JP2005094594A - 振動板の製造方法、スピーカ用振動板、これを用いたスピーカ、およびこのスピーカを用いた電子機器および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は各種音響機器に使用されるスピーカ用振動板の製造方法に関するものであり、複雑な形状と薄い材厚に対応可能で、スピーカ特性が良好で低歪化できる製造方法の実現が課題であった。
【解決手段】本発明のスピーカ用振動板の製造方法は、高分子材料を振動板形状の支持体に化学蒸着により直接薄膜形成し、この薄膜を支持体から離型して振動板を得るスピーカ用振動板の製造方法とすることで、複雑な形状と薄い材厚に対応可能なスピーカ特性が良好で低歪化できる振動板の製造方法とすることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、各種音響機器に使用されるスピーカ用振動板の製造方法、スピーカ用振動板、およびこれを用いたスピーカ、さらにはこのスピーカを用いた各種の電子機器や各種装置に関するものである。

スピーカ用振動板にフィルムを所定の振動板形状に成形したものを使用することは古くから知られている。この場合、図７に示すように、あらかじめ準備されたシート状のフィルム材料１を金型３によりプレス成形することにより振動板を得ていた。

プレス成形の場合は、ステージ２に組込まれた下型３ａに、送りローラー７によりフィルム材料１をのせ、その後上型３ｂによりプレスして成形している。その際、成形性を良好にするために金型３の下型３ａと上型３ｂに温度調整器５および６により、ある程度の温度をかけて成形することが一般的であった。その後、プレス成形されたフィルム材料１を送りローラー７により抜き金型４に移動させ、ステージ２に組込まれた下型４ａと上型４ｂによりプレスして振動板の内径と外径を打ち抜き加工して振動板を得ている。

上記成形方法が多く用いられている振動板の成形方法であるが、上記方法以外に樹脂材料を射出成形する方法や化学蒸着方法による方法も存在する。

ところが、射出成形は材厚の薄い振動板には難しく、化学蒸着方法はあらかじめ基材が存在する場合は、その基材上に蒸着が可能であるが、基材が存在しない場合はダイヤモンド等ごく一部の材料に限られてしか検討されてこなかった。

尚、この出願の発明に関連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。
特開昭５９−１４３４９８号公報 特開平４−２１１５９８号公報

フィルム材料を振動板に成形する場合は、雄雌プレス金型による成形や真空成形、圧空成形で成形される場合が多い。この場合には、あらかじめ準備されたシート状のフィルム材料を金型により加熱成形しているため、複雑な形状を出すのがむずかしく、また成形時間や成形温度の厳しい管理が必要であり、この管理状態が悪いと、スプリングバックの発生により、形状安定性が低下して変形、形状歪、寸法外れ等の品質上の問題を発生するものであった。

特に、材厚が薄い場合はＴｇ（ガラス転移点）付近で急激に粘度が下がるため、破れてしまったり、一方材厚が厚い場合は材料の加熱に非常に時間がかかる等の品質面や生産性悪化の課題を抱えるものであった。

すなわち、従来の製造方法では、シート状のフィルム材料を金型により加熱成形しているため、成形時間や成形温度等の条件設定をいくら完全な状態に設定しても、シート状のフィルム材料を金型により加熱して引伸ばしながら振動板形状に成形しているため、引伸ばされた部分は材厚が薄くなり、また振動板全体に成形時の残留応力による歪が残ってしまうことになる。

本発明は、上記課題を解決するもので、複雑な形状の振動板であっても、破れ等の問題の発生がなく、均一な材厚を維持でき、残存応力による歪がなく、スピーカとしての性能向上と良好な生産性を両立できる優れたスピーカ用振動板の製造方法を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明は以下の構成を有する。

本発明の請求項１に記載の発明は、振動板形状の支持体に化学蒸着により薄膜形成し、この薄膜を支持体から離型して振動板を得るスピーカ用振動板の製造方法であって、前記振動板の材料は高分子材料としたスピーカ用振動板の製造方法としたものである。この製造方法により、複雑な振動板形状が実現でき、残留応力をなくすことができることから、振動板の形状安定性、スピーカ特性の良好化を実現することができる。

本発明の請求項２に記載の発明は、振動板の材料は、非晶性高分子で、かつガラス転移温度が１００℃以上であることを特徴とする請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法としたものである。この製造方法により、耐熱信頼性の高いスピーカ用振動板を得ることができる。

本発明の請求項３に記載の発明は、振動板の材料は、結晶性高分子であることを特徴とする請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法としたものである。この製造方法により、ガラス転移温度にかかわらず、融点が１５０℃程度あれば耐熱信頼性の高いスピーカ用振動板を得ることができる。

本発明の請求項４に記載の発明は、支持体は、その表面に離型性に優れた加工を施して請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法としたものである。この製造方法により、生産性を向上させることができる。

