JP2011217281A - スピーカ用中心保持部材、それを使用したスピーカ、およびスピーカ用中心保持部材の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】製造が容易で、低温再生能力に優れ、かつ耐久性、耐寒性および耐熱性にも優れた中心保持部材を作製する。
【解決手段】化学繊維からなる補強材１の少なくとも一方の表面全体を熱可塑性エラストマー材２で覆い、かつ化学繊維の繊維糸に熱可塑性エラストマー材２を密着配置させた結合体３を形成し、この結合体３を用いてダンパ４やエッジ５を作製するため、耐久性、耐寒性および耐熱性に優れたダンパ４やエッジ５を作製できる。ダンパ４やエッジ５は、低域再生能力に優れており、また経時変化による型くずれが生じにくいため、最低共振周波数の変化率の少ないスピーカを提供できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、ダンパおよびエッジ等のスピーカ用中心保持部材、それを使用したスピーカ、およびスピーカ用中心保持部材の製造方法に関する。

スピーカが小型化するに従い、エッジの幅は狭くなり、低域再生帯域を確保するために、より薄い、柔らかい材質が必要となる。近年は、低域再生帯域の確保に加えて、耐入力の増大も求められている。このため、多くの小型スピーカでは、エッジの材料として熱可塑性エラストマーを使用する例が増えている。

熱可塑性エラストマーを使用すると、エッジをより薄く、柔らかく成形できるが、それに伴って、耐久性、耐寒性および耐熱性の点で種々の問題が発生している。

一方、ダンパでは、フェノール樹脂やメラミン樹脂などを含浸した布材を熱圧成形したものが多く使用されている。小型スピーカ用のダンパでは、低域再生帯域を確保するために、布材に含浸する樹脂の量を少なくし、かつ、布材を薄くして柔らかくする。このような処理をした布材は疲労しやすく、スピーカを使用している間にダンパが初期状態よりも柔らかくなってしまい、スピーカの最低共振周波数の変化率が大きくなるおそれがある。

特許文献１では、フェノール樹脂を使用せずに、耐環境性に優れて、製造も容易な振動系支持部材を使用している。この振動系支持部材は、織布または不織布等からなる繊維基材の少なくとも片面に、ホットメルトのウェブをのせ、所定形状に加熱加圧成形したものである。含浸工程がなく、ホットメルトのウェブの重ね合わせにより柔らかさを調整している。

特許文献２には、熱可塑性エラストマー材を用いて射出成型してダンパ本体を成形し、２枚のダンパ本体の間にメッシュ材を挟んでインサートモールド成形したダンパが開示されている。

特許文献３には、天然繊維または合成繊維からなる基布に硬化性の樹脂を含浸し、更にゴム弾性樹脂をコーティングして加熱成形したスピーカ用ダンパが開示されている。基布を形成する糸の交点の結合部がゴム弾性樹脂のコーティング処理により補強されて、耐久性の向上と柔軟性の付与がなされて、成形時のシワや重なりを抑制して成形性の向上と耐久性の向上を図っている。

特開２００１−３５９１９０号公報 特開２００３−９７６４１号公報 特開２０００−１８４４９４号公報

特許文献１の振動系支持部材は、基材が繊維であり、所望の形状に成形するためにホットメルトのウェブをのせているが、ホットメルトの具体的な材料については何ら開示がなく、加工性、耐久性、耐寒性、耐熱性および低音再生能力がどの程度なのか、不明である。そもそも、特許文献１は、人体への悪影響や環境汚染を考慮に入れた発明であり、加工性、耐久性、耐寒性、耐熱性および低音再生能力などは念頭に置いていない。

また、特許文献２のダンパは、熱可塑性エラストマー材を射出成形してサスペンションレバーを有するダンパ本体を成形している。このダンパ本体はいわゆる蝶ダンパの改良品であり、形状が複雑なため、小型化には限界がある。また、ダンパ本体は、メッシュ材の表面全体を覆う構造ではなく、耐久性の面でもそれほど優れているとはいえない。

さらに、特許文献３のダンパは、基布に硬化性の樹脂を含浸し、さらにゴム弾性樹脂をコーティングして加熱成形するため、製造工程が複雑で、製造コストが高くなってしまう。

本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、製造が容易で、低温再生能力に優れ、かつ耐久性、耐寒性および耐熱性にも優れたダンパおよびエッジ等のスピーカ用中心保持部材、それを使用したスピーカ、およびスピーカ用中心保持部材の製造方法を提供することにある。

