JP5125540B2 - スピーカ用振動板及びそれを用いたスピーカ - Google Patents

Description

本発明は、スピーカ用振動板及びそれを用いたスピーカに関するものである。

スピーカが優れた音質にて音を再生するためには、スピーカに用いられるスピーカ用振動板が大きなヤング率と内部損失を兼ね備えることが必要となる。

このため、例えば特許文献１では、図９（ａ）の断面電子顕微鏡写真と図９（ｂ）の断面図に示すような無機繊維織布１を縦糸１ａと横糸１ｂで織り成し、さらにその下面に天然繊維不織布２を重ね合わせた積層体３にて構成されたスピーカ用振動板４が提案されていた。

すなわち、特許文献１に記載のスピーカ用振動板４では、内部損失は小さいが大きなヤング率を有する無機繊維織布１と、ヤング率は小さいが大きな内部損失を有する天然繊維不織布２とを一体化させることにより、ヤング率と内部損失の両方に優れた特性を実現しようとするものであった。
特開２００３−２１９４９３号公報

しかしながら、上記従来のスピーカ用振動板４では、互いに異なる性質を有する無機繊維織布１と天然繊維不織布２とを重ね合わせた構成としているため、無機繊維織布１と天然繊維不織布２とは十分に一体化しているとは言い難いものであった。

したがって、従来のスピーカ用振動板４では、無機繊維織布１の有する大きなヤング率と天然繊維不織布２の有する大きな内部損失とを存分に発揮させることは難しく、スピーカの音質の向上が十分に図れるものではなかった。

そこで、本発明はスピーカ用振動板のヤング率と内部損失を高めることにより、スピーカの音質を向上させることを目的とする。

そして、この目的を達成するために本発明におけるスピーカ用振動板は、含浸した熱硬化性樹脂が熱硬化状態となった織布層と、この織布層の裏面側に一体化された紙層とを備え、前記織布層の編目に充填された前記紙層の毛羽が、前記織布層の表面側から前記織布層の織糸に絡みつき、且つ熱硬化性樹脂で一体化された構成とした。

上記構成により本発明は、スピーカ用振動板のヤング率と内部損失を高めることができ、スピーカの音質を向上させることができる。

これは、本発明によるスピーカ用振動板を、織布層の編目に充填させた紙層の毛羽を織布層の表面側から織布層の織糸に絡みつかせ、更に熱硬化性樹脂で固着した構成としたことによる。

すなわち、本発明によるスピーカ用振動板では、織布層の網目に内部損失の大きいパルプが充填されている構成のため大きな内部損失を得ることができる。

また、本発明によるスピーカ用振動板は、紙層の毛羽が織布層の表面側から織糸に絡みついた状態で熱硬化性樹脂により固着されているため、従来のスピーカ用振動板４と異なり、織布層と紙層とが一体化したものとなっている。したがって、本発明によるスピーカ用振動板は、従来のスピーカ用振動板４よりも強度が高く、すなわちヤング率の高いものとなる。

これらの結果、本発明によるスピーカ用振動板はスピーカの音質を向上させることができるのである。

以下、本発明の一実施形態の構成について図面を用いて説明する。

図１（ａ）にスピーカ用振動板５の斜視図、図１（ｂ）にスピーカ用振動板を表面側から見たときの要部拡大図を示す。図１（ａ）に示されるように、本実施形態のスピーカ用振動板５は、織布層６の層と紙層７の層との２層構造となっている。

織布層６は、図１（ａ）に示されるように、縦糸８ａ及び横糸８ｂの２種類の織糸９を格子状に織ることによって形成されており、この格子縞はスピーカ用振動板５の表面に表出した状態となっている。これら縦糸８ａと横糸８ｂの内部及び外周部には熱硬化性樹脂（図示せず）が存在する状態となっており、この熱硬化性樹脂が熱硬化することにより、縦糸８ａと横糸８ｂ自体、及びそれらを織ることで形成された織布層６が硬化した状態となっている。なお、この織布層６は、アラミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、綿繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、絹繊維などの高強度繊維のうち少なくとも一つを含有した構成とし、熱硬化性樹脂としては、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂の少なくとも一つを含有する樹脂を用いている。

