縁部３３ｇをその２つの導電体３１ｇ’の間に挟んで２つの導電体３１ｇ’同士を接合することにより巻回部３４としている。図１５において、コイル体３０ｇの表面全体（手前側）は、支持体４０ｇで覆われているが、薄膜状であるため、図面上は透けて見えた状態を示している。
なお、ボイスコイル振動板２０Ｅでは、各導電体３１及び絶縁部３３を巻回してコイル体３０ａを形成したが、ボイスコイル振動板２０Ｇでは、例えば導電部３２ｇとなる１枚の導電体箔を並列な３本の分離部３５ｇによって導電体３１ｇ、３１ｇ’に分離して、コイル体３０ｇの巻回部３４を形成している。さらに、分離部３５ｇによって巻回部３４を形成する際には、巻回部３４の巻回方向に断続的に分離しない部分を設けて導電体結合部３６ｇとし、導電体結合部３６ｇを巻回部３４の巻回方向及び幅方向に対して千鳥状となるように配置している。このコイル体３０ｇの製造方法は、基本的に前述のコイル体３０ｄと同様であり、導電体結合部３６ｇの有無が異なるだけである。

【0051】

また、支持体４０ｇには、図１７に示すように、導電体結合部３６ｇと重なる位置に可動連結部４１ｇが形成される。可動連結部４１ｇは、巻回部３４の一部である導電体結合部３６ｇに面していながら導電体結合部３６ｇに接合されない可動部４２ｇと、可動部４２ｇの両端部で導電体結合部３６ｇに接合される接合支持部４３ｇを有している。各導電体結合部３６ｇと接合支持部４３ｇは、シリコーン樹脂からなる相互接合部４４ｇによって接合されている。このとき、膜状の支持体４０ｇの大部分（接合支持部４３ｇ以外）は、図１６に示すように、巻回部３４に面していながら巻回部３４に接合されない可動部４２ｇとなっている。このように、膜状の支持体４０ｇにおいて接合支持部４３ｇがコイル体３０ｇの中で動きの少ない部分、即ち、変形し難い部分である導電体結合部３６ｇの位置に設けられることにより、巻回部３４本来の動作（振動）が支持体４０ｇ（接合支持部４３ｇ）で妨げられることを防止している。また、巻回部３４と接合支持部４３ｇの接合を点状の相互接合部４４ｇで行うことにより、駆動部以外の物質である相互接合部４４ｇの体積を極力減らして、高音質化を図ることができる。

【0052】

ボイスコイル振動板２０Ｅでは、隣り合う巻回部３４の要所を相互接合部４４ａで接合すると共に、相互接合部４４ａを介して巻回部３４と支持体４０ａ（接合支持部４３ａ）を接合したが、このボイスコイル振動板２０Ｇでは、導電部３２ｇに分離しない部分を設けて導電体結合部３６ｇとすることにより、隣り合う巻回部３４を部分的に結合（一体化）させている。この結果、隣り合う巻回部３４同士が導電体結合部３６ｇの領域で強く固定され、異常振動の原因となる巻回部３４（導電体３１ｇ、３１ｇ’）の幅方向変位がさらに発生し難くなる。
一般的に低音域を再生するスピーカーでは、振動板の面積が大きくなり振幅も大きくなるので、面状のコイル体の各部（巻回部）では様々な方向の位置ずれが生じ易く、その位置ずれが波及する範囲も広がって、コイル体の変形に対する影響が大きくなる。これに対して、このボイスコイル振動板２０Ｇでは、半径方向に対して全ての隣り合う巻回部３４間で導電体結合部３６ｇを設けているため、導電体結合部３６ｇから離れた位置の巻回部３４で位置ずれが生じても、その位置ずれが巻回部３４の他の部分へ波及することを各導電体結合部３６ｇによって防止することができる。このようにして、巻回部３４間の段差の発生及びコイル体３０ｇ全体の位置ずれによる変形を防ぐことができる。また、ボイスコイル振動板２０Ｇは、振幅が大きくなると波状の変形が大きくなって、隣り合う巻回部３４の間で前後方向変位の差が大きくなる。このような場合、分離部３５ｇの隙間が前後方向に拡大してボイスコイル振動板２０Ｇの前面側と後面側との間で空気が流通し易くなる。これに備え、ボイスコイル振動板２０Ｇでは、支持体４０ｇを膜状とすることにより、上記空気の流通を支持体４０ｇで遮断するようにしている。以上のような特徴を有するボイスコイル振動板２０Ｇは、特に低音域用のスピーカーに好適に用いることができる。

