CN105393558A - 扬声器用振动板、使用该振动板的扬声器以及电子设备和移动体装置 - Google Patents

扬声器用振动板、使用该振动板的扬声器以及电子设备和移动体装置 Download PDF

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CN105393558A CN201480040378.2A CN201480040378A CN105393558A CN 105393558 A CN105393558 A CN 105393558A CN 201480040378 A CN201480040378 A CN 201480040378A CN 105393558 A CN105393558 A CN 105393558A
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Abstract

扬声器用振动板包括含有天然纤维的基材层和由纤维素纳米纤维构成的涂层。涂层形成在基材层的至少单面上。纤维素纳米纤维的弹性率比基材层的弹性率大，并且，纤维素纳米纤维的内部损耗比基材层的内部损耗小。

Description

扬声器用振动板、使用该振动板的扬声器以及电子设备和移动体装置
技术领域
本发明涉及一种具有包含纳米纤维的涂层的扬声器用振动板、使用该振动板的扬声器以及电子设备和移动体装置。
背景技术
以往的扬声器用振动板包括基材层与涂层。另外，基材层是通过将例如天然纤维进行抄纸而制成的。例如，能够使用木材类的纸浆作为天然纤维。
在基材层的一个面上形成涂层。另外，涂层含有细菌纤维素。细菌纤维素是通过使用细菌的发酵法而生成的。另外，作为生成纤维素的细菌，能够列举出例如黑色蒂腐霉菌病、优雅放射毛霉菌和少孢根霉菌等。
并且，涂层是通过将含有细菌纤维素的分散液涂覆在基材层上并进行干燥而形成的。
另外，作为与本申请发明相关的现有技术文献信息，已知的有专利文献1。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开平5-7393号公报
发明内容
本发明的扬声器用振动板具有含有天然纤维的基材层和由纤维素纳米纤维构成的涂层。涂层形成在基材层的至少单面上。纤维素纳米纤维的弹性率比基材层的弹性率大，并且，纤维素纳米纤维的内部损耗比基材层的内部损耗小。
如上所述，本发明的扬声器用振动板能够使弹性提高并且抑制内部损耗变小。而且，本发明的扬声器用振动板能够增大基材层与涂层的附着力。其结果是，与振动板连接的音圈的振动能够良好地传递到振动板。
附图说明
图1A是表示利用扫描型电子显微镜(SEM)观察到的根据本发明的实施方式的扬声器用振动板的剖面的图像的图。
图1B是图1A的一部分的示意图。
图2是表示根据本发明的实施方式的扬声器用振动板的声速特性的图。
图3是表示根据本发明的实施方式的扬声器用振动板的内部损耗的图。
图4是根据本发明的实施方式的其他扬声器用振动板的剖视图。
图5是根据本发明的实施方式的扬声器的剖视图。
图6是根据本发明的实施方式的电子设备的概念图。
图7是根据本发明的实施方式的移动体装置的概念图。
具体实施方式
在对本发明的实施方式进行说明之前，对以往的扬声器用振动板中的问题进行说明。
扬声器用振动板中所使用的材料优选弹性率和内部损耗均较大。因此，在以往的振动板中所使用的细菌纤维素的弹性率和内部损耗都比基材层的材料大。
但是，弹性率和内部损耗都比基材层的材料大的细菌纤维素的流通量也很少。因此，以往的细菌纤维素的稳定供给存忧。另外，以往的细菌纤维素的价格也较高。其结果是，以往的细菌纤维素虽然作为振动板的性能优良，但并不是能够在商业上使用的材料。
因此，本发明为了解决该问题而提供一种提高弹性并抑制了内部损耗的降低且价格低的扬声器用振动板。
以下，利用附图对本实施方式的扬声器用振动板进行说明。图1A和图1B分别是将本实施方式的扬声器用振动板11(以下，称为振动板11)的剖面放大的SEM观察图像和表示其一部分的示意图。另外，在通过SEM观察图像来观察振动板11的整个厚度方向的情况下，SEM观察图像的倍率优选为100倍左右。另外，在通过SEM图像来观察涂层13的情况下，SEM观察图像的倍率优选为300倍左右。
