説明

スピーカ用振動板およびこれを用いたスピーカならびにこのスピーカを用いた電子機器および装置

【課題】本発明は音響機器に使用されるスピーカ用振動板、スピーカ、電子機器および装置に関するものであり、精度の高い特性づくり、音づくりが課題であった。
【解決手段】本発明は、樹脂材料と竹の葉から抽出させたプラントオパールを混入した材料を射出成形またはシート成形してスピーカ用振動板を構成することにより、振動板の物性値設定の自由度が大きい利点と、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観に優れ、生産性や寸法安定性も向上できる樹脂振動板の利点の両方の特徴を生かすことができる振動板を実現することができる構成としたものである。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は各種音響機器や映像機器に使用されるスピーカ用振動板やこれを用いたスピーカおよびステレオセットやテレビセット等の電子機器および装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
近年、音響機器や映像機器などの電子機器において、デジタル技術の普及により、これらの電子機器に使用されるスピーカについて、性能の向上が強く要請されている。
【0003】
一方、スピーカの構成部品の中で、振動板の性能が音質の決定に大きなウエイトを占めており、より良い音質を実現する高性能の振動板を開発することが急務である。
【0004】
従来のスピーカ用振動板の製造方法について図面を用いて説明する。
【0005】
図6は、従来の射出成形による樹脂製のスピーカ用振動板の断面図である。
【0006】
図6に示すように、スピーカ用振動板7はポリプロピレン等の樹脂を使用して、あらかじめ形状設定された金型に、樹脂ペレットを熱溶解させて射出成形して得ていた。
【0007】
これらの射出成形による樹脂材料の種類としては、ポリプロピレン等の単一材料が一般的によく使用されている。
【0008】
このほか、振動板としての物性値の調整、すなわちスピーカとしての特性や音質の調整を目的として、種類の異なる樹脂を使用したブレンドタイプのものも存在していた。
【0009】
さらに、これら樹脂では調整が難しい物性値の調整については、マイカ等の強化材を混入して物性値の調整、スピーカとしての特性や音質の調整を実施していた。
【0010】
また、さらに物性調整の自由度を大きくするためにパルプ材料を混入して音質調整を実施していた。
【0011】
この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1および特許文献2が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】特開昭59−176995号公報
【特許文献2】特開2005−236497号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0013】
最近の音響機器や映像機器、さらにはこれらの機器を搭載した自動車等の装置に関しては、デジタル技術の著しい進歩により、従来と比較して、飛躍的に性能向上が図られてきた。
【0014】
その音質については、低歪化、広帯域化、高ダイナミックレンジ化とさらにリアルさを増し、映像についても高精細化やプラズマディスプレイ等の大型モジュールの出現と普及により、目覚ましい性能向上が図られてきた。
【0015】
よって、前述の電子機器の性能向上により、これら電子機器に使用されるスピーカについても、その性能向上が市場より強く要請されている。
【0016】
一方、その性能向上が市場より強く要請されているスピーカについては、スピーカの構成部品の中で、その音質を決定する大きなウエイトを占める振動板の高性能化対応が必要不可欠である。
【0017】
ところが、樹脂振動板では、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観も優れたものとでき、生産性も向上できるが、樹脂の宿命である樹脂特有の画一的な物性値しか確保できないため、スピーカとしての特性、音質の調整範囲が非常に狭くなるという欠点を有している。
【0018】
また、樹脂とパルプ材料を混入した振動板では、音質調整の自由度が大きくなり、耐湿信頼性も確保できるが、さらに、物性を向上させ、音質向上させるためには、強度を大きくする必要があった。
