JP2006523053A - 高忠実度スピーカ・エンクロージャーのための、多層多素材のスピーカ用振動板 - Google Patents

Abstract

スピーカ用振動板であって、振動板に望まれる、非常に高い精度で切断され熱形成された構造の発泡性合成樹脂材から成る基材（２）を有しており、それにより外面４は、外皮（６）である積層板を形成する、樹脂をしみ込ませた織布繊維または不織布繊維でできた、少なくとも一つの、好ましくは複数の外薄層（５）で覆われ、内面７は、内皮（９）である積層板を形成する、樹脂を含浸させた織布繊維または不織布繊維でできた、一つまたは複数の内薄層（８）で覆われているか又は覆われていないものであることを特徴とする、スピーカ振動板（１）。剛性については、ほぼ同じ結果が得られるが、樹脂の比率と重合の過程を制御するプロセスに基づく大きな差が生じる。最後には、更に安定性の増した特性が得られる。

Description

本発明は、放音性の振動板を用いた音響再生機の技術分野に関するものである。より精確には、高忠実度のスピーカ・エンクロージャーに関するものであり、そして更に詳細にはそれらのスピーカに関するものであり、そして更に詳細には、そのようなスピーカ用振動板に関するものである。

変換器の振動板は、磁極間隙に配置され、変調電流が通るボイスコイルと、音響再生を確保するための空気分子との間の、機械的結合を確保する。その形状とは別に、機械的な構想における振動板の品質を決定する基準は三つある：重量、撓みについての剛性、そして減衰性である。

振動板は通常、上記に述べた三つの基準に程よく兼ね合いを提供する材質により単一構造で製作される。その結果、例えば１６．５ｃｍのウーファー媒体では、中音域を正確に再生するために減衰性を制御しつつ、低音域の理想的な再生に望まれる剛性を得るのは不可能となっている。

単一構造による方法は、個々の基準の最適化を可能にするものではない。

両面をガラスのベールで覆った、熱形成フォームによるサンドイッチ構造の振動板のお陰で、本出願人が出願した仏国特許出願第９５０３０９２号（仏国特許出願公開第２７３１５７９号明細書）で大幅な改善が実現された。
仏国特許出願公開第２７３１５７９号明細書

２０Ｈｚから４０ＫＨｚの周波域まで次第に広がっていくことによって、デジタル音源や（音楽を作り出す際も、再生する際も同じように）増幅の質によってもたらされた進歩は、変換器に新たな課題を提示する。
・エネルギー・レベルの高度化によって次第に高められる低音域スピーカの剛 性
・ 過渡期の再生に適した加速率を実現するために、そのような周波数応答によって生み出されるよりも、質量をますます小さくすること
・剛性が増大するほどより一層はっきりとしたものになる、振動板の材質に特 有の音の「高調波歪」から解放されるために、減衰性を制御する。

問題は、パラメータは互いに関連したものであり、対立するものでもあるということである。

新しいフォーマットのデジタル音響器、例えば２４ビット／９６ｋＨｚ、ドルビー・デジタル、ＳＡＣＤ、ＤＶＤ音響器等に対し、これらのフォーマットによってもたらされた質的な飛躍が、最終的に認識されるように、電気ダイナミック変換器に改良を加えるのは戦略的に必要なことである。

確認事項が避けられないことに、単一構造の振動板は、用いられている材質と関係するそれらの品質の向上を不可能なものにする。過去五十年の間に、すべての可能性が隈なく探求されてしまっているというのが現実的である。単一層の複合材料にも同様の限界がある。

それゆえ、前述の仏国特許に記載された振動板に比べても、更に改良の余地があり、しかも、製造費用も市場が要求するものと両立しうるような振動板が大いに必要とされており、その必要性も認識されている。

本発明は、多層多素材の複合構造に依拠するものである。その構造は、剛性の分野において、その材質に勝るものである。本発明の提案する解決策で得られる撓みの剛性は、同じ表面積の円錐形にした質量当たりでは、従来の解決法の２０倍近くになる（本発明では６８５４Ｎ／ｍｍであるのに対し、セルロースのパルプでは３６６Ｎ／ｍｍ、含浸させたＫｅｖｌａｒ（登録商標）については３１３Ｎ／ｍｍ、アルミニウムについては７７Ｎ／ｍｍ、そしてポリプロピレンについては４２Ｎ／ｍｍ）。