振动板11具有基材层12和涂层13。基材层12含有天然纤维22。另外，在构成基材层12的物质中所占比例最高的主要成分是天然纤维22。用于基材层12的天然纤维22含有纤维素。作为天然纤维22，能够使用例如木浆或非木浆等。或者，也可以将木浆与非木浆组合使用。另外，在基材层12中使用非木浆的情况下，优选使用竹纤维。竹子的生长周期较短，因此，能够抑制森林资源的枯竭。因此，振动板11能够对抑制地球环境的破坏作出贡献。
在基材层12的至少单面上形成涂层13。在构成涂层13的物质中所占比例最高的主要成分为纤维素纳米纤维23。纤维素纳米纤维23是含有纤维素的纳米级的纤维。如上所述，由于基材层12和涂层13都含有纤维素，因此，由于纤维素之间的氢键以及由络合产生的锚定效应，基材层12与涂层13牢固紧贴。另外，纤维素纳米纤维23的纤维直径优选在大约5nm以上且大约200nm以下的范围内。另外，所述纤维直径是利用SEM观察到的值。
在此，纤维素纳米纤维23具有天然纤维22的弹性率，即具有比基材层12的弹性率大的弹性率。而且，纤维素纳米纤维23具有天然纤维22的内部损耗，即具有比基材层12的内部损耗小的内部损耗。即，涂层13的弹性率比基材层12的弹性率大。另外，涂层13的内部损耗比基材层12的内部损耗小。
由于纤维素纳米纤维的弹性率较高，因此，即使涂层13的厚度较薄，也能够提高涂层13的刚性。因此，能够使涂层13的厚度变薄。其结果是，能够利用涂层13来抑制振动板11的内部损耗降低。
另外，振动板11是通过使用比较便宜的纤维素纳米纤维来提供的。因此，振动板11弹性较高，并且内部损耗较大，而且价格较低。
另外，涂层13优选在将振动板11安装在扬声器中的情况下，成为配置扬声器的磁路的相反一面的基材层12的前表面一侧。根据该结构，在基材层12的前表面一侧形成涂层13，因此，振动板11的前表面具有光泽。因此，即使在振动板11的前表面不粘贴例如层压薄膜等，振动板11的前表面也非常美观。其结果是，振动板11与粘贴了层压薄膜的情况相比，轻便并且声速较大。
而且，涂层13中的纤维素纳米纤维23的密度非常高。即，在涂层13中，纤维素纳米纤维23彼此之间的间隙非常小。根据该结构，涂层13抑制了水滴等渗入基材层12。因此，不需要对振动板11实施防水处理。当然，也可以对振动板11实施防水处理。在这种情况下，能够抑制振动板11的防水膜的厚度。其结果是，振动板11与实施了一般性防水处理的情况相比，轻便并且声速较大。
形成涂层13的位置不局限于基材层12的前表面一侧。例如，涂层13也可以形成在基材层12的后表面一侧。而且，涂层13也可以在基材层12的前表面一侧与后表面一侧两侧都形成。但是，通过至少在基材层12的前表面一侧进行配置，能够实现上述防水效果。
以下，关于振动板11进一步进行详细说明。图2是表示振动板11的声速特性的图。图3是表示振动板11的内部损耗的图。图2和图3的横轴是涂层13的厚度相对于振动板11的总厚度的比率。另一方面，图2的纵轴是振动板11的声速的值。另外，图3的纵轴是振动板11的内部损耗的值。另外，振动板11的总厚度或涂层13的厚度是通过观察SEM图像而测定的。另外，振动板11的总厚度是将SEM的倍率设为100倍而测定的。另一方面，涂层13的厚度是将SEM的倍率设为300倍而测定的。
如图2所示，涂层13的厚度相对于振动板11的总厚度为2％以上，振动板11的声速的增加急剧变小。而且，涂层13的厚度相对于振动板11的总厚度为3.5％以上，振动板11的声速的增加大致饱和稳定。另外，虽然没有相对于相当于所述数值3.5％的振动板11的总厚度的涂层13的厚度的实际测量数据，但所述数值3.5％是由图2所示的其他实际测量数据导出的。
另一方面，如图3所示，涂层13的厚度相对于振动板11的总厚度为8％以下，振动板11的内部损耗的降低较小。特别是，涂层13的厚度相对于振动板11的总厚度为6％以下，振动板11的内部损耗的变化非常小。因此，优选涂层13的厚度相对于振动板11的厚度为2％以上且在8％以下。根据该结构，能够增大振动板11的弹性率与声速，并且能够抑制振动板11的内部损耗的降低。另外，在本实施方式中，虽然涂层13是通过厚度比来规定的，但并不局限于此。例如，也能够以涂层13与振动板11的总重量的重量比来进行规定。在这种情况下，涂层13的重量优选相对于振动板11的总重量为4重量％以上且8重量％以下。或者，除此以外，涂层13还可以利用比重值或面密度等来进行规定。这些都能够由上述厚度比或重量比的值来计算出比重或面密度等的范围。