【0019】
本発明は前記課題を解決し、スピーカとしての特性、音質の調整の自由度が大きく、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観も優れたものとでき、生産性も向上できるスピーカ用振動板を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【0020】
上記目的を達成するために、本発明は、樹脂と竹の葉から抽出されたプラントオパールを含んで射出成形またはシート成形してスピーカ用振動板を構成したものである。
【0021】
この構成により、竹の葉に含まれるプラントオパールを樹脂に混入することで樹脂振動板の剛性と音速を向上させ、スピーカの再生帯域の拡大と歪を低減することができ、良好な音質を実現することができる。
【発明の効果】
【0022】
以上のように本発明は、樹脂と竹の葉から抽出されたプラントオパールを含んで射出成形またはシート成形してスピーカ用振動板を構成したものであり、この構成により、竹の葉に含まれるプラントオパールを樹脂に混入することで樹脂振動板の特徴でもある耐湿、耐水信頼性を保持したまま、振動板の物性設定の自由度が大きくなり外観に優れた振動板を得ることができる。
【0023】
また、上記振動板を射出成形またはシート成形により得ることで生産性や寸法安定性が向上した振動板を得ることができる。
【0024】
そして、樹脂振動板の剛性と音速を向上させ、スピーカの再生帯域の拡大と歪を低減することができ、良好な音質を実現することができる。
【0025】
また、これらの樹脂、さらには、混入材である強化材料を多岐にわたる材料の中から、選定し適切に配合比率を設定していくことで、従来では不可能であった精度の高い特性や音質の調整が可能となる。
【0026】
さらに、色彩等の意匠上も、その組合せにより多岐にわたるデザインが可能となる。
【0027】
そして、その組合せによるバリエーションについても無限に設定できる可能性があり、特性づくり、音づくり、デザイン上において、所望の要求を満足させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0028】
【図1】本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の断面図
【図2】本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の平面図
【図3】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図4】本発明の一実施の形態における電子機器の外観図
【図5】本発明の一実施の形態における装置の断面図
【図6】従来のスピーカ用振動板の断面図
【発明を実施するための形態】
【0029】
以下、本発明の実施の形態について記載するが、この実施の形態は本発明を何ら限定するものではない。
【0030】
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1から請求項16に記載の発明について説明する。
【0031】
図1は、本発明の一実施形態の振動板の断面図を示したもの、図2は、本発明の一実施形態の振動板の平面図を示したものである。
【0032】
図1および図2に示すように、振動板27は、樹脂27Aと竹の葉から抽出されたプラントオパール27Bとを混入した材料を射出成形またはシート成形して構成している。
【0033】
竹の葉からプラントオパール(二酸化珪素化合物)を抽出する方法は特に限定しないが竹の葉を乾燥させて水分を除去し、ミキサーで粉末状にして、篩で分級する方法が最も収率が良く、望ましい。
【0034】
その他には圧力をかけて粉砕し、水溶液上で比重差により沈殿する粉と水に浮く粉で分けるなど様々な方法があり、どの方法で竹の葉からプラントオパールを抽出しても良い。
【0035】
そして、この竹の葉から抽出されたプラントオパールは曲げ弾性率を向上させる働きがあり、振動板の剛性と音速が向上し、歪みを低減して、再生帯域を拡大することが可能となる。
【0036】
また、以上は竹の葉から抽出されたプラントオパールについて説明したが、笹の葉から抽出されたプラントオパールを使用しても同様の効果を得ることができる。
【0037】
この竹の葉に含まれるプラントオパールを5重量%以上かつ50重量%以下で混入することにより、効果的に性能を発揮できる。
