JP2005065059A

JP2005065059A - 電気音響変換器用振動板の製造方法および電気音響変換器用振動板

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Publication number: JP2005065059A
Application number: JP2003294797A
Authority: JP
Inventors: Fumio Saito; 文雄斎藤
Original assignee: Foster Electric Co Ltd
Current assignee: Foster Electric Co Ltd
Priority date: 2003-08-19
Filing date: 2003-08-19
Publication date: 2005-03-10

Abstract

【課題】任意の厚み及び厚み分布、任意の物性の電気音響変換器用振動板を少ないエネルギー、少ない工数で容易に製造し、安価に提供することができ、特性も安定した電気音響変換器用振動板の製造方法およびそれによって作製された電気音響変換器用振動板を提供する。
【解決手段】樹脂３を型１に所定量注入し、型１を回転させ遠心力により樹脂３を振動板形状に広げ、樹脂３を硬化させ振動板３Ａを成形する。樹脂３としては、湿気硬化性樹脂、硬化剤もしくは架橋剤を混合して硬化するもの、または紫外線及び／または可視光線により硬化するものを用いる。
【選択図】図６

Description

この発明は、音響機器の一種であるスピーカやマイクロホン等の電気音響変換器用振動板をスピンキャスト法によって製造する方法およびそれによって成形された電気音響変換器用振動板に関する。

従来、例えば特開２００１‐２０４０９４に示されるように、マイクロスピーカ用振動板、ドームスピーカ用振動板は、主にフィルム、ゴム等をコーティングした織布、エラストマー等の平面形状材料等を、単独又はこれらを組み合わせて使用することが多い。

フィルム材料の例としては、ＰＥＴ：ポリエチレンテレフタレート、ＰＥＩ：ポリエーテルイミド、ＰＣ：ポリカーボネイト、ＰＥＮ：ポリエチレンナフタレート、ＰＩ：ポリイミド等が存在する。

また、ゴム等をコーティングした織布の例としては、基材がセルロース繊維織布、ポリエステル等の化学繊維織布等に、ＳＢＲ，ＮＢＲ等のゴムコートが存在する。

エラストマーの例としては、オレフィン系、ウレタン系、ＥＰＤＭ系等のエラストマーがある。

また、成形方法としては、真空成形、圧空成形、上型下型を一組とする成形型（以後上下型という）による加熱加圧成形、射出成形法等である。
特開２００１‐２０４０９４

真空成形、圧空成形、上下型による過熱加圧成形などでは、材料の融点付近まで金型温度を上げる必要があり、加熱のために膨大なエネルギーを必要とする。また、金型を冷却して取り出す必要があるので、成形サイクルに長時間を費やすことになる。

射出成形法では、溶融した樹脂が温度差のある金型に接触した直後に冷却され流動性が極端に低下するので、薄肉の振動板を得ることが困難であり、加熱、射出、保圧等の工程上、設備も高額となる。また、熱可塑性材料を融点近くまで加熱するので、加熱エネルギーが膨大である。

成形に供する材料は、真空成形、圧空成形、上下型による加熱加圧成形などでは、部品寸法より略大きな平面材料を成形した後、部品部分を切り出して使用するため、廃棄物が多く発生し環境的にも好ましくない。また、部品の価格上昇につながる。

真空成形、圧空成形、上下型による加熱成形の上記構成材料は一般的には均一な厚さの材料であるため、成形後は各部分でほぼ同じ厚さである。均一な厚さの材料からは振動板の各部分の厚さ（すなわち剛性）を変えることはできない。金型のクリアランスを変化させたり、特許第３３８４０９８号に示されるように、成型時に延伸等の処理を行うことにより厚さを変える方法が提案されているが成形後の内部応力歪みが大きく、また、成形金型等が複雑になるという欠点があった。

また、成形した振動板を、スピーカ等に組立てるとき、ボイスコイルやエッジ等の部品を接着剤により接合して用いられるが、接着剤の塗布量のばらつき、接着力のばらつき等が発生し特性が安定しない。接着性が悪い材料の場合、プライマー等の２次処理を行う必要がある。これらのように接着剤による固定方法では、信頼性に問題があり、また加工工数が余分にかかり、価格上昇につながる。

フィルム等の平面状材料は、工業的に製造されている厚さが限られており、それ以外の厚さの材料を得ることは、通常、経済的に困難である。

フィルム等の平面状材料は、工業的に製造されている材料の物性値には限りがあり、またフィラー等の強化材を配合した材料を入手することは、通常、技術的、経済的に困難である。

