JP2010045863A - スピーカ用振動板およびそれを備えたスピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スピーカ振動板として熱可塑性材料を用いた場合に、成形性を大きく変えずに耐熱性とのバランスを取り、良好な内部損失が得られるようにする。
【解決手段】ポリエステルフィルムより成る基材２２と、基材２２の両面に形成されるポリイミド系樹脂より成る表層２１及び裏層２３と、の３層構造を備え、３層構造の基材２２、表層２１及び裏層２３の厚みの設定は、３層構造のスピーカ用振動板の温度上昇時の弾性率に基づいて設定される。
【選択図】図２

Description

本発明は、音響信号を再生できるようにしたスピーカ用振動板およびそれを備えたスピーカ装置に関する。

従来、高域を受け持つツィータ用スピーカ振動板は、周波数特性を良好にする目的で、第１の設計アプローチとして弾性率の大きい音響振動板材料を用いたものがある。これにより、弾性率の大きい音響振動板材料自体の物理的特性により分割振動を起こす周波数をできる限り高域に移すことができる。

このため、スピーカ振動板の音響振動板材料としては、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、カーボングラファイト、酸化チタン等のセラミック材料が用いられる。また、この他に、アルミニウム、チタニウム等の金属材料が用いられている。

第２の設計アプローチとしてスピーカ振動板の形状、構造を工夫するものがある。これにより、弾性率の比較的小さい音響振動板材料を用いたものであっても、スピーカ振動板の形状、構造の工夫により第１の設計アプローチで得られる弾性率と同程度の弾性率を確保することができる。このため、分割振動を起こす周波数をできる限り高域に移すことができる。このように、分割振動周波数を高くするために、以上の手段が採用されている。

また、ポリイミド発泡体を用いたスピーカ振動板を形成する技術が提案されている。この技術は、所定厚さのブロック状に形成した被成形体であるポリイミド発泡体を金型によって、加熱加圧するものである （特許文献１参照）。これによれば、軽量（低密度）で、耐環境性に優れ、内部損失が高い特性を有すると共に、形成が容易で形状設計自由度の高いスピーカ振動板が得られる。

特開２００２−３７４５９３号公報

ここで、スピーカ振動板の動作特性に内部損失がある。この内部損失は、音のエネルギーを吸収する度合いを示す値である。セラミック材料や金属材料によるスピーカ振動板は、内部損失が０．０１以下と非常に小さいものとなる。

このため、分割振動を生じる周波数帯域での音圧特性は、分割振動の影響によりピーク及びディップの発生帯域が鋭いものとなる。しかも、このピーク及びディップの発生値が大きなものとなってしまうという不都合がある。

また、内部損失が比較的大きな材料を用いることにより、ピーク及びディップの発生を抑えることができる。これに加えて、スピーカ振動板の形状の見直しにより高域まで音響信号を再生できる手法が採られている。

この方法では、音響性能を発揮するためには振動板材料を所定の形状に成形、保持できることが重要である。内部損失が比較的な大きな材料としては高分子材料を用いることが多い。しかし、高分子材料のうちで特に熱可塑性材料では成形しやすさと耐熱性は相反する結果となってしまうという不都合がある。

ここで、熱可塑性材料の特有の特性にガラス転移点がある。このガラス転移点は、材料の性質が硬軟変化する温度の境界点を示す値である。ガラス転移点を超えると材料は軟化して液状となる。

スピーカ振動板材料としてガラス転移点が比較的低い、例えばポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴ）を用いることが考えられる。ＰＥＴを用いると、初期動作時は良好な音響特性を得ることができる。しかし、長時間の動作を行うとボビンコイルから発生した熱がＰＥＴに伝わる。これにより、初期のＰＥＴの形状が保てなくなり所定の音響特性が得られなくなってしまう。このため、耐入力が限定される。