本発明の請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４記載のいずれか１つのスピーカ用振動板の製造方法により得られたスピーカ用振動板である。この振動板により、複雑な振動板形状が実現でき、残留応力を低減できることから、振動板の形状安定性、スピーカ特性の良好化を実現することができる。

本発明の請求項６に記載の発明は、振動板の材料は、キシレン系の樹脂材料であることを特徴とする請求項５記載のスピーカ用振動板である。この振動板により、化学蒸着に適した廉価材料で、高生産性や低コスト化が可能で、接着信頼性の高い振動板を実現することができる。

本発明の請求項７に記載の発明は、振動板の直径が１０ｍｍ以下の円形状として構成したものである。この構成により、振動板の形状安定性を向上させることができる。

本発明の請求項８に記載の発明は、振動板の短径が２０ｍｍ以下の楕円形状として構成したものである。この構成により、円形以外の楕円形状という複雑な形状の小型振動板であっても、振動板の形状安定性を向上させることができる。

本発明の請求項９に記載の発明は、振動板の短径が２０ｍｍ以下のトラック形状として構成したものである。この構成により、円形以外のトラック形状という複雑な形状の小型振動板であっても、振動板の形状安定性を向上させることができる。

本発明の請求項１０に記載の発明は、振動板の材厚が２０μｍ以下として構成したものである。この構成により、材厚の薄い振動板の生産性を向上させることができる。

本発明の請求項１１に記載の発明は、磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなり、前記振動板は請求項５から請求項１０記載のいずれか１つの振動板を用いてスピーカを構成したものである。この構成により、周波数特性が良好で、歪が低く、生産性の高いスピーカを低価格で実現することができる。

本発明の請求項１２に記載の発明は、低音域以外の周波数帯域を再生するスピーカに適用して構成したものである。この構成により、振動板成形時の残留応力が特に大きな影響を及ぼす中音域、高音域の歪を低減させることができる。

本発明の請求項１３に記載の発明は、請求項１１または請求項１２記載のスピーカと、このスピーカに入力する電気信号の増幅手段を備えて電子機器を構成したものである。この構成により、周波数特性が良好で、歪が低い電子機器を低価格で実現することができる。

本発明の請求項１４に記載の発明は、請求項１１または請求項１２記載のスピーカを移動手段に搭載して装置を構成したものである。この構成により、周波数特性が良好で、歪が低いスピーカを搭載した装置を実現することができる。

本発明のスピーカ用振動板の製造方法においては、複雑な振動板形状が実現でき、振動板の残留応力をなくすことができることから、振動板の形状安定性、スピーカ特性の良好化、低歪化を実現することができる。さらに、当製造方法においては、振動板の材厚を１μｍ程度まで薄く設定できることから、スピーカの小型化や高音圧化に適した振動板とすることができる。

このように本発明は、性能向上を実現できる優れたスピーカ用振動板やスピーカ、さらにはこれらのスピーカを搭載した電子機器や装置を提供することができ、その工業的価値は非常に大なるものである。

以下、本発明の実施の形態を図面を参照しながら説明する。

（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４に記載の発明について説明する。

図１は本発明の一実施の形態の振動板の製造方法を示す化学蒸着プロセス図である。図１に示すように、化学蒸着プロセスは気化工程１１、熱分解工程１２、蒸着工程１３より構成されている。

この化学蒸着プロセスを説明すると、先ず真空ポンプ１４により、化学蒸着プロセス装置内部を減圧させる。次に、高分子材料から構成されたコーティング原料１５を気化工程１１にて気化させる。この時の温度は通常１７０℃以下で、この工程でコーティング原料１５はダイマーソリッドからダイマーガスへと変化する。

次に、熱分解工程１２にて、６５０℃〜７００℃の温度でコーティング原料１５を熱分解させる。この工程で、コーティング原料１５はダイマーガスからモノマーガスへと変化する。

次に、蒸着工程１３にて支持体１６に接触させ、界面で重合、蒸着させて薄膜が形成される。この時の温度は通常室温程度で、この工程でコーティング原料１５はモノマーガスからポリマーへと変化する。以上の化学蒸着プロセスにより、支持体１６に薄膜１７を形成することができる。

そして、この薄膜１７を支持体１６から離型し、内外径抜き等の加工を実施して、スピーカ用振動板を得ている。この製造方法により、複雑な振動板形状が実現でき、残留応力をなくすことができることから、振動板の形状安定性、スピーカ特性の良好化、低歪化を実現することができる。

また、コーティング原料１５を請求項２に記載のように、非晶性高分子で、かつガラス転移温度が１００℃以上である材料にすれば、耐熱信頼性の高いスピーカ用振動板を得ることができる。