本発明は上記のことに鑑み提案されたもので、その目的とするところは、任意の厚み及び厚み分布、任意の物性の電気音響変換器用振動板を少ないエネルギー、少ない工数で容易に製造し、安価に提供することができる特性の安定した電気音響変換器用振動板の製造方法およびそれによって作製された電気音響変換器用振動板を提供することにある。

請求項１記載の本発明は、所定量の液状の樹脂３を、所望の振動板形状を形成するための反対の型表面を備える型１に入れ、この型１を振動板形状の中心に対し垂直な軸を中心に回転させて前記樹脂３を振動板形状に広げ、樹脂３を硬化させて電気音響変換器用振動板を成形する構成を採用し、上記目的を達成している。

請求項２記載の本発明は、有機繊維、無機繊維、ウイスカーの内、少なくともひとつの材料を前記樹脂３に組み込み、前記型１を振動板形状の中心に対し垂直な軸を中心に回転させて前記樹脂３を振動板形状に広げ、前記樹脂３を硬化させて電気音響変換器用振動板を成形する構成を採用している。

請求項３記載の本発明は、ボイスコイル２、エッジ、ガスケットの内、少なくともひとつの部品を前記型１にセットし、型１を振動板形状の中心に対し垂直な軸を中心に回転させて前記樹脂３を振動板形状に広げ、樹脂３を硬化させて電気音響変換器用振動板の成形と部材の接合とを同時に行う構成を採用している。

請求項４記載の本発明は、紫外線及び／または可視光線により硬化する樹脂３を用い、所定量の液状の樹脂３を、所望の振動板形状を形成するための反対の型表面を備える型１に入れ、型１を振動板形状の中心に対し垂直な軸を中心に回転させて前記樹脂３を振動板形状に広げ、紫外線及び／または可視光線を照射し、樹脂３を硬化させて電気音響変換器用振動板を成形する構成を採用している。

請求項５記載の本発明は、上記いずれかによって作製された振動板３Ａであることを特徴とする。

本発明における電気音響変換器用振動板の製造方法は、真空成形、圧空成形、上下型による加熱加圧成形等に対比して、型１を振動板形状の中心に対し垂直な軸を中心に回転させて樹脂３を振動板形状に広げた後、紫外線及び／または可視光線により数秒〜数十秒の短時間で硬化するので、金型を加熱する必要が無く、低いエネルギーで短時間に振動板を得ることができる。

射出成形法に対比して、型１に未硬化状態の液状の樹脂３を投入し紫外線及び／または可視光線により硬化させるので、加熱の必要も無く低エネルギーで振動板を得ることができる。また、紫外線及び／または可視光線を照射するまで硬化しないので、流動性を阻害することがなく厚みの薄い振動板３Ａも容易に得ることができる。また、高速で材料を投入する必要も無く高圧での保圧も必要でなく設備は安価である。

真空成形、圧空成形、上下型による加熱加圧成形等に対比して、型１に未硬化の液状状態の樹脂３を投入し紫外線及び／または可視光線により硬化させるので、型１の回転数を変えることで種々の厚みおよび厚み分布の振動板３Ａを得ることが出来る。また、延伸等の処理を行う必要が無いので、内部応力歪みは発生しない。

予め型１にボイスコイル２或いはエッジ材、ガスケット等の部品を設置し、未硬化状態の液状の樹脂３を投入し部品と接触した状態で紫外線及び／または可視光線を照射することにより部品と振動板３Ａとが固定し一体となった振動板３Ａが得られる。接着剤を使用しないので、塗布量のばらつき、接着力のばらつきが発生せず安定した特性を得ることができる。また、接着剤の塗布、貼合わせ、硬化エージングの工程を省くことができ工数削減することができる。

未硬化状態の液状の樹脂にガラス、カーボン、アラミド等の無機繊維及び有機繊維やマイカ、塩基性硫酸マグネシウムウイスカー等の微粒子フィラーやカーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー、フラーレン等の超微粒子を予め配合し、上下の型のクリアランスに投入し紫外線及び／または可視光線を照射することにより樹脂単独で得ることのできない種々の特性を有する振動板を得ることができる。これらは、配合する材料と紫外線及び／または可視光線により硬化する樹脂材料との組み合わせで種々可能であり、なおかつこれらの材料を入手すれば自社でこれらの組み合わせの振動板３Ａを任意に得ることができる。紫外線及び／または可視光線により硬化する樹脂３の代わりに湿気硬化性樹脂や硬化剤または架橋剤を混合して硬化するタイプの樹脂等を使用しても良い。その場合には紫外線及び／または可視光線を照射する必要はない。