前述の仏国特許と比較し、剛性についてはほぼ同じ結果が得られるが、樹脂の比率と重合の過程を制御するプロセスに基づく大きな差が生じる。最後には、更に安定性の増した特性が得られる。

特に構造の基材となる材料の選択によって、減衰性の微細調節が可能になる。

内層および／または外層は、どのような材質が用いられたかにより、層の数は、剛性と振動板における音響の伝播速度の微調節を可能にする。

上記に示したように、このことにより多くのパラメータが働くが、そのうちの幾つかは対立するものである。

しかしながら、本出願人は、多層多素材で、価格も妥当、且つ特性が大いに改善された振動板を開発するに至った。

そのようにして開発された技術の固有独自の利点は、振動板の特性を音源において調節することによって変換器の応答を機械的に調整することができることである。

先行技術での対策、すなわち、経験則で電気的フィルタによって補正をするという対策では、位相の問題を生じさせ、音響の復元を変質させてしまうのであったが、本発明により、これを払拭することができるものである。

図１（Ａ）は、本発明の振動板１を示すものであり、図１（Ｂ）は、この振動板の層すなわち「ｐｌｉｓ（薄層）」と基材の詳細な断面を示している。図１（Ｂ）が、非制限的な趣旨で示されているのは、明らかである。

図２〜９（それぞれＡ（感度）、Ｂ（インパルス応答）そしてＣ（構造の概略と各名称））は、非制限的な趣旨の構造と、以下に示される非制限的な実例に関するものであるそれらの特性曲線を示している。

それゆえ、本発明は、以下の特徴を備えるスピーカ振動板１に関するものである：
・該振動板は、振動板に望まれる、非常に高い精度で切断され熱形成された構 造の発泡性合成樹脂材から成る基材２を有しており、
・該振動板の外面４は、「外皮」６である積層板を形成する、樹脂を含浸させ た織布繊維または不織布繊維でできた、少なくとも一つの、好ましくは複数 の「外薄層」５で覆われ、
・該振動板の内面７は、「内皮」９である積層板を形成する、樹脂を含浸させ た織布繊維または不織布繊維でできた、一つまたは複数の「内薄層」８で覆 われているかまたは覆われていないものである。

「外側の」積層板の組成、特に「外薄層」の数と性質は、求められる特性によって変化する。

内皮の存在とその組成、特に「内薄層」の数は、求められる特性によって変化する。

非限定的な例として、内薄層と外薄層を形成する織布繊維または不織布繊維は、以下のいずれから選択される：
・ガラス繊維
・炭素繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維とパラアラミド繊維〔Ｄｙｎｅ ｅｍａ（登録商標）、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）、Ｋｅｖｌａｒ（登録商 標）、Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）〕

「構造」タイプの基材を構成する発泡性合成樹脂材は、以下のいずれかから選択される：
・泡の一つ一つが閉じている、３０ｋｇ／ｍ³と１００ｋｇ／ｍ³との間の密 度の典型的には５０ｋｇ／ｍ³のＰｌｅｘｉｇｌａｓ（登録商標）発泡性合 成樹脂材
・泡の一つ一つが閉じている、５０ｋｇ／ｍ³と２００ｋｇ／ｍ³との間の密 度のＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）発泡性合成樹脂材
・泡の一つ一つが閉じている、密度が１５ｋｇ／ｍ³と４０ｋｇ／ｍ³との間 のポリスチレン発泡性合成樹脂材。

含浸させる樹脂は、以下のいずれかから選択される：
・熱硬化性樹脂：エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂そし てフェノール樹脂
・熱可塑性樹脂：ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂

当業者であれば、添付図面を参照し、そして場合によっては簡単な試行の助けにより、求められている特性に応じて上記の材料を選択することができるものである。

特筆すべきは、薄層を作るために、様々な繊維、そして含浸させるための様々な樹脂を用いることができるが、逆に同一のものを用いることも可能であり、求められる特性に応じて全ての組み合わせが可能であるということである。また同様に、内薄層に繊維と樹脂の組み合わせを、そして外薄層にはそれとは異なる組み合わせ、あるいは同じ組み合わせを行うことができるものである。