【0038】
竹の葉に含まれるプラントオパールが5重量%未満の場合は曲げ弾性率を向上させる働きが少なく、効果的でない。
【0039】
一方、竹の葉に含まれるプラントオパールが50重量%を超えると樹脂に均一に分散するのが困難になり、また、流動性の低下により射出成形での薄肉成形が困難になる。
【0040】
さらに天然繊維を混入すると自然で明るい音色を再生することができ、樹脂特有の暗くて画一的な音色を抑えることができる。
【0041】
天然繊維は木材パルプ、非木材パルプのどちらでも構わないが非木材である竹繊維を混入することが望ましい。
【0042】
竹繊維は他のパルプ材に比べて弾性率が高いことから、音速が高くなるなど物性調整の自由度が大きくなる。
【0043】
また、竹繊維を使用することはプラントオパールを竹の葉から抽出することを考慮しても資源の節約になり、竹の生育速度が木材に比べて速いことから環境に優しい。
【0044】
混入する竹繊維は5重量%以上で、かつ60重量%以下が望ましい。
【0045】
この配合比率範囲とすることにより、樹脂27Aと竹の葉から抽出したプラントオパール27Bとの混練したときの効果が効率よく発揮され、かつ生産性と品質とが向上する。
【0046】
竹繊維の混入比率が5重量%に満たない場合は、竹繊維の効果がほとんど現れない。
【0047】
一方、60重量%より多い場合は樹脂27Aとの混練に長時間必要となる。
【0048】
また射出成形が困難となることから生産性と寸法安定性が低下し形状の自由度が小さくなる。
【0049】
その中でも竹繊維の混入量が51重量%を越えると樹脂とは違い、竹繊維のように焼却廃棄することができる。
【0050】
また、混入する竹繊維の一部は叩解度が25cc以下のミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維であっても良い。
【0051】
ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維自体が通常の竹繊維より高弾性率であるのと部分的にミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維が存在することで、繊維間の結合が強固になるという効果もあり、これらが相乗して竹繊維よりも弾性率が高くなるため音速が向上する。
【0052】
また、竹繊維を多くして、より自然で明るい音色にしたい場合は竹繊維の一部またはすべてに竹粉を使用しても良い。
【0053】
さらに竹繊維の一部またはすべては竹炭状態にすることで弾性率と内部損失を向上させることができ、より振動板としての性能を向上させることができる。
【0054】
また、顔料などの着色剤を混入しても良いが炭化状態の竹繊維を使用すれば黒系色等の着色剤を混入する必要もない。
【0055】
さらに、振動板27の強化や、音に多少のアクセントを付けたり、音圧周波数特性にピークを持たせて音質調整したい場合には、強化材を混入してもよい。
【0056】
このような強化材としてマイカ、グラファイト、タルク、炭酸カルシウム、クレイ、さらには炭素繊維、アラミド繊維を用いることができる。
【0057】
強化材にマイカを混入すると弾性率を高くすることができる。
【0058】
グラファイトを混入すると弾性率と内部損失を上げることができる。
【0059】
タルク、炭酸カルシウム、クレイを混入すると内部損失を上げることができる。
【0060】
アラミド繊維を使用すると竹繊維とアラミド繊維が絡み合い弾性率を下げずに内部損失を上げることができる。
【0061】
また、ミクロフィブリル状態まで微細化したアラミド繊維を使用すると、より繊維間の絡み合いが強くなるため、高弾性率、高内部損失が可能となる。
【0062】
また、アラミド繊維に限らず化学繊維として炭素繊維のような高強度、高弾性率繊維を使用しても良い。
【0063】
また、相溶化剤を使用することで、ポリプロピレンのような非極性樹脂と竹の葉から抽出するプラントオパールの相溶性を良化させることで弾性率や耐熱性を向上させることが可能となる。
【0064】
特に、前記相溶化剤にはビニル基やメタクリロキシ基、メルカプト基を有するシランを用いることが望ましい。
【0065】