上記の課題を解決するために、本発明の一態様によれば、スピーカのボイスコイルボビンに取付けられるダンパと、
前記スピーカの振動板に内周側が接合され、前記スピーカのフレームに外周側が接合されるエッジと、を備え、
前記ダンパおよび前記エッジの少なくとも一方は、
熱可塑性の化学繊維からなるシート状の補強材と、
前記補強材の少なくとも一方の表面全体を覆い、かつ前記化学繊維の各繊維糸に密着配置される熱可塑性エラストマーからなるシート部材と、を有することを特徴とするスピーカ用中心保持部材が提供される。

また、本発明の一態様によれば、熱可塑性の化学繊維からなるシート状の補強材と熱可塑性エラストマーからなるシート部材とを熱圧成形して、前記補強材の少なくとも一方の表面全体を前記シート部材で覆って、かつ前記化学繊維の各繊維糸に前記熱可塑性エラストマーを密着配置させて結合体を形成する工程と、
ダンパまたはエッジの形状に合わせて前記結合体を成形する工程と、を備えることを特徴とするスピーカ用中心保持部材の製造方法が提供される。

本発明によれば、製造が容易で、低温再生能力に優れ、かつ耐久性、耐寒性および耐熱性にも優れた中心保持部材を作製できる。

本実施形態に係る中心保持部材の構造を説明する図。 （ａ）は図１の結合体３を用いて形成されたダンパ４の平面図、（ｂ）はダンパ４の断面図。 図１の結合体３を用いて形成されたエッジ５の断面図。 図１の変形例を説明する図。 （ａ）は加圧プレスする前に補強材１の両面に熱可塑性エラストマー材２を重ね合わせた状態を示す断面図、（ｂ）は加圧プレスして得られた結合体３ａの断面図。 本実施形態の製法により作製されたダンパ４およびエッジ５を組み込んだスピーカ１０の断面図。 中心保持部材４ｅを有するスピーカの一例を示す断面図。 従来のダンパ４と本実施例のダンパ４をそれぞれ用いたスピーカについて、６Ｗと８Ｗの入力を与えて最低共振周波数ｆ０の変化率を測定した結果を示す図。 （ａ）は、従来のダンパ４を用いたスピーカについての連続動作試験を行った結果を示す図である、（ｂ）は、本実施例のダンパ４を用いたスピーカについての連続動作試験を行った結果を示す図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。

図１は本実施形態に係る中心保持部材の構造を説明する図である。ここで、中心保持部材とは、スピーカのボイスコイルボビンに取付けられるダンパと、スピーカの振動板に内周側が接合されてフレームに外周側が接合されるエッジとの少なくとも一方を指している。

図１の中心保持部材は、熱可塑性の化学繊維からなるシート状の補強材１の表面全体を、熱可塑性エラストマーからなるシート部材で覆った構造であり、以下ではこの構造を結合体３と呼ぶ。結合体３は、ダンパ４やエッジ５の形状に合わせて型抜きされる。

図２（ａ）は図１の結合体３を用いて形成されたダンパ４の平面図、図２（ｂ）はダンパ４の断面図である。図３は図１の結合体３を用いて形成されたエッジ５の断面図である。

図１に示した熱可塑性エラストマーのシート部材（以下、熱可塑性エラストマー材２と呼ぶ）の厚さは約０．０１〜１ｍｍであり、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍである。厚さが１ｍｍを超えると、熱可塑性エラストマー材２の柔軟性が損なわれてしまい、また、厚さが０．０１ｍｍ未満になると、補強材１との接合性が悪くなる。

熱可塑性エラストマー材２のゴム硬度計を用いて測定した硬さは、約４０°〜９０°であり、好ましくは６５°〜８０°である。

補強材１の材料である化学繊維は、ポリエステルやアクリル等の繊維であり、熱可塑性エラストマー材２よりも溶融温度が高い方が望ましい。後述するように、熱可塑性エラストマー材２を溶融させて、化学繊維の繊維糸の周りに熱可塑性エラストマー材２を密着固定させるためである。

補強材１として例えば平織り織布を用いる場合は、熱可塑性エラストマー材２に対する重量比で約１／２〜１／２５（好ましくは１／２．５〜１／１５）、体積比で約１／２〜１／３０（好ましくは１／４〜１／１５）が望ましい。

補強材１は、熱可塑性の化学繊維の繊維糸を用いて、布（織布）、不織布またはメッシュ状に成形したものであり、その厚さは約０．０４〜０．５ｍｍであり、熱可塑性エラストマー材２とほぼ同程度の厚さである。

補強材１と熱可塑性エラストマー材２からなる結合体３は、インサートモールド成形機を用いて形成してもよいが、厚さが薄いことと、熱可塑性エラストマー材２の溶融を利用することを考慮に入れると、補強材１と熱可塑性エラストマー材２を互いに重ねた状態で熱圧冷却金型に入れて加熱および加圧プレスして結合体３を形成する製法を採用するのが望ましい。