産業的な理由から、外薄層には同じ組み合わせを用いることが好ましい。

このサンドイッチ材質は、樹脂の重合に適した温度で、型枠と対向型枠間に圧縮して成型するか、又は真空で成型するかによって重合され、これによって機械的に均一な構造を得ることができる。本発明は、また、この製造方法にも関するものである。

実際の方法によって、４６ｃｍから１０ｃｍの直径の、低音域と中音域の変換器のための振動板の製作が可能である。

周波数応答やインパルス応答の曲線のサンプリングは、１６５ｍｍの同一の直径のスピーカのための、六つの変形例のための振動板で行われたものである。

内薄層と外薄層の厚みは、１．５ｍｍから４ｍｍにわたる多様な厚みで材料を切断することによって、傾斜がつけられる。

以下の実施例は次のように行われた；それぞれの構造の感度曲線（各図Ｘ《Ａ》）とインパルス応答曲線（各図Ｘ《Ｂ》）を示す図は、向かい合って示されている；例示された構造は、各図Ｘ《Ｃ》に概略的に示されており、薄層または表皮は、図を分かりやすくするためだけに基材から隔てられている。

型番ＣＷＭ−ＬまたはＣＷＭ−２Ｐ／Ｍ１．５ 構造 図２Ｃ、図９Ｃ
ガラスの内薄層、１層
厚さ１．５ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材
ガラスの外薄層、１層
（特性 図２Ａ、２Ｂ、９Ａ、９Ｂ）

型番ＣＷＭまたはＣＷＭ−３Ｐ／Ｍ１．５ 構造 図３Ｃ
ガラスの外薄層、１層
厚さ１．５ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材
ガラスの内薄層、２層
（特性 図３Ａ、３Ｂ）

型番ＣＷＳ−１Ｐ／Ｍ２ 構造 図４Ｃ
ガラスの外薄層、１層
厚さ２ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材
（特性 図４Ａ、４Ｂ）

型番ＣＷＳ−１Ｐ／Ｍ３ 構造 図５Ｃ、７Ｃ
ガラスの外薄層、１層
厚さ３ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材
（特性 図５Ａ、５Ｂ、７Ａ、７Ｂ）

型番ＣＷＳ−２Ｐ／Ｍ１．５ 構造 図６Ｃ、８Ｃ
ガラスの外薄層、２層
厚さ１．５ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材
（特性 図６Ａ、６Ｂ、８Ａ、８Ｂ）

これら各図は、以下のことを示している（６インチ１／２、すなわち１６．２５ｃｍのスピーカの、共通の基礎に基づいた変形例の振動板のふるまいの比較）のであり、すなわち、

（１）（一定の厚みの基材のサンドイッチ構造における層数の影響）
薄層の層数を増やすことで剛性が増す〔３層では型番ＣＷＭ−３Ｐ／Ｍ１．５（図３Ａ／３Ｂ）であるのに対し、２層では型番ＣＷＭ−２Ｐ／Ｍ１．５である（図２Ａ／２Ｂ）〕。振幅応答は、帯域１００−１０００Ｈｚで直線的になり、インパルス応答は改善され、減衰性は同様なものとなっている。

（２）（サンドイッチ構造における基材の厚みが及ぼす影響）
構造型番ＣＷＳ−１Ｐ／Ｍ３（図５Ａ／５Ｂ）の基材の厚みは、構造型番ＣＷＳ−１Ｐ／Ｍ２（図４Ａ／４Ｂ）のものよりも１倍半厚いものである：その剛性は増し、減衰性は改善される。注目すべきは、変換器の効率が同一のままであるため、質量は余り影響を受けていないということである。この解決法は、低音域における「ピストン状の」機能に特に好ましく適合していものである。

（３）（外皮における薄層の層数と、内皮なしの構造における基材の厚みが及ぼす影響の比較）
剛性は同様なものであり、二つの外皮で覆われているより薄い基材では（型番ＣＷＳ−２Ｐ／Ｍ１．５（図６Ａ／６Ｂ））、パルスが改善されているが、それに対して構造型番ＣＷＳ−１Ｐ／Ｍ３（図７Ａ／７Ｂ）は、更に厚い基材を有しており、それに勝る減衰性を呈している。