紙層７は、セルロース繊維にアラミド繊維を混入させて形成されており、熱圧着により織布層６の背面側に一体化されている。このように、織布層６の背面側には紙層７が熱圧着一体化されているため、スピーカ用振動板５の表面側から裏面側にかけて空気が通過することはない。また、この紙層７を構成するパルプは、織布層６の隣り合う縦糸８ａ及び横糸８ｂによって囲まれた部分である編目１０に充填され、さらに紙層７のパルプの毛羽７ａは、図１（ｂ）に示すように織布層６の表面側から縦糸８ａ及び横糸８ｂに絡みつき、織糸９とともに熱硬化性樹脂により硬化した構造となっている。なお、編目１０とは厳密には、底面が縦糸８ａ及び横糸８ｂによって囲まれた面であり、高さが織糸９の厚さと等しい略直方体部分を指す。

ここで、図１（ｂ）の点線部ＡＡ'における断面電子顕微鏡写真及び断面模式図をそれぞれ図２（ａ）及び図２（ｂ）に示す。

すなわち、本実施形態におけるスピーカ用振動板５では、図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、縦糸８ａの間の編目１０部分には紙層７のパルプが充填されており、紙層７のパルプの毛羽７ａは織布層６の表面側から縦糸８ａに絡みついた状態で熱圧着されているのである。なお、ここでは縦糸８ａに毛羽７ａが絡み付いている様子について図２（ａ）及び図２（ｂ）を用いて説明したが、横糸８ｂにおいても縦糸８ａと同様に毛羽７ａが絡みついた状態となっている。

次に、以上に述べた本実施の形態におけるスピーカ用振動板を用いたスピーカ１２の断面図を図３に示す。

図３に示すように、スピーカ１２は、円筒状の磁気ギャップ１３を有する磁気回路１４と、この磁気回路１４の磁気ギャップ１３内に、その円筒状導線１５部分が可動自在に配置された円筒状のボイスコイル１６とを備えている。

そして、このボイスコイル１６の前記磁気ギャップ１３外部分に、浅皿状のスピーカ用振動板５の内周部分が連結され、さらにこのスピーカ用振動板５の外周部分は、深皿状のフレーム１７の上面開口部分に保持させた断面形状がリング状の第一のエッジ１８の内周部分に連結されている。なお、このスピーカ用振動板５内周部分付近には、ボイスコイル１６の上面側を覆うように半球状のダストキャップ１９が設けられており、このダストキャップ１９は磁気ギャップ１３への粉塵や水分等の侵入を防止する機能を有している。

また、ボイスコイル１６の導線１５からの引出線２０を、このボイスコイル１６のスピーカ用振動板５連結部分と磁気ギャップ１３内配置部分との間から、前記スピーカ用振動板５とは非接触状態で前記フレーム１７へと引出している。

さらに、このボイスコイル１６の、前記引出線２０引出部と磁気ギャップ１３内配置部分との間部分には、弾性体により形成した断面形状がリング状である第二のエッジ２１の内周端がサスペンションホルダ２１ａを介して連結されている。また、この第二のエッジ２１の他端側は前記フレーム１７の内面中間部分に接続させている。

これらの第二のエッジ２１と前記第一のエッジ１８はウレタンまたはゴムなどの弾性体により形成されたものであるが、第二のエッジ２１は下方に、また第一のエッジ１８は上方へと互いに反対方向に突出する形状にしている。

このように、第一のエッジ１８と第二のエッジ２１をそれぞれ逆方向に突出する形状としたことにより、ボイスコイル１６の上、下方向への可動負荷が近似することになる。

したがって、スピーカ用振動板５の動作も上、下方向に対称性を持つようになり、その結果、スピーカ１２から再生される音声に含まれる歪みを低減することができる。

以上のように構成されたスピーカ１２のボイスコイル１６に、音声信号を流すと、磁気ギャップ１３が形成する磁界と反応し、ボイスコイル１６には駆動力が発生する。この駆動方向はフレミング左手の法則に従い、ボイスコイル１６は上下方向に変動する。そして、このボイスコイル１６の変動により、ボイスコイル１６にその内周部分が連結されたスピーカ用振動板５も同様に上下方向に振動し、空気を動かすことでスピーカ１２から音声が発生する仕組みとなっている。

しかしながら、スピーカ用振動板を、織布と紙などの互いに性質の異なる部材同士を重ね合わせて形成する場合、これらの部材同士を一体化することはできなかった。この結果、このような構成のスピーカ用振動板は熱硬化性樹脂で固着した織布層の大きなヤング率と紙層の大きな内部損失とを最大限に発揮させることは難しく、スピーカの音質の向上が十分に図れるものではなかった。