また、ガラス転移点が比較的高い材料を用いる方法も考えられる。例えばポリイミドを用いると、成形温度をガラス転移点以上とすることが必要となる。このため、成型時に昇温・冷却時間がかかることから生産性が劣る。結果として振動板の費用が増加してしまう問題となる。また、フィルム自体もＰＥＴ等に比べて高価である。さらに内部損失の点ではＰＥＴ材料よりも低く、金属材料の特性に近づくことでピーク及びディップの発生が大きくなる不都合が出てくる。

また、上述した特許文献１に記載の技術のように、スピーカ振動板の材料としてポリイミド単体を用いた場合には、成型温度が３００℃と高いため、製造工程が複雑となる。また、内部損失が低くなるため必要な動作特性が得られない。さらに、均一のポリイミド発泡体の生成が困難であるという不都合がある。

そこで、本発明は、スピーカ振動板として熱可塑性材料を用いた場合に、成形性を大きく変えずに耐熱性とのバランス取り、しかも必要な内部損失と滑らかな周波数特性が得られるスピーカ振動板を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するために、本発明は、熱可塑性高分子材料より成る樹脂製のスピーカ振動板の樹脂の構成が３層構造であり、３層構造の基材にポリエステルフィルムを用い、３層構造の表層及び裏層にポリイミド系樹脂を用いたものである。
本発明では、成形性が良好なポリエステルフィルムに、耐熱性が良好なポリイミドをコーティングした材料を用いたので、耐熱性の向上を行いながら周波数特性を滑らかにする。

このとき、３層構造の基材、３層構造の表層及び裏層の厚みの設定は、３層構造のスピーカ振動板の成型時の製造工程、成型温度に基づいて設定される。また、スピーカ振動板の動作時の内部損失、周波数特性に基づいて設定される。また、スピーカ振動板の温度上昇時の弾性率に基づいて設定される。

また、３層構造の表層及び裏層に用いるポリイミド系樹脂は、ポリイミド又はポリエーテルイミドであり、ポリエステルフィルムは、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートが適用される。

実験によれば、３層構造の基材、３層構造の表層及び裏層の厚みの最適値は、３層構造の全厚みが５０ミクロン（μｍ）のとき、３層構造の基材のポリエステルフィルムの厚みが３８ミクロン（μｍ）であり、３層構造の表層及び裏層のポリイミド系樹脂の厚みがそれぞれ６ミクロン（μｍ）である。

以上説明したように、本発明の振動板を使用したスピーカは、３層構造の基材にポリエステルフィルムを用い、３層構造の表層及び裏層にポリイミド系樹脂を用いたものである。これにより、耐熱性を向上させることができるので、耐入力の向上と同時に、成形性も良好となるという効果を奏する。

従って、温度上昇時にスピーカ振動板の形状が保持できる。このため、スピーカ振動板の動作時に必要な内部損失が得られ、周波数特性についても滑らかで良好となるという効果が得られる。

本発明の一実施の形態によるスピーカ装置のスピーカ振動部分の説明図である。 スピーカ振動板の断面図である。 スピーカ振動板のコーンの最適厚みを示す図である。 ポリイミド（ＰＩ）コートによるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の特性を示す図である。 成型、動作可能及び熱変形の温度を示す図である。 ＰＥＴフィルムの内部損失と周波数の関係を示す図である。 ＰＥＴフィルムのスピーカ振動板を用いたスピーカ装置の周波数特性を示す図である。 ＰＩコートＰＥＴフィルムの内部損失と周波数の関係を示す図である。 ＰＩコートＰＥＴフィルムのスピーカ振動板を用いたスピーカ装置の周波数特性を示す図である。 ＰＥＴフィルムのスピーカ振動板及びＰＩコートＰＥＴフィルムのスピーカ振動板の貯蔵弾性率とボイスコイル温度の関係を示す図である。 他のスピーカ振動板の断面図である。 他のスピーカ振動板のコーンの最適厚みを示す図である。

以下、本発明の一実施の形態を、図１〜１２を参照して詳しく説明する。
図１は、スピーカ装置のスピーカ振動部分の説明図である。図１のようにスピーカ振動部分を備えてスピーカユニットが構成される。