（４）（サンドイッチ構造の同一の厚みの基材の内皮なしの構造との比較）
サンドイッチ構造型番ＣＷＭ−２Ｐ／Ｍ１．５（図９Ａ／９Ｂ）を、同じ厚みの基材の内皮なしの構造型番ＣＷＳ−２Ｐ／Ｍ１．５（図８Ａ／８Ｂ）と比較する。

内皮のない後者は、より制御されたインパルスと減衰性を提供する。この選択は、とりわけ中音域に適したものである。

今日までにおける最良の実施態様であり、中音域スピーカで最も普及している型のものは、その基材の厚みは１．５ｍｍであり、１００ミクロンの外皮を有し、この外皮は５０ミクロンのガラスの外薄層、二層で構成されている。

３３ｃｍのウーファーの基材の厚みは３ｍｍであり、５０ミクロンの内薄層、３層の内皮と、５０ミクロンの外薄層、二層の外皮とを有している。

本発明は更に、本発明の振動板を備えたスピーカ・エンクロージャーのためのスピーカをも対象としている。

本発明は、同様に本発明による振動板を備えた、少なくとも一つのスピーカを備えるスピーカ・エンクロージャーをも対象としている。

本発明は、最終的には、これらの振動板のあらゆる用途、劇場内、会議場内、コンサート・ホール内、自動車及びその他の地上輸送用車両内、海上輸送用機械または航空輸送用機械内及び類似のものにおけるあらゆる私的使用のための、とりわけ高忠実度、あるいは更に高忠実度の音響再生のためのスピーカ及びスピーカ・エンクロージャーを対象としている。

本発明は、また、当業者が本出願書類を読むことで、自身の知識から、そして場合によっては慣例の簡単な試行によって知りうるであろう、全ての実施態様及び全ての用途をも対象としている。

本発明に係るスピーカ用振動板の概略断面図 本発明に係るスピーカ用振動板の第１の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第１の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第１の型番の構造 本発明に係るスピーカ用振動板の第２の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第２の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第２の型番の構造 本発明に係るスピーカ用振動板の第３の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第３の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第３の型番の構造 本発明に係るスピーカ用振動板の第４の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第４の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第４の型番の構造 本発明に係るスピーカ用振動板の第５の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第５の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第５の型番の構造 本発明に係るスピーカ用振動板の第６の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第６の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第６の型番の構造 本発明に係るスピーカ用振動板の第７の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第７の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第７の型番の構造 本発明に係るスピーカ用振動板の第８の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第８の型番の特性 本発明に係るスピーカ用振動板の第８の型番の構造

符号の説明

１ 振動板
２ 基材
４ 外面
５ 外薄層
６ 外皮
７ 内面
８ 内薄層
９ 内皮

Claims (16)