另外，涂层13的厚度优选相对于振动板11的厚度为3.5％以上且在6％以下。根据该结构，能够进一步增大振动板11的弹性率和声速，并能够进一步抑制振动板11的内部损耗的降低。
在这种情况下，纤维素纳米纤维23的内部损耗优选为天然纤维22的内部损耗的70％以上。根据该结构，即使纤维素纳米纤维23的内部损耗比天然纤维22的内部损耗小，也能够抑制振动板11的内部损耗变小。
例如，优选使用椰果粉或细微化到纳米级的竹子的纳米纤维等作为纤维素纳米纤维23。以下的表1表示椰果粉、竹子的纳米纤维以及一般的木材类天然木浆的弹性率和内部损耗的值。
杨氏模量(MPa) 内部损耗
椰果粉 10200 0.03
竹子的纳米纤维 9315 0.03
木材类天然木浆 2525 0.04
椰果粉是由生物纤维素形成的纳米纤维。椰果粉能够通过例如将凝胶状的椰果干燥并粉碎而容易获得。椰果可食用，容易获得。因此，椰果粉能够以例如1日元/g左右的价格获得。相比之下，内部损耗较高的细菌纤维素的价格，与椰果粉的纤维素纳米纤维相比，为大约5倍到10倍的价格。因此，椰果粉的纤维素纳米纤维与其他细菌纤维素相比，价格非常低。
另外，作为被细微化到纳米级的竹纤维的原料的竹子遍布世界各地，而且生长的非常快。因此，竹纤维也很容易得到。而且，将竹纤维细微化到纳米级的工序能够利用现有的将竹纤维细纤维化的大部分工序。因此，无需引进新设备。另外，纤维素纳米纤维23与细菌纤维素不同，无需菌等的培养。因此，纤维素纳米纤维23与细菌纤维素相比，被细微化到纳米级的竹纤维的生产率非常高。其结果是，被细微化到纳米级的竹纤维，与细菌纤维素相比非常便宜。
接下来，对制造振动板11的方法进行说明。基材层12是通过抄纸成型的。基材层12是通过将打浆的天然纤维22与水的混合物在网上沉积而制成的。然后，纤维素纳米纤维23被涂覆在构成基材层12的沉积物上。另外，纤维素纳米纤维23事先与水混合。之后，利用吸引等对沉积物和纤维素纳米纤维23进行脱水。然后，脱水后的天然纤维与纤维素纳米纤维23的层压体通过加热及压紧而被干燥成型。由此，经过以上的工序就完成了在基材层12上形成有涂层13的振动板11。
在这种情况下，沉积物在湿的状态下涂覆纤维素纳米纤维23。因此，能够增大纤维素纳米纤维23的纤维素与天然纤维22的纤维素的氢键。因此，能够增大振动板11的弹性率。
另外，虽然涂层13是通过在未脱水的沉积物上涂覆纤维素纳米纤维23而形成的，但并不局限于此。例如，涂层13也可以通过在脱水的沉积物上涂覆分散有纤维素纳米纤维23的液体而形成。在这种情况下，沉积物只进行了脱水，所以还含有水分。因此，在这种情况下，也能够增大纤维素纳米纤维的纤维素与天然纤维的纤维素的氢键。
或者，基材层12也可以通过只对沉积物进行脱水，并只将该脱水的沉积物事先加热及压紧而成型。在这种情况下，纤维素纳米纤维23被涂覆在完成了干燥成型的基材层12上。然后，将被涂覆的纤维素纳米纤维23干燥。在这种情况下，由于基材层12是干燥的，因此，基材层12很难产生破损等情况，生产率优异。
图4是本发明的实施方式中的其他的振动板11A的剖视图。涂层13包括第一涂层部13A和第二涂层部13B。第二涂层部13B比第一涂层部13A厚。并且，第二涂层部13B优选形成在振动板11A的产生分割谐振之处。其结果是，由于第二涂层部13B的缘故，振动板11A的强度变大，因此，能够抑制分割谐振的产生。因此，能够抑制振动板11A的声压频率特性产生峰值或谷值。
图5是本实施方式中的扬声器51的剖视图。扬声器51包括框架52、包括磁隙53A的磁路53、音圈54以及振动板11。磁路53以与框架52的中央部的背面一侧连接的方式被固定在框架52上。振动板11的外周部与框架52的外周部连接。另外，振动板11的外周部与框架的外周部也可以通过边缘连结。音圈54包括线轴，且具有与振动板11的中央部连接的第一端和插入到磁隙53A的第二端。