図１において、スピーカ振動板１となるコーンは、動きやすくするために薄く成形でき、軽くて丈夫であることが必要である。しかも周波数特性の山谷や過渡特性を減らすために、内部損失と呼ばれる適度の損失を与えるようなものでなければならない。

すなわち、この内部損失は、スピーカ振動板１から発音される音のエネルギーを吸収する度合いを示している。スピーカ振動板１の動作特性として、一定の内部損失が必要とされている。

このスピーカ装置の磁気回路は、ドーナツ形状のマグネット６と、鉄等の磁性材料から成る第１及び第２の磁気ヨークと、磁気空隙（ギャップ）とを含んで構成される。この第１の磁気ヨークは、円柱状のセンターポール４とこのセンターポール４に対して直交する円板状のフランジ５とからなっている。

この第２の磁気ヨークは、プレート９と呼ばれているものである。プレート９は、その内径がセンターポール４の外周径よりも、磁気空隙の分だけ大きい径とされたドーナツ形状とされている。そして、マグネット６の内周中空部及びプレート９の内周中空部内にセンターポール４が挿入される。

この状態で、フランジ５の上面とプレート９の下面とにより、このマグネット６が挟まれて取り付けられている。このフランジ５の上面及びプレート９の下面とマグネット６との接触部は接着剤により接着されている。

このスピーカ振動板１は、ドーム部２とエッジ部３とから構成される。すなわち、ドーム部２は中央部に位置し、断面形状が略円弧状をなしている。またエッジ部３は、連結部を介して、このドーム部２の外周側に位置する。ドーム部２とエッジ部３とは一体に形成されている。

そして、このスピーカ振動板１のドーム部２の内周縁部分に非導電体で構成される円筒状のボイスコイルボビン８の上端部を接着剤により接着固定する。これと共にこのボイスコイルボビン８の所定位置に巻装されたボイスコイル７を、プレート９とセンターポール４との間の磁気空隙に挿入するように配置する。更にこのスピーカ振動板１のエッジ部３の外周端部を、スピーカフレーム１０に接着剤により接着固定するようにする。

この図１に示すようなスピーカ装置においては、ボイスコイル７に音響信号を供給することにより、このボイスコイル７に電流が流れる。そこで、ボイスコイル７に流れる電流と磁気空隙の磁束との電磁誘導相互作用により、このスピーカ振動板１が振動して放音する。

図２は、スピーカ振動板の断面図である。図２は、図１に示したスピーカ振動板１の一部拡大した断面図を示している。
図２において、熱可塑性高分子材料より成る樹脂製のスピーカ振動板の樹脂の構成が３層構造としている。具体的には、３層構造の基材には、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層２２のポリエステルフィルムを用いている。

そして、３層構造の表層及び裏層にポリイミド（ＰＩ）層２１，２３のコーティングフィルムを用いている。すなわち、基材となるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層２２のポリエステルフィルムの両面にポリイミド（ＰＩ）層２１，２３のコーティングフィルムが薄膜状にコーティングされている。

このように、基材にポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層２２のポリエステルフィルムを用いるのは、製造工程におけるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の成形性が良好なためである。また、表層及び裏層にポリイミド（ＰＩ）層２１，２３のコーティングフィルムを用いているのは、温度上昇時におけるポリイミド（ＰＩ）の耐熱性が良好なためである。

このように、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層２２のポリエステルフィルムに、ポリイミド（ＰＩ）層２１，２３のコーティングフィルムをコーティングした材料をスピーカ振動板に用いた。このため、耐熱性の向上を行いながら、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の内部損失の特性に近づけることができる。また、周波数特性を滑らかにすることができる。

このとき、３層構造のスピーカ用振動板の成型時の製造工程が、ポリエステルフィルム単体のスピーカ振動板の製造工程と同じ工程になるように、３層構造の基材、３層構造の表層及び裏層の厚みが設定される。

また、３層構造のスピーカ用振動板の成型時の成型温度が、ポリエステルフィルム単体のスピーカ振動板の成型温度と同じ温度になるように、３層構造の基材、３層構造の表層及び裏層の厚みが設定される。