この製法によれば、熱可塑性エラストマー材２が溶融して、補強材１の繊維糸の周りを包み込み、かつ熱圧冷却金型の形状に沿った形状の結合体３が得られる。すなわち、ダンパ４用の熱圧冷却金型にてダンパ４の外形形状の結合体３を得ることができ、エッジ５用の熱圧冷却金型によりエッジ５の外形形状の結合体３を得ることができる。

図４は図１の変形例であり、補強材１の両面側に熱可塑性エラストマー材２を配置して、これら２つの熱可塑性エラストマー材２で補強材１を挟み込むように加圧プレスする例を示している。図４により得られる結合体３ａは、図１の結合体３よりも耐久性が向上する。また、図４では、熱可塑性エラストマー材２を２枚用いる分だけ、それぞれの熱可塑性エラストマー材２を薄くできる。

図５（ａ）は加圧プレスする前に補強材１の両面に熱可塑性エラストマー材２を重ね合わせた状態を示す断面図、図５（ｂ）は加圧プレスして得られた結合体３ａの断面図である。図５（ａ）では、補強材１と熱可塑性エラストマー材２が別個の層を形成しているが、図５（ｂ）では、熱可塑性エラストマー材２が溶融して、補強材１の繊維糸の周りを包み込むように熱可塑性エラストマー材２が密着配置され、補強材１と熱可塑性エラストマー材２が一体化していることがわかる。

このように、本実施形態の結合体３は、補強材１と熱可塑性エラストマー材２が一体化したものであり、耐久性、耐寒性および耐熱性を向上させることができ、低音再生能力の向上も図れる。

熱可塑性エラストマー材２の厚さや硬さをより細かく調整したい場合は、厚さや硬さの異なる２枚の熱可塑性エラストマー材２を用意して、これらを図４のように補強材１の両面に配置して加圧プレスすれば、２枚の熱可塑性エラストマー材２の組合せに応じた厚さと硬さが得られる。上述した図５（ａ）は、厚さの異なる２枚の熱可塑性エラストマー材２を、補強材１を挟み込むように配置した例を示している。

図６は本実施形態の製法により作製されたダンパ４およびエッジ５を組み込んだスピーカ１０の断面図である。図６のスピーカ１０は、磁気回路１１と、フレーム１２と、ボイスコイルボビン１３と、ボイスコイル１４と、振動板１５と、ダンパ４と、エッジ５とを有する。

磁気回路１１は、ポットヨーク２１、マグネット２２およびポールピース２３を有する。磁気回路１１はフレーム１２に固定され、ボイスコイルボビン１３に巻回されたボイスコイル１４が磁気回路１１のギャップ中に保持される。ダンパ４の内周部はボイスコイルボビン１３に固定され、ダンパ４の外周部はフレーム１２に接合される。振動板１５は、ボイスコイルボビン１３の前面に接合される。エッジ５の内周部は振動板１５の外周部に接合され、エッジ５の外周部はフレーム１２に接合される。

なお、図６のダンパ４とエッジ５の一方だけを上述した製法で作製し、他方は従来と同様の製法で作製してもよいし、ダンパ４とエッジ５の両方とも上述した製法で作製してもよい。

上述したように、本実施形態では、化学繊維からなる補強材１の少なくとも一方の表面全体を熱可塑性エラストマー材２で覆って、補強材１の繊維糸に熱可塑性エラストマー材２を密着配置させた結合体３を形成し、この結合体３を用いてダンパ４やエッジ５を作製するため、耐久性、耐寒性および耐熱性に優れたダンパ４やエッジ５を作製できる。

また、本実施形態の製法で作製したダンパ４やエッジ５は、低域再生能力に優れており、また経時変化による型くずれが生じにくいため、最低共振周波数の変化率の少ないスピーカを提供できる。

さらに、本実施形態は、補強材１と熱可塑性エラストマー材２を重ね合わせて熱圧冷却金型に入れて加熱および加圧プレスするだけで、ダンパ４またはエッジ５の外形形状の結合体３を作製できるため、きわめて容易にダンパ４およびエッジ５を作製でき、製造コスト削減が図れ、また小径サイズのダンパ４とエッジ５の作製にも対応可能である。

また、本実施形態の結合体３は、形状が複雑でないため、高価な金型を用意する必要もない。また、従来のような樹脂の含浸工程やコーティング工程も不要であり、製造工程の簡略化が図れる。

上述した実施例では、ダンパ４またはエッジ５を作製する例について説明したが、ダンパ４と振動板１５が一体構造になったものや、ダンパ４とエッジ５が一体構造になった、いわゆる中心保持部材の作製にも本実施形態の製法を適用することができる。