具体的にはビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、3−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、3−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、3−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【0066】
また、相溶化剤はこれに限定されることなく、その他のシランカップリング剤や非極性の樹脂は無水マイレン酸などで変性し、極性を持たせて用いても良いことは言うまでもない。
【0067】
この振動板27について樹脂27Aにはポリプロピレンを使用することが望ましい。
【0068】
ポリプロピレンは結晶性で比較的、耐熱性が高く、成形性も良好である。
【0069】
また、比重が小さい樹脂であるので振動板の軽量化にも効果がある。
【0070】
また、ポリプロピレン以外のオレフィン樹脂でポリメチルペンテンを使用しても軽量化に有効である。
【0071】
また結晶性の樹脂と非晶性の樹脂を用途に応じて使い分けすることで、樹脂材料としての最適な物性値を満足させることが可能となる。
【0072】
その他にもエンジニアリングプラスチックや環境配慮のためにポリ乳酸に代表される植物由来樹脂を使用しても良い。
【0073】
なお、これらの材料をそれぞれ組合せることで、振動板27の物性値を自由に、しかも高精度に調整することができ、所定の特性と音質を実現することが可能となる。
【0074】
この所定の特性と音質の実現については、特性づくり、音づくりに関しての深いノウハウが必要であるが、一般に以下に示す方法により実施されることが多い。
【0075】
すなわち、スピーカの特性づくり、音づくりに関しては、その構成部品のパラメータを変化させることである程度の変更が可能であり、所定の特性と音質に近付けることができる。
【0076】
例えば、スピーカの構成部品のうち、振動板27を除く他の部品のパラメータを一定に固定した場合を想定する。
【0077】
振動板27での可変可能なパラメータは、その物性値以外では、面積や形状、重量、面厚等である。
【0078】
しかしながら、振動板27の面積や形状、重量、面厚は、スピーカ設計上の初期段階でほぼ決まってしまう。
【0079】
すなわち、振動板27の物性値以外の条件により、スピーカの音圧周波数特性と音質とが概略決定される。
【0080】
この場合、その音圧周波数特性上に不要なピークやディップが発生し、歪も特定の周波数帯域で大きく発生することが多い。
【0081】
また、音質については、その音圧周波数特性に大きく左右された音色となる。
【0082】
これらの原因は振動板27の面積や形状、重量、面厚に起因しており、特に振動板27の振動モードによる場合が多い。
【0083】
このような不要なピークやディップ、歪を改善し良好な音質を得るために振動板材料を選択する場合、以下のような手順で進めることができる。
【0084】
まず、そのスピーカに要求されている音圧周波数特性や音質、信頼性グレードを満足できると思われる材料を、樹脂27A、竹の葉から抽出されたプラントオパール27B、さらにはその他の混入材料として選定する。
【0085】
この場合、ベースとなる樹脂27Aに関しては、特にその耐熱グレード等信頼性に傾注して選定し、またそれぞれの樹脂27Aの固有の音色が所定の音色に近い材料を選定する。
【0086】
そして、削除したい音圧周波数特性上の不要なピークやディップについて各材料を選定する。
【0087】
ディップ対策の場合はその周波数に共振を有している樹脂材料を選定し、逆にピーク対策の場合はその周波数に内部損失を有している材料を選定する。
【0088】
この材料選定については樹脂27A、竹の葉から抽出したプラントオパール27B、その他の混入材料について、その材料特有の密度、弾性率、内部損失、音色、振動板27の形状に成形したときの共振周波数等を考慮しながら選定する。
【0089】
そして、選定された材料を混練して、射出成形用に竹の葉から抽出したプラントオパール27Bを高充填されたマスターバッチペレットを作製する。
【0090】
次に、このマスターバッチペレットを使用して、射出成形により振動板27を得る。
【0091】
このようにして得られた振動板27の物性値等を計測し、評価する。
【0092】
また振動板27を使用してスピーカを試作し、実際に特性、音質を計測し、さらに試聴して最終的に評価する。
【0093】
評価により所定の特性と音質が得られない場合は、何度もこの試作プロセスを繰返す。
【0094】