また、３層構造のスピーカ用振動板の動作時の内部損失が、ポリエステルフィルム単体のスピーカ振動板の内部損失の特性の近傍の特性を有するように、３層構造の基材、３層構造の表層及び裏層の厚みが設定される。

また、３層構造のスピーカ用振動板の動作時の周波数特性が、ポリエステルフィルム単体のスピーカ振動板の周波数特性よりもピーク及びディップが低下する特性を有するように、３層構造の基材、３層構造の表層及び裏層の厚みが設定される。

また、３層構造のスピーカ用振動板の温度上昇時の弾性率が、ポリエステルフィルム単体のスピーカ振動板の弾性率が低下する温度上昇時においても比較的高い弾性率を維持する特性を有するように、３層構造の基材、３層構造の表層及び裏層の厚みが設定される。

また、３層構造の表層及び裏層に用いるコーティングフィルムはポリイミド系樹脂であればよい。例えば、コーティングフィルムとしてポリイミド（ＰＩ）又はポリエーテルイミド（ＰＥＩ）が適用される。また、ポリエステルフィルムとしてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）又はポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）が適用される。

以下に、本発明の実施の形態を具体的な実験結果に基づいて説明する。
スピーカ装置は前述した図１に示した構成となるように組み立てを行った。
スピーカ振動板は一定の形状となるように成形を行った。スピーカ振動板の成形方法としてはプレス成型、圧空成型等が挙げられる。いずれの成型方法でも、成型温度で熱した金型を使用し、形状を保持したまま徐々に冷却を行う。これにより、スピーカ振動板の形状を得ることができる。この形状は、予め定められた仕様に適合する形状を示すものである。

図３は、スピーカ振動板のコーンの最適厚みを示す図である。
図３において、３層構造の部材３１の最適厚み３２の値が実験により判明した。これは、基材としてポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層３４を用い、３層構造の表層及び裏層のコーティングフィルムとしてポリイミド（ＰＩ）層３５を用いたときの最適値である。

すなわち、３層構造のコーン全体３３の全厚みが５０μｍのときが最適であった。このとき、３層構造の基材のポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層３４の厚みが３８μｍのときが最適であった。また、３層構造の表層及び裏層のポリイミド（ＰＩ）層３５の厚みがそれぞれ６μｍのときが最適であった。

このような最適厚みとなるようなスピーカ振動板の特性について以下に説明する。
図４は、ポリイミド（ＰＩ）コートによるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の特性を示す図である。
図４において、ポリイミド（ＰＩ）コートによるポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の特性には、成型時４２の特性、動作時４５の特性及び温度変形時４８の特性がある。

まず、成型時４２の特性には、成型温度４３と製造工程４４とがある。ここで、成型温度４３は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と同じ温度となる。また、製造工程４４は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）と同じ製造工程となる。

次に、動作時４５の特性には、内部損失４６と周波数特性４７とがある。ここで、内部損失４６は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）の特性に近づいた特性となる。近づいた特性とは、必要な程度まで内部損失４６が得られるような特性を示す。また、周波数特性４７は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）よりもピーク及びディップが低下する特性となる。

そして、温度変形時４８の特性には、形状維持４９と耐熱性５０とがある。ここで、形状維持４９は、１００時間一定温度下で形状を保持することができる特性となる。また、耐熱性５０は、軟化してからの軟化の度合いが軟化しづらくなる特性となる。

図５は、成型、動作可能及び熱変形の温度を示す図である。
図５において、例えば、成型時の成型領域５１では、温度はガラス転移点となるＴ３〜比較的高い温度のＴ４までで示す成型温度範囲５４となる。この成型温度範囲５４は成型が容易となるような温度範囲である。従って、この成型温度範囲５４の温度に適応した部材及び厚さが要求される。

また、通常の動作可能領域５２では、温度は比較的低い温度のＴ１〜ガラス転移点となるＴ３までで示す動作可能温度範囲５５となる。この動作可能温度範囲５５は必要な動作特性が得られるような温度範囲である。従って、この動作可能温度範囲５５の温度に適応した部材及び厚さが要求される。