【0053】

以上、本発明の実施例を説明したが、本発明は何ら上記した実施例に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施例や変形例も含むものである。
上記実施例では、面状のボイスコイル振動板について説明したが、このボイスコイル振動板は、例えば特許文献５のように、傾斜面又は垂直面を有する立体状に形成することもできる。即ち、導電部と絶縁部を折り曲げたり、湾曲させたりしながら巻回してコイル体を立体状に形成したもの、又は導電部と絶縁部を平面状に巻回した後に折り曲げたり、湾曲させたりしてコイル体を立体状に形成したもの等を使用することもできる。また、必要に応じて、導電部の一部又は全体に被膜を設けても良い。なお、上記実施例では、導電部が、面状に並列配置された複数の導電体からなる場合について説明したが、導電体の本数は適宜、選択することができ、１本とすることもできる。
また、上記実施例では、コイル体３０ｄ、３０ｇの製造方法として、予め面状に形成された導電部に対してプレス加工、レーザー加工、又はエッチング等を施して分離部３５ｄ、３５ｇ等を形成する方法について説明したが、蒸着、スパッタリング、メッキ等の手段を用いて、分離部３５ｄ、３５ｇ及び絶縁部３３ｄ、３３ｇ以外の導電体３１ｄ、３１ｄ’、３１ｇ、３１ｇ’部分を形成することもできる。
さらに、上記実施例のボイスコイル振動板と組合せて使用する磁石板の構造は、上記実施例で説明したものに限定されるものではなく、適宜、選択することができる。よって、従来の磁石板を使用した電気音響変換器の振動板の代わりに、上記実施例のボイスコイル振動板を適用できる場合は、これらの採用によって高音質が得られる。

【産業上の利用可能性】

【0054】

本発明に係るボイスコイル振動板は、電気信号から音への変換をこれまでになく高品質で行えるスピーカー、ヘッドホン、イヤホン等、或いは、音から電気信号への変換を高品質で行えるマイクロホン、音波センサ等の電気音響変換器に利用できる。

【符号の説明】

【0055】

１０、１０Ａ、１０Ｚ：電気音響変換器（スピーカー）、２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、２０Ｄ、２０Ｅ、２０Ｆ、２０Ｇ、２０Ｚ：ボイスコイル振動板、２１Ｂ：内周側緩衝部、２２Ｂ：主振動部、２３Ｂ：外周側緩衝部、３０、３０ａ、３０ｂ、３０ｄ、３０ｇ：コイル体、３１：導電体、３１ｂ：付加導電体、３１ｄ、３１ｄ’、３１ｇ、３１ｇ’、３１ｚ：導電体、３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄ、３２ｇ：導電部、３３、３３ｄ、３３ｇ：絶縁部、３３ｚ：隙間、３４：巻回部、３５ｄ、３５ｇ：分離部、３６ｇ：導電体結合部、３８：内周側端子、３９：外周側端子、４０、４０ａ、４０ｂ、４０ｇ、４０ｚ：支持体、４１、４１ａ、４１ｇ：可動連結部、４２、４２ａ、４２ｇ、４２ｚ：可動部、４３、４３ａ、４３ｇ、４３ｚ：接合支持部、４４、４４ａ、４４ｇ：相互接合部、６０、６０Ａ、６０Ｚ：磁石板、６１：中心領域磁石、６２、６２ａ：基本領域磁石、６２’、６２ａ’：小磁石、６３、６３ａ：外周領域磁石、６３’：小磁石、６５ｚ：帯状磁石、７１：音通過孔、８１：メインフレーム、８２：前方フレーム、８３：中央フレーム、８４：外周フレーム、８５、８５ｚ：後方フレーム、８６：音通過孔

【要約】

コイル体３０は、１又は面状に並列配置された複数の導電体３１からなる導電部３２と、導電部３２を絶縁する絶縁部３３とを有し、各導電体３１及び絶縁部３３が巻回状態とされることにより、コイル体３０に分離され並列に配置された複数の巻回部３４が形成され、各巻回部３４は、隣り合う他の巻回部３４に対して少なくとも振動時に部分的に接触するように配置され、並列に配置された他の巻回部３４と可動連結部４１で連結されている。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】