そしてその中で、材料選定とそれらの配合比率について改善を加え、順次目標とする特性と音質に近付けていく。
【0095】
以上のようなプロセスを繰返すことにより、所定の特性と音質とを満足できるか、または非常に近い振動板27を仕上げることができる。
【0096】
また、ポリプロピレンは一般的に入手しやすく、射出成形も容易であるが、本発明は当樹脂材料に限定されることなく、その所望の特性値に応じて使い分けすることができる。
【0097】
例えば、高い耐熱性や、高い耐溶剤性が必要な場合は、その用途に合致したエンジニアリングプラスチックを使用することも可能である。
【0098】
また、環境配慮のために植物由来樹脂、特にポリ乳酸を使用することも可能である。
【0099】
ポリ乳酸はポリプロピレンよりも竹材料との相溶性が比較的良く、さらにタンニンなどを相溶化剤に用いることで、相溶性がさらに向上する。
【0100】
以上のように本発明は、樹脂と竹の葉から抽出されたプラントオパールとを混入した材料を射出成形またはシート成形してスピーカ用振動板を構成することにより、振動板の物性値設定の自由度が大きくなり、特に竹繊維の特徴である高弾性率を生かしながら、樹脂の高内部損失、耐湿信頼性を確保し、外観に優れ、生産性や寸法安定性も向上できる振動板を得ることができる。
【0101】
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項17に記載の発明について説明する。
【0102】
図3は、本発明の一実施形態のスピーカの断面図を示したものである。
【0103】
図3に示すように、着磁されたマグネット21を上部プレート22およびヨーク23により挟み込んで内磁型の磁気回路24を構成している。
【0104】
この磁気回路24のヨーク23にフレーム26を結合している。
【0105】
このフレーム26の周縁部に、請求項1から請求項16に記載のいずれか1つの振動板27の外周をエッジ29を介して接着している。
【0106】
そして、この振動板27の中心部にボイスコイル28の一端を結合するとともに、反対の一端を上記磁気回路24の磁気ギャップ25にはまり込むように結合して構成している。
【0107】
以上は、内磁型の磁気回路24を有するスピーカについて説明したが、これに限定されず、外磁型の磁気回路を有するスピーカに適用しても良い。
【0108】
以上のように本発明は、樹脂と竹の葉から抽出されたプラントオパールとを混入した材料を射出成形またはシート成形したスピーカ用振動板を用いることにより、振動板の物性値設定の自由度が大きくなり、特に竹繊維の特徴である高弾性率を生かしながら、樹脂の高内部損失、耐湿信頼性を確保し、外観に優れ、生産性や寸法安定性も向上できる振動板を用いたスピーカを得ることができる。
【0109】
(実施の形態3)
以下、実施の形態3を用いて、本発明の特に請求項18に記載の発明について説明する。
【0110】
図4は、本発明の一実施形態の電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステムの外観図を示したものである。
【0111】
スピーカ30は、エンクロジャー41に組込まれてスピーカシステムが構成されている。
【0112】
アンプ42はスピーカシステムに入力する電気信号の増幅回路を含む。
【0113】
プレーヤ等の操作部43はアンプ42に入力されるソースを出力する。
【0114】
電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステム44は、このようにアンプ42、操作部43、スピーカシステムを有する。
【0115】
アンプ42、操作部43、エンクロジャー41は、ミニコンポシステム44の本体部である。
【0116】
すなわちスピーカ30は、ミニコンポシステム44の本体部に装着されている。
【0117】
またスピーカ30のボイスコイル28は、本体部のアンプ42から給電されて振動板から音を発する。
【0118】
この構成により、従来では実現できなかった精度の高い特性づくり、音づくり、デザインを可能としたミニコンポシステム44が得られる。
【0119】
なおスピーカ30の機器への応用として、オーディオ用のミニコンポシステム44について説明したが、これに限定されない。
【0120】
持運び可能なポータブル用のオーディオ機器等への応用も可能である。
【0121】