如上所述，由于振动板11的弹性或声速较大，因此，扬声器51能够再生的频率范围较广并且声压级也较大。另外，由于抑制了振动板11的内部损耗的降低，因此，扬声器51就成为抑制了峰值或谷值的产生的声压频率特性。而且，由于振动板11的价格便宜，因此，扬声器51也便宜。
另外，优选在包括对音圈54的第一端进行连接的振动板11的中央部的内周部形成涂层13。根据该结构，由于纤维素之间的氢键以及由络合引起的锚定效应，在对音圈54进行连接之处，基材层12与涂层13的紧贴性较高。因此，音圈54的振动会很好地传递到振动板11。其结果是，从扬声器51输出的声压变大。
另外，在将第二涂层部13B形成在振动板11上的情况下，音圈54的第一端优选与第二涂层部13B连接。另外，不局限于音圈54的第一端与第二涂层部13B连接的结构，在形成第二涂层部13B的范围内，也可以与形成第二涂层部13B的面的相反一面(基材层12)连接。通过在振动板11上形成第二涂层部13B，对音圈54的第一端进行连接的振动板11的厚度变厚，由此，振动板11与音圈54的连接部分的强度变大。因此，音圈54的振动会很好地传递到振动板11。其结果是，从扬声器51输出的声压变大。而且，优选涂层13形成在振动板11的前表面一侧。根据该结构，扬声器51的外观美观。
另外，通过使用振动板11A来代替振动板11，能够进一步抑制峰值或谷值。
图6是根据本实施方式的电子设备101的概念图。电子设备101具有：壳体102、信号处理部103以及扬声器51。电子设备101是例如立体声组合音响。
信号处理部103容纳在壳体102内。信号处理部103处理了声音信号。另外，信号处理部103包括放大部。而且，信号处理部103也可以包括声源部。在这种情况下，声源部可以包括例如CD播放器或者MP3播放器、收音机等中的一者或两者以上。
另外，电子设备101不局限于立体声组合音响。电子设备101也可以是例如电视机等图像装置或便携式电话或智能手机、甚至是个人计算机或平板终端。在是这些电子设备的情况下，电子设备101还包括显示部(未图示)。并且，在这种情况下，信号处理部103除了进行声音信号的处理之外，也进行图像信号的处理。
扬声器51被固定在壳体102上。例如，图5所示的框架52被利用粘结剂或螺丝等固定在壳体102上。根据该结构，扬声器51被固定在壳体102上。壳体102可以被分离成用于容纳信号处理部103的部分和用于固定扬声器51的音箱。另外，壳体102可以是一体的结构，既容纳信号处理部103也固定扬声器51。
并且，信号处理部103的输出侧与扬声器51电连接。在这种情况下，信号处理部103的输出侧与图5所示的音圈54电连接。因此，信号处理部103向音圈54提供声音信号。
另外，特别是在电子设备101中，如图1所示，优选涂层13形成在振动板11的前表面。根据该结构，即使在振动板11从壳体102露出的情况下，也能够利用振动板11来防止电子设备101的美观受损。
图7是本实施方式中的移动体装置111的概念图。移动体装置111包括主体部112、驱动部113、信号处理部114以及扬声器51。另外，移动体装置111不局限于汽车。移动体装置还可以是例如列车、摩托车、船舶以及各种作业用的车辆等。
驱动部113安装在主体部112上。驱动部113可以包括例如发动机、电机、轮胎等。并且，主体部112能够利用驱动部113来移动。
信号处理部114安装在主体部112内。另外，扬声器51被固定在主体部112上。在这种情况下，利用例如粘结剂或螺丝等将图5所示的框架52固定在主体部112上。因此，扬声器51被固定在主体部112上。另外，移动体装置111是例如汽车。并且，主体部112也可以包括门112A、电机室(发动机室)112B以及侧视镜部112C。并且，扬声器51可以安装在门112A、电机室112B以及侧视镜部112C的任意一个内。
另外，信号处理部114的输出侧与扬声器51电连接。在这种情况下，信号处理部114的输出侧与图5所示的音圈电连接。另外，信号处理部114可以构成汽车导航系统或汽车音频系统的一部分。
并且，特别是在移动体装置111中，如图1所示，优选涂层13形成在振动板11的表面侧。根据该结构，即使在振动板11露出的情况下，也能够利用振动板11来防止移动体装置111内部的美观受损。