そして、熱変形領域５３では、温度はガラス転移点となるＴ３〜比較的高い温度のＴ４までで示す熱変形温度範囲５６となる。この熱変形温度範囲５６は温度上昇時にも形状を維持して耐熱性が得られるような温度範囲である。従って、この熱変形温度範囲５６に温度に適応した部材及び厚さが要求される。

以下に、スピーカ振動板の材料として２つのフィルム部材を用いて動作特性について評価を行った。第１のフィルム部材はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（５０μｍ厚）単体である。以下、第１のフィルム部材をＰＥＴフィルムという。

また、第２のフィルム部材はポリイミド（ＰＩ）をコーティングしたポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム（５０μｍ厚）である。以下、第２のフィルム部材をＰＩコートＰＥＴフィルムという。

以下に、ＰＥＴフィルム、ＰＩコートＰＥＴフィルムの内部損失と周波数の関係をそれぞれ対比して示す。
まず、ＰＥＴフィルムの内部損失と周波数の関係を示す。
図６は、ＰＥＴフィルムの内部損失と周波数の関係を示す図である。図６では内部損失は相対値で示している。

図６において、点６１では周波数１７０［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０２である。点６２では周波数１０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０２５である。点６３では周波数３０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０３である。点６４では周波数５６００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０３５である。

また、点６５では周波数９５００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０４である。点６６では周波数１５０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０４３である。点６７では周波数２００００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０４３である。点６８では周波数２６０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０６である。
このＰＥＴフィルムの内部損失の特性では、スピーカ振動板の動作に必要な内部損失が得られている。

図７は、ＰＥＴフィルムのスピーカ振動板を用いたスピーカ装置の周波数特性を示す図である。図７では常温（２０〜２５℃）における特性を示している。
図７において、周波数２ｋ［Ｈｚ］のときディップ７１が発生している。周波数５ｋ［Ｈｚ］のときもディップ７２が発生している。周波数６ｋ［Ｈｚ］のときはピーク７３が発生している。さらに、周波数２５ｋ［Ｈｚ］のときピーク７４が発生している。周波数３０ｋ［Ｈｚ］のときにはディップ７５が発生している。
このＰＥＴフィルムの周波数特性では、スピーカ振動板の動作に必要な滑らかな周波数特性が得られていない。

図８は、ＰＩコートＰＥＴフィルムの内部損失と周波数の関係を示す図である。図８でも内部損失は相対値で示している。
図８において、点８１では周波数１７０［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０２である。点８１は図６に示した点６１に対応するものであり、必要な内部損失が得られている。

点８２では周波数９００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０１９である。点８２は図６に示した点６２に対応するものであり、必要な内部損失が得られていない。しかし、点６２に近い内部損失が得られている。
点８３では周波数２６００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０２２である。点８３は図６に示した点６３に対応するものであり、必要な内部損失が得られていない。しかし、点６３に近い内部損失が得られている。

点８４では周波数５０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０２５である。点８４は図６に示した点６４に対応するものであり、必要な内部損失が得られていない。しかし、点６４に近い内部損失が得られている。
また、点８５では周波数９０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０２６である。点８５は図６に示した点６５に対応するものであり、必要な内部損失が得られていない。しかし、点６５に近い内部損失が得られている。

点８６では周波数１４０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０３である。点８６は図６に示した点６６に対応するものであり、必要な内部損失が得られていない。しかし、点６６に近い内部損失が得られている。
点８７では周波数１８０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０３２である。点８７は図６に示した点６７に対応するものであり、必要な内部損失が得られていない。しかし、点６７に近い内部損失が得られている。

点８８では周波数２５０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０２６である。点８８は図６に示した点６８に対応するものであり、必要な内部損失が得られていない。
また、点８９では周波数３００００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０４６である。点９０では周波数３８０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０４８である。点９１では周波数５６０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０４２である。点９２では周波数６６０００［Ｈｚ］のとき内部損失は０．０３である。
このＰＩコートＰＥＴフィルムの内部損失の特性では、高域の帯域においてはスピーカ振動板の動作に必要な内部損失が得られている。