紫外線とは一般的に１０〜４００ｎｍの波長を有する電磁波であり、４００ｎｍ〜８００ｎｍを可視光線という。一般的な紫外線硬化樹脂はベース樹脂（モノマー、オリゴマー）、反応性希釈剤、光重合開始剤、添加剤から構成され、一般的には液状〜粘稠状態である。重合形態から分類してラジカル重合型とカチオン重合型がある。

ラジカル重合型は、ベース樹脂としてエポキシアクリレート、ウレタンアクリレート、ポリエステルアクリレート、シリコーンアクリレートなどがあり、光重合開始剤としては、ベンゾインエーテル類、ベンゾフェノンアミン類、アセトフェノン類、チオキサントン類などがある。光重合開始剤は紫外線及び／または可視光線の特定の波長により反応してフリーラジカルを生成し、ベース樹脂の重合を引き起こし数秒〜数十秒程度の短時間で硬化する。

カチオン重合型は、ベース樹脂として脂環式エポキシ樹脂、グリジルエーテルエポキシ樹脂、エポキシアクリレート、ビニルエーテルなどがあり、光重合開始剤としては、ルイス酸ジアニウム塩、ルイス酸スルフォニウム塩、ルイス酸ヨウドニウム塩などがある。光重合開始剤は紫外線及び／または可視光線の特定の波長により反応してカチオンを生成し、ベース樹脂の重合を引き起こし数秒〜数十秒程度の短時間で硬化する。

紫外線及び／または可視光線を効率よく発生する放射光源としてハロゲンランプ、メタルハライドランプ、高圧水銀ランプ、超高圧水銀ランプ、キセノンランプ、キセノンエキシマランプ、キセノンフラシュランプ（パルス発光）等があり、各々放射波長、エネルギー分布が異なる。これらの光源は光重合開始剤の反応波長等により選択する。また、自然光（太陽光）も光重合開始剤の種類によっては反応開始光源となり得る。

これらの光源は、直接照射、反射鏡等による集光照射、ファイバー等による集光照射をすることができる。熱線カットフィルターやコールドミラー等を用いて熱エネルギーを低減することも行われている。

本発明における電気音響変換器用振動板の製造方法は、ウレタンアクリレート樹脂を主成分とし、ベンゾインエーテル、ベンゾフェノンアミン類を光重合開始剤として配合した２０℃における粘度が２０，０００〔ｍＰａ・ｓ〕の紫外線及び／または可視光線により硬化する樹脂を、所望の振動板形状を形成するための反対の型表面を備える型に入れ、この型を振動板形状の中心に対し垂直な軸を中心に回転させて樹脂を振動板形状に広げた後、超高圧水銀ランプを光源とする照射装置からの光線を成形型の上方より５秒間照射した。このとき、光源の照度は、波長３６５ｎｍで１０ｍＷ／ｃｍ^２、波長４０５ｎｍで、１２０ｍＷ／ｃｍ^２であった。

図１〜図７は本発明の一実施例にかかる電気音響変換器用振動板の製造工程を示す。

まず、図１に示すように、所望の振動板形状に対応した振動板成形用の凹状のキャビティ１ａが表面に形成された型１を用意する。

このキャビティ１ａの外周部分に、図２に示すように、円筒状のボイスコイル２を装着する。ボイスコイル２の固定は適宜の固定手段（図示せず）を用いる。

次に、図３に示すように、樹脂滴下用のノズル４を介し紫外線及び／または可視光線により硬化する、未硬化状態の液状の樹脂３を所定量滴下する。

次に、図４に示すように、ボイスコイル２が装着された型１をボイスコイル２の中心に対し垂直な軸を中心に特に図示しない周知の回転装置を用い例えば１５０ｒｐｍでもって型１を回転させスピンキャストする。このスピンキャスト法はソフトコンタクトレンズ等の製造に使われている技術である。