1. スピーカ用振動板１であって、
   ・振動板は、振動板に望まれる、非常に高い精度で切断され熱形成された構造 の発泡性合成樹脂材から成る基材２を有しており、
   ・該振動板の外面４は、外皮６である積層板を形成する、樹脂を含浸させた織 布繊維または不織布繊維でできた、少なくとも一つの、好ましくは複数の外 薄層５で覆われ、
   ・該振動板の内面７は、内皮９である積層板を形成する、樹脂を含浸させた織 布繊維または不織布繊維でできた、一つまたは複数の内薄層８で覆われてい るかまたは覆われていないものであることを特徴とする、スピーカ用振動板 。
2. 内薄層と外薄層を形成する織布繊維または不織布繊維は：
   ・ガラス繊維、
   ・炭素繊維、ポリエチレン繊維、アラミド繊維とパラアラミド繊維〔（Ｄｙｎ ｅｅｍａ（登録商標）、Ｓｐｅｃｔｒａ（登録商標）、Ｋｅｖｌａｒ（登録 商標）、Ｖｅｃｔｒａｎ（登録商標）〕、
   のいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１に記載のスピーカ用振動板。
3. 構造タイプの基材を構成する発泡性合成樹脂材は：
   ・泡の一つ一つが閉じている発泡性合成樹脂で、３０ｋｇ／ｍ³と１００ｋｇ ／ｍ³との間の密度の典型的には５０ｋｇ／ｍ³のＰｌｅｘｉｇｌａｓ（登 録商標）発泡性合成樹脂材、
   ・泡の一つ一つが閉じている発泡性合成樹脂で、５０ｋｇ／ｍ³と２００ｋｇ ／ｍ³との間の密度のＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）発泡性合成樹脂材、
   ・泡の一つ一つが閉じている発泡性合成樹脂で、密度が１５ｋｇ／ｍ³と４０ ｋｇ／ｍ³との間のポリスチレン発泡性合成樹脂材、
   のいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１また請求項２に記載のスピーカ用振動板。
4. 含浸させる樹脂は、：
   ・熱硬化性樹脂：エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂そし てフェノール樹脂、
   ・熱可塑性樹脂：ポリアミド樹脂、ポリプロピレン樹脂
   のいずれかから選択されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板。
5. 薄層を作るために、様々な繊維、そして含浸させるための様々な樹脂を用いることができるが、逆に同一のものを用いることも可能であり、または同様に、内薄層に繊維と樹脂の組み合わせを、そして外薄層にはそれとは異なる組み合わせ、あるいは同じ組み合わせを行うことができるものであることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板。
6. 外薄層には同じ組み合わせを用いることを特徴とする、請求項５に記載の振動板。
7. 内薄層と外薄層の厚みは、１．５ｍｍから４ｍｍにわたる多様な厚みで材料を切断することによって、傾斜がつけられることを特徴とする、請求項１〜６のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板。
8. 下記のいずれか一つから選択されるサンドイッチ構造を呈することを特徴とする、請求項１〜７のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板。
   型番ＣＷＭ−ＬまたはＣＷＭ−２Ｐ／Ｍ１．５
   ガラスの内薄層、１層
   厚さ１．５ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材
   ガラスの外薄層、１層、
   型番ＣＷＭまたはＣＷＭ−３Ｐ／Ｍ１．５
   ガラスの外薄層、１層
   厚さ１．５ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材
   ガラスの内薄層、２層、
   型番ＣＷＳ−１Ｐ／Ｍ２
   ガラスの外薄層、１層
   厚さ２ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材、
   型番ＣＷＳ−１Ｐ／Ｍ３
   ガラスの外薄層、１層
   厚さ３ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材、
   型番ＣＷＳ−２Ｐ／Ｍ１．５
   ガラスの外薄層、２層
   厚さ１．５ｍｍの発泡性合成樹脂材の基材。
9. ４６ｃｍから１０ｃｍの直径の、低音域と中音域の変換器のための、請求項１〜８のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板。
10. 基材の厚みが１．５ｍｍであり、１００ミクロンの外皮を有し、該外皮が５０ミクロンのガラスの外薄層、二層で構成されていることを特徴とする、中音域スピーカのための請求項１〜９のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板。
11. 基材の厚みが３ｍｍであり、５０ミクロンの内薄層、３層の内皮と、５０ミクロンの外薄層、２層の外皮とを有することを特徴とする、請求項１〜９のいずれか一つに記載の直径が３３ｃｍのウーファーのためのスピーカ用振動板。
12. 前記サンドイッチ構造の材質は、樹脂の重合に適した温度で、型枠と対向型枠間に圧縮して成型するか、又は真空で成型するかによって重合され、これによって機械的に均一な構造を得ることができることを特徴とする、請求項１〜１１のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板の製造方法。
13. 請求項１２に記載の方法で製造されていることを特徴とする、スピーカ・エンクロージャーのためのスピーカ振動板。
14. 請求項１〜１１および請求項１３のいずれか一つに記載されている振動板を含むことを特徴とする、スピーカ・エンクロージャーのためのスピーカ。
15. 請求項１４に記載されているスピーカを少なくとも一つ備えていることを特徴とする、スピーカ・エンクロージャー。
16. 劇場内、会議場内、コンサート・ホール内、自動車及びその他の地上輸送用車両内、海上輸送用機械または航空輸送用機械内及び類似のものにおけるあらゆる私的使用のための、とりわけ高忠実度、あるいはより高忠実度の音響再生のための、請求項１〜１５に記載のスピーカ及びスピーカ・エンクロージャーへの応用。
    
    

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