図９は、ＰＩコートＰＥＴフィルムのスピーカ振動板を用いたスピーカ装置の周波数特性を示す図である。図９では常温（２０〜２５℃）における特性を示している。
図９において、周波数２ｋ［Ｈｚ］のときディップ９３は滑らかに解消している。ディップ９３は図７に示したディップ７１に対応するものである。

周波数５ｋ［Ｈｚ］のときはディップ９４が低下している。ディップ９４は図７に示したディップ７２に対応するものである。
周波数６ｋ［Ｈｚ］のときはピーク９５が発生している。ピーク９５は図７に示したピーク７３に対応するものである。

さらに、周波数２５ｋ［Ｈｚ］のときピーク９６は滑らかに解消している。ピーク９６は図７に示したピーク７４に対応するものである。
周波数３０ｋ［Ｈｚ］のときにはディップ９７は滑らかに解消している。ディップ９７は図７に示したディップ７５に対応するものである。
このＰＩコートＰＥＴフィルムの周波数特性では、スピーカ振動板の動作に必要な滑らかな周波数特性が得られている。

上述したように、図８に示したＰＩコートＰＥＴフィルムは図６に示したＰＥＴフィルムと比べて、内部損失の値が若干低下している。しかし、ＰＩコートＰＥＴフィルムによる内部損失の値はＰＥＴフィルムによる内部損失の値に近い値となっていることがわかる。
そこで、両フィルムをスピーカ振動板に用いたスピーカ装置として組み立てて、実際の放音時にどのような影響を及ぼすかを図７及び図９の周波数特性で確認している。

これによると図９に示したＰＩコートＰＥＴフィルムでは周波数特性上のピークやディップが図７に示したＰＥＴフィルムのピークやディップに比べて小さくなっていることがわかる。従って、ＰＩコートＰＥＴフィルムによる周波数特性はＰＥＴフィルムに比べて滑らかな特性になっていることがわかる。

上述した実験例の検討に用いたスピーカ振動板は、図１に提示したような外形２５ｍｍ、厚み０．０５ｍｍ厚のバランスドーム型振動板である。図１に示したように、プレス成形にて、所定の形状とした。ボイスコイルはφ１３、ポリイミドボビンを使用し、ボイスコイルワイヤーはφ０．０７を使用、インピーダンスは６Ωとなるように巻き数を調整してある。
振動板に使用したフィルムは、ポリイミドを両面にコーティングしてあるＰＩコートＰＥＴフィルムを用いた。

このようにプレス成形されたＰＩコートＰＥＴフィルムを用いたスピーカ振動板を用いて周波数測定を行った。この結果、ＰＩコートＰＥＴフィルムを用いたスピーカ振動板では、比較品の単体ＰＥＴフィルム品と比べて、ピーク及びディップの値及び幅が減少している。また、ピーク及びディップの発生数についても減少している。これより、本実施の形態例による効果が発生していることを示している。

図１０は、ＰＥＴフィルムのスピーカ振動板及びＰＩコートＰＥＴフィルムのスピーカ振動板の貯蔵弾性率（複素弾性率の実数部分）とボイスコイル温度の関係を示す図である。
図１０では、ＰＥＴフィルムのスピーカ振動板及びＰＩコートＰＥＴフィルムのスピーカ振動板について、動的粘弾性の測定を行い、得られた複素弾性率からその貯蔵弾性率の温度依存性を測定している。すなわち、振動板の一端にある振動をかけたときに他端に伝わる弾性的応答の程度を温度変化毎に測定している。

図１０において、１４０℃までの温度範囲が通常使用範囲である。この範囲で一定値以上の貯蔵弾性率が要求される。ここでは、例えば、７００〜８００［ＭＰａ］程度の貯蔵弾性率が要求される。しかし、さらに温度上昇することを考慮すると、１４０℃〜１７５℃までの温度範囲でも上述の貯蔵弾性率を確保したい。