次に、図５に示すように、回転速度を例えば２５０ｒｐｍで回転させると遠心力により樹脂３は外側に広がり振動板形状となる。

そして、この状態で、図６に示すように、ボイスコイル２の上方に配置された例えば超高圧水銀ランプを光源とする照射装置（図示せず）からの光線を型１の上方より所定時間照射する。図における実線および破線は照射範囲の一例である。この照射により樹脂３は硬化し、振動板を成形することができる。

図７は型１から取り出されたボイスコイル２が一体に接合された振動板３Ａを示す。

なお、上記において回転速度や光線の照射時間等は樹脂３の粘度、振動板の大きさ、形状等に応じ適宜最適なものが選択される。例えば、回転を遅くすることにより振動板３Ａの厚みを厚くすることができる。逆に速く回転させることにより厚みを薄くでき、また、適宜回転速度をコントロールすることにより厚み分布を異ならせたりすることができる。また、回転数をコントロールすることでボイスコイル２との接合部を厚くしたり、均等な厚みとすることなどを容易に行うことができる。

上記実施例では型１にボイスコイル２を装着し、その後、光硬化性の樹脂３を所定量滴下し、型１を回転させ、かつ光を照射して振動板３Ａを成形する例について説明したが、ボイスコイル２のような部品を装着せず、型１に樹脂３を入れ、型１を回転させて樹脂３を振動板形状に広げ、樹脂３を硬化させて成形することも可能である。また、樹脂としては、湿気硬化性樹脂や硬化剤または架橋剤を混合して硬化するタイプの樹脂を用いることも可能である。

また、ボイスコイル２ではなく、図８に示すように、型１にエッジまたはガスケット等の部品５をセットし、上述の方法により、樹脂３の成形と同時に部品５を振動板３Ａに接合し、一体化させることもできる。

さらに、図９に示すように、有機繊維、無機繊維、ウイスカーの内、少なくともいずれか一つの繊維状物６を型１上にセットし（図示せず）、上方から樹脂３を滴下し、振動板３Ａとすると、樹脂単独では得ることのできない種々の物性を持たせることができる。これらは、織布や不織布等の繊維状物と紫外線及び／または可視光線により硬化する樹脂材料との組み合わせで種々可能であり、なおかつ織布や不織布等の繊維状物を用いればゴム、ラテックスコーティング等の２次処理等の特別な前処理をすること無く任意の物性の振動板を得ることができる。

また、樹脂３中に細かく切断した繊維状物を混合した樹脂３を用いても良い。

本発明の一実施例の一製造工程説明図を示す。同本発明の一実施例の次位の製造工程説明図を示す。同本発明の一実施例の次位の製造工程説明図を示す。同本発明の一実施例の次位の製造工程説明図を示す。同本発明の一実施例の次位の製造工程説明図を示す。同本発明の一実施例の次位の製造工程説明図を示す。ボイスコイルと接合された成形振動板の説明図を示す。本発明の他の例を示す。本発明の更に他の例を示す。

符号の説明

１型
１ａキャビティ
２ボイスコイル
３樹脂
４ノズル
５エッジ等の部品
６繊維状物

Claims

所定量の液状の樹脂（３）を、所望の振動板形状を形成するための反対の型表面を備える型（１）に入れ、この型（１）を振動板形状の中心に対し垂直な軸を中心に回転させて前記樹脂（３）を振動板形状に広げ、樹脂（３）を硬化させて成形することを特徴とする電気音響変換器用振動板の製造方法。
請求項１記載において、有機繊維、無機繊維、ウイスカーの内、少なくともひとつの材料を前記樹脂（３）と組み合わせ、前記樹脂（３）を硬化させて成形することを特徴とする電気音響変換器用振動板の製造方法。
請求項１乃至２記載において、ボイスコイル（２）、エッジ、ガスケットの内、少なくともひとつの部品を前記型（１）にセットし、前記樹脂（３）の成形と同時に接合することを特徴とする電気音響変換器用振動板の製造方法。
請求項１乃至３記載において、前記樹脂（３）は紫外線及び／または可視光線により硬化する樹脂を用い、この樹脂（３）を所望の振動板形状を形成するための反対の型表面を備える型（１）に入れ、前記型（１）を振動板形状の中心に対し垂直な軸を中心に回転させて前記樹脂（３）を振動板形状に広げ、紫外線及び／または可視光線を照射し、前記樹脂（３）を硬化させて成形することを特徴とする電気音響変換器用振動板の製造方法。
請求項１乃至４記載のいずれかの方法で作製した電気音響変換器用振動板。