そこで、本実施形態のスピーカ用振動板５では、図２に示すように、織布層６の表面側において、織布層６の編目１０に充填した紙層７のパルプの毛羽７ａを織布層６の織糸９に絡みつかせ、熱硬化性樹脂で固着させた構成としたのである。

このように、織布層６の表面側から、パルプの毛羽７ａを織布層６の編目１０に充填させ、織糸９に絡みつかせた構成のスピーカ用振動板５を用いると、スピーカ１２の音質の向上を図ることができる。

これは、まず、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す従来のスピーカ用振動板４に比べ、スピーカ用振動板５では織布層６の編目１０に内部損失の大きいパルプがより多く充填されており、大きな内部損失を得ることができるからである。

さらに、本実施形態におけるスピーカ用振動板５では、細かい線状の繊維にて形成された紙層７と織布層６との２層構造とし、編目１０に入り込んだ紙層７の繊維の毛羽７ａは、織布層６の縦糸８ａ及び横糸８ｂに織布層６の表面側から絡みつかせた構成としているので、一般に織布層６の裏面側のみが紙層７の層に貼り合わされた構成となっている従来のスピーカ用振動板４とは異なり、織布層６と紙層７とが一体化されている。この結果、スピーカ用振動板５の強度が高められ、従来のスピーカ用振動板４に比べ、スピーカ用振動板５の有するヤング率は高いものとなるため、音質が向上するのである。

以上、説明したように本実施形態におけるスピーカ用振動板５は、内部損失及びヤング率を高めることができ、スピーカ１２の音質を高めることができるのである。また、上述したように本実施形態のスピーカ用振動板５では、織布層６と紙層７とを十分な接合力にて接合することができるため、織布層６と紙層７が剥離する可能性を極めて低くすることもできる。

また、織布層６に含まれる熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂の少なくとも一つを含有する樹脂を用いるのが望ましい。これらの樹脂を含有する樹脂であれば、熱圧着時に十分に硬化しスピーカ用振動板５の硬度を高めることができ、スピーカ用振動板５のヤング率を大きくさせることができる。

また、紙層７にはアラミド繊維を混入してもよい。このように、硬度の高いアラミド繊維を紙層７に混入すると、スピーカ用振動板５の強度が高めることができ、これに伴ってスピーカ用振動板５の硬度も増すため、よりヤング率を高めることができる。なお、アラミド繊維を紙層７に混入するとともに織布層６にアラミド繊維を用いると、スピーカ用振動板５全体がアラミド繊維で構成され、さらに大きいヤング率を得ることができる。

同様に、織布層６は、アラミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、綿繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、絹繊維などの硬度の高い繊維のうち少なくとも一つを含有する織布を用いるのが望ましい。これらの繊維を含有する織布を用いれば、織布層６の硬度を向上させることができ、スピーカ用振動板５のヤング率を高めることができる。

以下、このスピーカ用振動板５の製造方法について説明する。

図４は、スピーカ用振動板５を形成するための第一の金型２２と第二の金型２３で構成された成型機を示している。

第一の金型２２は、下方に突出する成形型を備えた円錐台形状となっており、また第二の金型２３は、この第一の金型２２の円錐台形状が嵌合される皿形状となっている。これら第一の金型２２、第二の金型２３には図示していないが、加熱用のヒーターが取り付けられている。

このような第一の金型２２、第二の金型２３を用意し、先ずは第一の金型２２を第二の金型２３の上方向に引き離す。

次に、第二の金型２３上に皿状の抄紙スクリーン２４を載せる。

この抄紙スクリーン２４は、図５に示すように紙層７の原料となるパルプをパルプ溶解液からすくい上げた状態となっており、抄紙スクリーン２４上にはパルプによってパルプ堆積層２５が形成されている。このときパルプ堆積層２５の厚みはおよそ１０ｍｍである。この状態で、第二の金型２３の加熱用のヒーターを駆動させ、パルプ堆積層２５に含まれる水分を加熱蒸発させる。ここで、第一の金型２２が押し下げられることはないので、第一の金型２２と第二の金型２３にてパルプ堆積層２５を圧縮することはない。すなわち、パルプ堆積層２５は非加圧状態で加熱乾燥されることとなる。なお、本実施形態では、第二の金型２３に取り付けられた加熱用のヒーターのみを駆動させたが、第二の金型２３に埋め込まれた加熱用のヒーターだけでなく第一の金型２２に取り付けられた加熱用のヒーターも同時に駆動させてもよい。あるいは、加熱用のヒーターを駆動させることなく、パルプ堆積層２５をドライヤーなどの温風で乾燥させても良いし、自然乾燥させてもよい。