ＰＥＴフィルム１０１のスピーカ振動板を用いた場合、１４０℃までの温度範囲では、７００〜８００［ＭＰａ］程度の貯蔵弾性率が得られる。しかし、１５０℃〜１７５℃までの温度範囲では、６００〜４５０［ＭＰａ］程度の貯蔵弾性率しか得られない。

そこで、ＰＩコートＰＥＴフィルム１０２のスピーカ振動板を用いた場合、１００℃〜１４０℃までの温度範囲では、ＰＥＴフィルム１０１よりも低いものの７００〜８００［ＭＰａ］程度の貯蔵弾性率が得られる。さらに、１５０℃〜１７５℃までの温度範囲では、ＰＥＴフィルム１０１では低下する特性を７００〜６５０［ＭＰａ］程度の貯蔵弾性率まで持ち上げることができる。

この結果、１００℃〜１４０℃までの温度範囲ではＰＩコートＰＥＴフィルム１０２の方が柔らかいが、１５０℃を超えてからはＰＥＴフィルム１０１よりも弾性率の低下が少なくなっている。これにより、ポリイミドコーティングによる耐熱性の向上の効果が現れていることが分かる。

さらに、ＰＩコートＰＥＴフィルム１０２のスピーカ振動板を用いて耐久試験を行った。試験条件は次の通りである。入力：１３０Ｗ（６Ω換算）、時間：１００ｈ、信号：ＤＩＮ２ノイズ（ランダムノイズ信号）の条件下である。

本試験条件でのボイスコイル温度は最大１４０℃である。試験終了後ＰＩコートＰＥＴフィルム１０２のスピーカ振動板は初期の形状を保っており問題が無かったが、比較品である通常のＰＥＴフィルム１０１を用いたものでは初期の形状を維持できず、平らに変形していた。動的粘弾性の結果と合わせて、耐熱性向上の効果により、従来よりも耐入力性の向上の効果が表れていることが分かった。

また、以下に、他の実施の形態を説明する。
図１１は、他のスピーカ振動板の断面図である。図１１は、図１に示したスピーカ振動板１の一部拡大した断面図を示している。
図１１において、熱可塑性高分子材料より成る樹脂製のスピーカ振動板の樹脂の構成が３層構造としている。具体的には、３層構造の基材には、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）層１１２のポリエステルフィルムを用いている。

そして、３層構造の表層及び裏層にポリエーテルイミド（ＰＥＩ）層１１１，１１３のコーティングフィルムを用いている。すなわち、基材となるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）層１１２のポリエステルフィルムの両面にポリエーテルイミド（ＰＥＩ）層１１１，１１３のコーティングフィルムが薄膜状にコーティングされている。

このように、基材にポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）層１１２のポリエステルフィルムを用いるのは、製造工程におけるポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の成形性が良好なためである。また、表層及び裏層にポリエーテルイミド（ＰＥＩ）層１１１，１１３のコーティングフィルムを用いているのは、温度上昇時におけるポリエーテルイミド（ＰＥＩ）の耐熱性が良好なためである。

このように、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）層１１２のポリエステルフィルムに、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）層１１１，１１３のコーティングフィルムをコーティングした材料をスピーカ振動板に用いた。このため、耐熱性の向上を行いながら、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）の内部損失の特性に近づけることができる。また、周波数特性を滑らかにすることができる。

図１２は、他のスピーカ振動板のコーンの最適厚みを示す図である。
図１２において、３層構造の部材１２１の最適厚み１２２の値が実験により判明した。これは、基材としてポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）層１２４を用い、３層構造の表層及び裏層のコーティングフィルムとしてポリエーテルイミド（ＰＥＩ）層１２５を用いたときの最適値である。

すなわち、３層構造のコーン全体１２３の全厚みが５０μｍのときが最適であった。このとき、３層構造の基材のポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）層１２４の厚みが３８μｍのときが最適であった。また、３層構造の表層及び裏層のポリエーテルイミド（ＰＥＩ）層１２５の厚みがそれぞれ６μｍのときが最適であった。
図１１、図１２に示した他のスピーカ振動板を用いた場合でも、上述した実施の形態と同様の動作特性を得ることができる。