在扬声器51被安装在门112A、电机室112B或侧视镜部112C等中的情况下，扬声器51与雨水接触的可能性较大。因此，如图1所示，涂层13优选形成在振动板11的前表面一侧。根据该结构，涂层13能够阻止雨水渗入到扬声器51的内部。
产业上的可利用性
涉及本发明的扬声器用振动板具有弹性较高并且内部损耗也较大的效果，如果在安装在电子设备或移动体装置等中的扬声器等中使用，则非常有用。
附图标记的说明
11振动板
11A振动板
12基材层
13涂层
13A第一涂层部
13B第二涂层部
22天然纤维
23纤维素纳米纤维
51扬声器
52框架
53磁路
53A磁隙
54音圈
101电子设备
102壳体
103信号处理部
111移动体装置
112主体部
112A门
112B电机室
112C侧视镜部
113驱动部
114信号处理部

Claims (16)

1.一种扬声器用振动板，具有：
基材层，其含有天然纤维；以及
涂层，其由具有比所述基材层的弹性率大的弹性率、且具有比所述基材层的内部损耗小的内部损耗的纤维素纳米纤维构成，并且形成在所述基材层的至少单面上。
2.根据权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，
所述涂层的厚度为相对于所述振动板的厚度在2％以上且8％以下。
3.根据权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，
所述涂层的厚度为相对于所述振动板的厚度在3.5％以上且6％以下。
4.根据权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，
所述纤维素纳米纤维的内部损耗为所述天然纤维的内部损耗的70％以上且小于100％。
5.根据权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，
所述纤维素纳米纤维是椰果粉。
6.根据权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，
所述纤维素纳米纤维是竹纤维。
7.根据权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，
所述涂层形成在所述振动板的内周部。
8.根据权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，
所述涂层具有：
第一涂层部；以及
比所述第一涂层部厚的第二涂层部。
9.根据权利要求8所述的扬声器用振动板，其中，
所述第二涂层部形成在所述振动板的内周部。
10.根据权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，
所述涂层的重量为相对于所述振动板的总重量在4重量％以上且8重量％以下。
11.一种扬声器，具有：
框架；
外周部与所述框架连结的权利要求1所述的扬声器用振动板；
音圈，其与所述振动板的中央部连接；以及
磁路，其形成插入所述音圈的磁隙，且被固定于所述框架。
12.根据权利要求11所述的扬声器，其中，
所述涂层形成在包括对所述音圈进行连接的所述振动板的中央部在内的内周部上。
13.根据权利要求11所述的扬声器，其中，
所述涂层形成在配置所述磁路的一侧的相反面上。
14.根据权利要求11所述的扬声器，其中，
所述涂层包括：
第一涂层部；以及
比所述第一涂层部的厚度厚的第二涂层部，
所述音圈与所述第二涂层部连接。
15.一种电子设备，具有扬声器以及信号处理部，所述扬声器具有：
框架；
外周部与所述框架连结的权利要求1所述的扬声器用振动板；
音圈，其与所述振动板的中央部连接；以及
磁路，其形成插入所述音圈的磁隙，且被固定于所述框架，
所述信号处理部与所述音圈电连接，且提供声音信号。
16.一种移动体装置，具有：
能够移动的主体部；
驱动部，其安装于所述主体部，使所述主体部移动；
信号处理部，其安装于所述主体部；以及
扬声器，
所述扬声器具有：
框架，其固定于所述主体部；
外周部与所述框架连结的权利要求1所述的扬声器用振动板；
音圈，其与所述振动板的中央部连接；以及
磁路，其形成插入所述音圈的磁隙，且被固定于所述框架。
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