また、コーティング原料１５を請求項３に記載のように、結晶性高分子材料にすれば、ガラス転移温度にかかわらず、融点が１５０℃程度あれば耐熱信頼性の高いスピーカ用振動板を得ることができる。

さらに、請求項４に記載のように、支持体の表面に離型性に優れた加工を実施、すなわちフッ素系材料やシリコン系材料、ＦＥＰ等の塗布加工やニッケル／ＰＴＦＥメッキを実施することにより、離型性を良好にし、生産性を向上させることができる。

また、支持体をＰＴＦＥにて作成して対応することもできる。

（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５から請求項１０に記載の発明について説明する。

図２は本発明の一実施の形態の振動板の製造方法により生産されたスピーカ用振動板を示す断面図である。図２に示す振動板は、絞り成形し難いツィータに用いる振動板２７である。

この振動板２７の製造方法については、実施の形態１にて説明した通りであるため省略するが、平面形状のシート状フィルム材料からは、非常に成形がし難い絞りが深くて、垂直に近い立上がり部を有する振動板形状である。

このような成形のし難い形状の振動板であっても、本発明による製造方法であれば、簡単に成形することができる。また、材料切れや材厚の差異を発生することもなく、容易に成形することができる。よって、従来では振動板の中心部である垂直に近い立上がり部が成形時に引伸ばされることにより発生していた材料の薄膜化により、ボイスコイルとの結合部である、高音域再生に重要な部位の形状剛性が失われることによる再生帯域の縮小化を防止することができる。従って、成形不良の低減化と再生帯域の拡大化を図ることができる。

図３は本発明の一実施の形態の複雑な形状を有するスピーカ用振動板を示す斜視図である。図３に示す振動板２７Ａは、ボイスコイルとの結合部の内周部に平面形状２７ｃと凹形状２７ａと凸形状２７ｂを設けて形状剛性を向上させた携帯電話等に使用される小型のスリムタイプのスピーカ用振動板を示したものである。

この振動板についても、ボイスコイルとの結合部の内周部に平面と凹凸形状が設けられ複雑な形状であり、しかも、外周がトラック型という振動板の成形歪すなわち残留応力が発生しやすい形状となっている。よって、平面形状のシート状フィルム材料からは、非常に成形がし難い振動板形状である。

このような成形のし難い形状の振動板であっても、本発明による製造方法であれば、簡単に成形することができる。また、材料切れや材厚の差異を発生することもなく、さらに、成形時の残留応力の発生をなくすことができ、形状の安定性向上と低歪化を実現させることができる。

また、請求項６に記載のように、振動板の材料をキシレン系の樹脂材料にて構成したものについては、化学蒸着に適した廉価材料であり、高生産性や低コスト化が可能で、接着信頼性の高い振動板を実現することができる。

さらに、これらの振動板に再度金属層等を蒸着したり、有機物を塗布して、目的に応じた振動板の特性を実現させることもできる。

また、請求項７に記載の振動板の直径が１０ｍｍ以下の円形状として構成したものや、請求項８に記載の振動板の短径が２０ｍｍ以下の楕円形状としたものや、さらには請求項９に記載の振動板の短径が２０ｍｍ以下のトラック形状としたものについても前記同様、形状の安定性向上と低歪化を実現させることができる。

さらに、請求項１０に記載の振動板の材厚が２０μｍ以下として構成したものについては、特に化学蒸着に適しており、材厚の薄い振動板の生産性を向上させることができる。

これは、平面形状のシート状フィルム材料からは、非常に成形がし難い薄い振動板材厚であっても、本発明による製造方法であれば、簡単に成形することができる。また、材料切れや材厚の差異を発生することもなく、成形することができる。さらに、成形時の残留応力の発生をなくすことができ、形状の安定性向上と低歪化を実現させることができる。

よって本発明は、化学蒸着による製造方法とすることにより、複雑な振動板形状や薄い振動板材厚が実現でき、さらに、材料を選択することで、要望される特性を満足させることができる。

（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１１および請求項１２に記載の発明について説明する。

図４は本発明の一実施の形態のスピーカを示す断面図である。図４に示すように、絞り成形し難い振動板を用いてツィータを構成している。図４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および下部プレート２３により挟み込んで構成された磁気回路２４の上部プレート２２にフレーム２６を結合している。そして、このフレーム２６の周縁部に振動板２７を接着し、この振動板２７にこれを駆動させるためのボイスコイル２８をダンパー２９にて中心保持しながら磁気ギャップ２５にはまり込むように結合し、ボイスコイル２８の前面にダストキャップ３０を接着して完成している。

ここで、この振動板２７は、実施の形態２に示した平面形状のシート状フィルム材料からは、非常に成形がし難い絞りが深くて、垂直に近い立上がり部を有する振動板形状である。