上述した本実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、適宜、変更しうることはいうまでもない。

１…スピーカ振動板、２…ドーム部、３…エッジ部、４…センターポール、５…フランジ、６…マグネット、７…ボイスコイル、８…ボビン、９…プレート、１０…フレーム、２１，２３…ポリイミド（ＰＩ）層、２２…ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層、３１…部材、３２…最適厚み、３３…コーン全体、３４…ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）層、３５…ポリイミド（ＰＩ）層、４１…ＰＩコートＰＥＴフィルムの特性、４２…成型時、４３…成型温度、４４…製造工程、４５…動作時、４６…内部損失、４７…周波数特性、４８…温度変形時、４９…形状維持、５０…耐熱性

Claims (8)

1. 熱可塑性高分子材料より成る樹脂製のスピーカ用振動板において、
   上記樹脂の構成が３層構造であり、
   上記３層構造の基材にポリエステルフィルムを用い、
   上記３層構造の表層及び裏層にポリイミド系樹脂を用い、
   上記３層構造の基材、表層及び裏層の厚みの設定は、上記３層構造のスピーカ用振動板の温度上昇時の弾性率に基づいて設定される
   スピーカ用振動板。
2. 上記３層構造のスピーカ用振動板の弾性率が、上記３層構造のスピーカ用振動板の全厚みと同じ厚みのポリエステルフィルム単体のスピーカ用振動板の弾性率と同じ値となる温度以上の温度領域において、
   上記３層構造のスピーカ用振動板の温度上昇に対する弾性率の低下の割合が、上記ポリエステルフィルム単体のスピーカ用振動板の温度上昇に対する弾性率の低下の割合と比べて緩やかとなるように、上記３層構造の基材、表層及び裏層の厚みが設定される請求項１に記載のスピーカ用振動板。
3. 上記３層構造の基材、表層及び裏層の厚みは、１００℃以上１４０℃以下の温度範囲で７００ＭＰａ以上、１５０℃以上１７５℃以下の温度範囲で６５０ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有するように設定される請求項１又は２に記載のスピーカ用振動板。
4. 上記ポリエステルフィルムとして、ポリエチレンテレフタレート又はポリブチレンテレフタレートを用い、
   上記ポリイミド系樹脂として、ポリイミド又はポリエーテルイミドを用いる請求項１〜３のいずれかに記載のスピーカ用振動板。
5. 上記３層構造の基材のポリエステルフィルムの厚みが３８μｍであり、
   上記３層構造の表層及び裏層のポリイミド系樹脂の厚みがそれぞれ６μｍである請求項４に記載のスピーカ用振動板。
6. 熱可塑性高分子材料より成る樹脂製の振動板を備えたスピーカ装置において、
   上記振動板は、ポリエステルフィルムより成る基材と、前記基材の両面に形成されるポリイミド系樹脂より成る表層及び裏層と、の３層構造を備え、
   上記３層構造の基材、表層及び裏層の厚みの設定は、上記３層構造のスピーカ用振動板の温度上昇時の弾性率に基づいて設定される
   スピーカ装置。
7. 上記スピーカ用振動板の、上記３層構造のスピーカ用振動板の弾性率が、上記３層構造のスピーカ用振動板の全厚みと同じ厚みのポリエステルフィルム単体のスピーカ用振動板の弾性率と同じ値となる温度以上の温度領域において、
   上記３層構造のスピーカ用振動板の温度上昇に対する弾性率の低下の割合が、上記ポリエステルフィルム単体のスピーカ用振動板の温度上昇に対する弾性率の低下の割合と比べて緩やかとなるように、上記３層構造の基材、表層及び裏層の厚みが設定される請求項６に記載のスピーカ装置。
8. 上記スピーカ用振動板の、上記３層構造の基材、表層及び裏層の厚みは、１００℃以上１４０℃以下の温度範囲で７００ＭＰａ以上、１５０℃以上１７５℃以下の温度範囲で６５０ＭＰａ以上の貯蔵弾性率を有するように設定される請求項６又は７に記載のスピーカ装置。