このように、パルプ堆積層２５を非加圧状態で加熱乾燥させると、パルプ堆積層２５はパルプ溶解液からすくい上げたままの状態にて乾燥するため、図６に示すように、乾燥後のパルプ堆積層２５の第一の金型２２と対向する面のパルプは多数の毛羽２５ａを有し、毛羽立った状態となっている。

なお、本実施形態では、乾燥後のパルプ堆積層２５にワイヤブラシなどを軽く当てることにより、パルプ堆積層２５のパルプをさらに毛羽立たせている。

次に、図７に示されるように、型押しする前の平板状織布２６を、第一の金型２２と、パルプ堆積層２５及び抄紙スクリーン２４が載置された状態の第二の金型２３との間に配置する。この平板状織布２６は、成型後の織布層６にあたる部材であり、糸を格子状に織ることにより形成されている。また、平板状織布２６には、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂熱硬化性樹脂のうち、少なくとも一つを含有した熱硬化性樹脂が予め含浸されている。

そして、この状態から、図８に示されるように、第一の金型２２を第二の金型２３へと押し下げ、パルプ堆積層２５と平板状織布２６とを加圧、圧縮する。このとき、パルプ堆積層２５のパルプは毛羽だった状態となっているため、図６で示した毛羽２５ａは平板状織布２６の編目に入り込んで、平板状織布２６の表面から突出した状態となり、続いて圧縮されることになる。

すなわち、パルプ堆積層２５の毛羽２５ａが平板状織布２６の編目を充填した状態で、パルプ堆積層２５と平板状織布２６は型締めされる。

なお、この時点で、パルプ堆積層２５及び平板状織布２６は加圧、圧縮により変形し、それぞれ図１（ｂ）に示したスピーカ用振動板５の紙層７及び織布層６の形状となる。

さらに、パルプ堆積層２５と平板状織布２６とを型締めした状態で、第一の金型２２及び第二の金型２３を１８０度〜２５０度に加熱させ、平板状織布２６に含浸させた熱硬化性樹脂を熱硬化させてパルプ堆積層２５と平板状織布２６とを一体化する。その後、第一の金型２２及び第二の金型２３を開き、成型されたスピーカ用振動板５を取り出し、抄紙スクリーン２４を剥がす。なお、本実施形態では第二の金型２３にパルプ堆積層２５及び抄紙スクリーン２４を載置した状態で型締めしたが、パルプ堆積層２５の加熱乾燥後に抄紙スクリーン２４を剥がし、平板状織布２６とパルプ堆積層２５のみを型締めしてもよい。

以上の工程により、図１（ａ）（ｂ）、図２（ａ）（ｂ）に示したスピーカ用振動板５が形成される。

このように、本実施形態の製造方法によると、パルプ堆積層２５の第一の金型２２と対向する面の毛羽２５ａを平板状織布２６の編目に充填させ、平板状織布２６の表面から突出させた状態で圧縮成型することができ、図１（ａ）、図１（ｂ）に示すような、織布層６の表面側から、毛羽７ａを織糸９に絡みつかせ熱硬化樹脂で固着させた構成のスピーカ用振動板５を形成することができるのである。

また、パルプ堆積層２５を乾燥させた後に、ワイヤブラシや目の粗い紙鑢などを用いてブラッシングを行い、パルプ堆積層２５を毛羽立たせてもよい。このように、パルプ堆積層２５をさらに毛羽立たせると、より多くの毛羽２５ａを平板状織布２６の織目に入り込ませることができ、製造後のスピーカ用振動板５において、編目１０における紙層７の毛羽７ａの充填率を高めることができるとともに、紙層７の毛羽７ａを織糸９により絡めた構成とすることができるのである。

また、パルプ堆積層２５を毛羽立たせるために、紙層７の原料となるパルプに羊毛などの獣毛繊維、麻などの靱皮繊維、綿やカポックなどの種毛繊維のようなフィブリル構造を有する繊維を混入させてもよい。すなわち、フィブリル構造のように、極細の繊維素が束になった構造を有する繊維を混入させると、乾燥時に繊維が割れることでパルプ堆積層２５にはさらに毛羽立ちが生じ、より多くの毛羽２５ａを平板状織布２６の織目に入り込ませることができるのである。さらに、このフィブリル構造を有する繊維を混入させたパルプに対し、ワイヤブラシや目の粗い紙鑢などを用いてブラッシングを行うと、より毛羽立たせることができる。