このスピーカ構成とすることで、複雑な振動板形状や薄い振動板材厚が実現でき、成形時の残留応力の発生による振動板２７の変形もなく、高域限界周波数の拡大と高音圧化、低歪化を実現させることができる。よって、ツィータとしての性能を大幅に向上させることができる。

このように、低音域以外の周波数帯域を再生するスピーカに適用して構成することで、振動板成形時の残留応力が特に大きな影響を及ぼす中音域、高音域の歪を低減させることができ、高性能で生産性の高いスピーカを低価格で実現することができる。

（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１３に記載の発明について説明する。

図５は本発明の一実施の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。図５に示すように、本発明のスピーカ４０をエンクロジャー４１に組込んで、スピーカシステムを構成し、このスピーカに入力する電気信号の増幅手段であるアンプ４２と、このアンプに入力されるソースを出力するプレーヤ４３とを備えて、電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステム４４を構成したものである。

この構成とすることにより、周波数特性が良好で、歪が低く、生産性の高い電子機器を低価格で実現することができる。

（実施の形態５）
以下、実施の形態５を用いて、本発明の特に請求項１４に記載の発明について説明する。

図６は、本発明の一実施の形態である移動手段を備えた装置である自動車５０の断面図を示したものである。図６に示すように、本発明のスピーカ４０をリアトレイに組込んで、自動車５０を構成したものである。

この構成とすることにより、周波数特性が良好で、歪が低く、生産性の高い、低価格スピーカを搭載した装置を実現することができる。

本発明にかかるスピーカ用振動板の製造方法は、化学蒸着により振動板の形状を直接形成できることから、複雑な振動板形状が実現でき、残留応力をなくすことができることから、振動板の形状安定性、スピーカ特性の良好化、低歪化さらには低価格化が必要な各種音響機器に使用されるスピーカ用振動板およびスピーカ、さらには各種電子機器や各種装置等の用途にも適用できる。

本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の製造方法を示すプロセス図 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 本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の斜視図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態における電子機器の外観図 本発明の一実施の形態における装置の断面図 従来のスピーカ用振動板の製造方法を示す断面図

符号の説明

１ フィルム材料
２ ステージ
３ 成形金型
３ａ 成形金型下型
３ｂ 成形金型上型
４ 抜き金型
４ａ 抜き金型下型
４ｂ 抜き金型上型
５ 温度調整器
６ 温度調整器
７ 送りローラー
１１ 気化工程
１２ 熱分解工程
１３ 蒸着工程
１４ 真空ポンプ
１５ コーティング原料
１６ 支持体
１７ 薄膜
２１ マグネット
２２ 上部プレート
２３ 下部プレート
２４ 磁気回路
２５ 磁気ギャップ
２６ フレーム
２７ 振動板
２７Ａ 振動板
２７ａ 振動板凹部
２７ｂ 振動板凸部
２７ｃ 振動板平面部
２８ ボイスコイル
２９ ダンパー
３０ ダストキャップ
４０ スピーカ
４１ エンクロジャー
４２ アンプ
４３ プレーヤ
４４ ミニコンポシステム
５０ 自動車

Claims (14)

1. 振動板形状の支持体に化学蒸着により薄膜形成し、この薄膜を支持体から離型して振動板を得るスピーカ用振動板の製造方法であって、前記振動板の材料は高分子材料であることを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法。
2. 振動板の材料は、非晶性高分子で、かつガラス転移温度が１００℃以上であることを特徴とする請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
3. 振動板の材料は、結晶性高分子であることを特徴とする請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
4. 支持体は、その表面に離型性に優れた加工を施したことを特徴とする請求項１記載のスピーカ用振動板の製造方法。
5. 請求項１から請求項４記載のいずれか１つのスピーカ用振動板の製造方法により得られたスピーカ用振動板。
6. 振動板の材料は、キシレン系の樹脂材料であることを特徴とする請求項５記載のスピーカ用振動板。
7. 振動板の直径が１０ｍｍ以下の円形状であることを特徴とする請求項５記載のスピーカ用振動板。
8. 振動板の短径が２０ｍｍ以下の楕円形状であることを特徴とする請求項５記載のスピーカ用振動板。
9. 振動板の短径が２０ｍｍ以下のトラック形状であることを特徴とする請求項５記載のスピーカ用振動板。
10. 振動板の材厚が２０μｍ以下であることを特徴とする請求項５記載のスピーカ用振動板。
11. 磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなり、前記振動板は請求項５から請求項１０記載のいずれか１つの振動板を用いて構成したスピーカ。
12. 低音域以外の周波数帯域を再生することを特徴とした請求項１１記載のスピーカ。
13. 請求項１１または請求項１２記載のスピーカと、このスピーカに入力する電気信号の増幅手段を備えた電子機器。
14. 請求項１１または請求項１２記載のスピーカを移動手段に搭載した装置。

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