さらに、液晶テレビやプラズマディスプレイテレビ等の映像機器、携帯電話等の情報通信機器、コンピュータ関連機器等の電子機器に広く応用、展開が可能である。
【0122】
(実施の形態4)
以下、実施の形態4を用いて、本発明の特に請求項19に記載の発明について説明する。
【0123】
図5は、本発明の一実施形態の装置である自動車50の断面図を示したものである。
【0124】
図5に示すように、本発明のスピーカ30をリアトレイやフロントパネルに組込んで、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用して自動車50を構成したものである。
【0125】
この構成とすることにより、スピーカ30の特徴を生かした精度の高い特性づくり、音づくり、デザインを図ることで、このスピーカ30を搭載した自動車等の装置の音響設計自由度を向上させることができる。
【産業上の利用可能性】
【0126】
本発明にかかるスピーカ用振動板、スピーカ、電子機器および装置は、精度の高い特性づくり、音づくりが必要な映像音響機器や情報通信機器等の電子機器、さらには自動車等の装置に適用できる。
【符号の説明】
【0127】
21 マグネット
22 上部プレート
23 ヨーク
24 磁気回路
25 磁気ギャップ
26 フレーム
27 振動板
27A 樹脂
27B 竹の葉から抽出したプラントオパール
28 ボイスコイル
29 エッジ
30 スピーカ
41 エンクロジャー
42 アンプ
43 操作部
44 ミニコンポシステム
50 自動車

【特許請求の範囲】
【請求項1】
射出成形またはシート成形されたスピーカ用振動板であって、前記スピーカ用振動板は樹脂と竹の葉から抽出されたプラントオパールを含んでなるスピーカ用振動板。
【請求項2】
天然繊維をさらに含む請求項1記載のスピーカ用振動板。
【請求項3】
天然繊維は竹繊維とした請求項2記載のスピーカ用振動板。
【請求項4】
竹繊維は5重量%以上で、かつ60重量%以下とした請求項3記載のスピーカ用振動板。
【請求項5】
竹繊維の一部は叩解度が25cc以下のミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を含む請求項3記載のスピーカ用振動板。
【請求項6】
竹繊維の一部またはすべてを竹粉とした請求項3記載のスピーカ用振動板。
【請求項7】
竹繊維の一部またはすべてを炭化させた竹炭とした請求項3記載のスピーカ用振動板。
【請求項8】
強化材をさらに含む請求項1から請求項7のいずれか1つに記載のスピーカ用振動板。
【請求項9】
強化材はマイカ、タルク、グラファイト、クレイ、炭酸カルシウム、アラミド繊維の少なくともいずれか1つとした請求項8記載のスピーカ用振動板。
【請求項10】
相溶化剤をさらに含む請求項1から請求項9のいずれか1つに記載のスピーカ用振動板。
【請求項11】
相溶化剤はシラン化合物とした請求項10記載のスピーカ用振動板。
【請求項12】
シラン化合物はビニル基を有する請求項11記載のスピーカ用振動板。
【請求項13】
樹脂はポリプロピレンとした請求項1記載のスピーカ用振動板。
【請求項14】
樹脂は、エンジニアリングプラスチックとした請求項1記載のスピーカ用振動板。
【請求項15】
樹脂は植物由来の樹脂とした請求項1記載のスピーカ用振動板。
【請求項16】
植物由来の樹脂はポリ乳酸とした請求項15記載のスピーカ用振動板。
【請求項17】
磁気回路と前記磁気回路に結合されたフレームと、樹脂と竹の葉から抽出されたプラントオパールを含み、射出成形またはシート成形され、前記フレームの外周部に結合された振動板と、前記振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルとを備えたスピーカ。
【請求項18】
本体部と磁気回路と前記磁気回路に結合されたフレームと樹脂と竹の葉から抽出されたプラントオパールを含み、射出成形またはシート成形され、前記フレームの外周部に結合された振動板と前記振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルとを有し、前記本体部から給電されるスピーカとを備えた電子機器。
【請求項19】
請求項17記載のスピーカを移動手段に備えた装置。

【図1】
image rotate

【図2】
image rotate

【図3】
image rotate

【図4】
image rotate

【図5】
image rotate

【図6】
image rotate