本発明におけるスピーカ用振動板は、紙層の毛羽が、織布層の表面側から織糸に絡みつき熱硬化性樹脂で固着して紙層と織布層が一体化した構成となっているため、スピーカ用振動板の内部損失及びヤング率を大きくすることができる。したがって、本発明におけるスピーカ用振動板は、スピーカの音質を向上させることができ、各種音響機器において有用なものである。

（ａ）本発明の一実施形態のスピーカ用振動板を示す斜視図、（ｂ）本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の要部拡大図 （ａ）本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の断面を示す電子顕微鏡写真、（ｂ）本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の断面図 本発明の一実施形態のスピーカを示す断面図 本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の製造方法を示す断面図 本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の製造方法を示す断面図 本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の原材料の断面図 本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の製造方法を示す断面図 本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の製造方法を示す断面図 （ａ）従来のスピーカ用振動板の断面を示す電子顕微鏡写真、（ｂ）従来のスピーカ用振動板の断面図

符号の説明

５ スピーカ用振動板
６ 織布層
７ 紙層
７ａ 毛羽
８ａ 縦糸
８ｂ 横糸
９ 織糸
１０ 編目
１２ スピーカ
１３ 磁気ギャップ
１４ 磁気回路
１５ 導線
１６ ボイスコイル
１７ フレーム
１８ 第一のエッジ
１９ ダストキャップ
２０ 引出線
２１ 第二のエッジ
２１ａ サスペンションホルダ
２２ 第一の金型
２３ 第二の金型
２４ 抄紙スクリーン
２５ パルプ堆積層
２５ａ 毛羽
２６ 平板状織布

Claims (12)

1. 織布層と、
   前記織布層の裏面と接触する側の表面に毛羽を有する紙層とを備え、
   前記毛羽が、前記織布層の編目に入り込んで前記織布層の表面から突出し、
   前記織布層の表面で前記織布層と絡み合うことにより一体化されたスピーカ用振動板。
2. 前記織布層は、熱硬化状態となった熱硬化性樹脂を有する請求項１に記載のスピーカ用振動板。
3. 前記織布層に含まれる熱硬化性樹脂として、フェノール樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂の少なくとも一つを含有する樹脂を用いた請求項１に記載のスピーカ用振動板。
4. 前記紙層にはアラミド繊維が混入された請求項１に記載のスピーカ用振動板。
5. 前記織布層は、アラミド繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、綿繊維、カーボン繊維、ガラス繊維、絹繊維の少なくとも一つを含有した請求項１に記載のスピーカ用振動板。
6. 請求項１〜５に記載のいずれかひとつに記載のスピーカ用振動板を用いたスピーカ。
7. 請求項１〜５に記載のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板を用いたスピーカであり、
   前記スピーカ用振動板と、
   このスピーカ用振動板に結合されたフレームと、
   このフレームの内定部に中央に保持された磁気回路体と、
   この磁気回路体が形成する磁気ギャップに可動自在に配置されたボイスコイル
   から構成されるスピーカ。
8. 請求項１〜５に記載のいずれかひとつに記載のスピーカ用振動板を用いたスピーカであり、
   前記スピーカ用振動板と、
   このスピーカ用振動板に結合されたフレームと、
   このフレームの内定部に中央に保持された磁気回路体と、
   この磁気回路体が形成する磁気ギャップに可動自在に配置されたボイスコイルとを
   備え、前記織布層の格子縞をスピーカの表面に表出させたスピーカ。
9. 第一の金型と、この第一の金型に対向して設けられ、第一の金型と型締め時に整合するように設けられた第二の金型とを備えた成型機により製造される、織布層とこの織布層の裏面と接触する側の表面に毛羽を有する紙層とを備え、前記毛羽が、前記織布層の編目に入り込んで前記織布層の表面から突出し、前記織布層の表面で前記織布層と絡み合うことにより一体化させた構成のスピーカ用振動板であり、
   前記第一の金型と前記第二の金型にて熱圧着によりスピーカ用振動板を形成する前に、前記紙層の原料となるパルプを抄紙スクリーンにてすくい、前記紙層のパルプを非加圧状態で乾燥させたスピーカ用振動板。
10. 前記パルプの乾燥時あるいは乾燥後に、前記織布層と接触する側の面の前記パルプを毛羽立たせた請求項９に記載のスピーカ用振動板。
11. 前記パルプをブラッシングにより毛羽立たせた請求項１０に記載のスピーカ用振動板。
12. 前記パルプにフィブリル構造を有する繊維を混入させた請求項９に記載のスピーカ用振動板。