図７は中心保持部材４ｅを有するスピーカの一例を示す断面図である。図７のスピーカ１０ａは、ダンパー部４ａと振動部４ｄとを一体構造にした中心保持部材４ｅを有する。ダンパー部４ａの中央部に形成される固定部４ｂは、スピーカ１０ａの後方側に配置されており、固定部４ｂの底面部の中央には透孔４ｃが形成されている。ダンパー部４ａの外周側には振動部４ｄが一体に形成されており、この振動部４ｄの先端部にはエッジ５が接合され、ボイスコイルボビン１３の前面にはダストキャップ１６が取付けられている。

図７の中心保持部材４ｅとエッジ５の少なくとも一方は、上述した製法にて作製可能であり、これにより、耐久性、耐寒性および耐熱性に優れたスピーカ１０ａが得られる。

（第１の実施例）
本発明者は、図６の構造の口径４０ｍｍのスピーカに、従来の製法で作製したダンパと上述した製法で作製したダンパ４（以下、本実施例のダンパ４と呼ぶ）をそれぞれ組み込んで、最低共振周波数ｆ０の比較を行った。ダンパ４以外は共通の部材を用い、エッジ５も従来の製法によるものを用いた。

比較対象となる従来のダンパ４は、ポリエステル繊維の糸の太さが０．１５ｍｍ、打ち込み本数が縦糸８０本×横糸７０本／インチで、厚さ０．２５ｍｍの平織りであり、フェノールを含浸させて成形したものである。

本実施例のダンパ４は、０．０５ｍｍのウレタン系熱可塑性エラストマーに、補強材１としてポリエステル繊維の糸の太さ０．０２５ｍｍ、打ち込み本数が縦糸３００本×横糸３００本／インチで、厚さ０．０４４ｍｍの平織りで成形したものである。

図８は、従来のダンパ４と本実施例のダンパ４をそれぞれ用いたスピーカについて、６Ｗと８ＷのＪＩＳ Ｃ５５５２の１００時間ノイズ試験を行い、試験前と試験後の最低共振周波数ｆ０を測定し、ｆ０の変化率（％）を示した図である。

従来のダンパ４と比べて、本実施例のダンパ４は、変化率が大幅に小さいことがわかる。特に、従来のダンパ４の場合、８Ｗの入力を与えると、異常音が発生して明らかな音質不良となった。従来のダンパ４も本実施例のダンパ４も、入力が小さいほど変化率は小さくなるが、本実施例のダンパ４は８Ｗの高入力を与えても、変化率は１１．５％にすぎず、十分に実用性があることがわかる。

図９（ａ）は、上述した従来のダンパ４を用いたスピーカについて、６Ｗの入力を連続的に与えて動作させた試験（連続動作試験）を行った結果を示す図である。図９（ｂ）は、上述した本実施例のダンパ４を用いたスピーカについて、同様の連続動作試験を行った結果を示す図である。これらの図には、１W／１ｍでのスピーカの音圧周波数特性［ｄＢ］の曲線とインピーダンス特性［Ω］の曲線が図示されており、図中の実線は試験前、破線は試験後の曲線を示している。

図９（ａ）に示すように、従来のダンパ４では、連続動作試験前と後では、音圧周波数特性とインピーダンス特性の両方とも大きく変化している。これに対して、本実施例のダンパ４では、図９（ｂ）に示すように、連続動作試験の前後で、音圧周波数特性とインピーダンス特性の両方ともほとんど変化していない。

以上の結果から、本実施例のダンパ４は、耐久性の面で従来のダンパ４よりも著しく優れていることがわかる。

（第２の実施例）
次に、本発明者は、図６の構造の口径４０ｍｍのスピーカに、従来の製法で作製したエッジと上述した製法で作製したエッジ５（以下、本実施例のエッジ５と呼ぶ）をそれぞれ組み込んで、低温動作試験を行った。−３０℃の雰囲気下で、５Ｗのノイズを１０分間与えて、５０分放置する試験を、計９６時間行った。エッジ５以外は共通の部材を用い、ダンパ４も従来の製法によるものを用いた。

ウレタン系の材料は、低温時の使用で問題が生じやすいことが知られている。そこで、あえて、従来のエッジ５では、０．０５ｍｍ厚のウレタン系熱可塑性エラストマー材２（ゴム強度６５°）を用いた。本実施例のエッジ５は、０．０５ｍｍ厚のウレタン系熱可塑性エラストマー材２に、ポリエステル化学繊維からなる補強材１（厚さ０．０４４ｍｍ、繊維糸の太さ０．０２５ｍｍ、打ち込み本数縦糸３００本×横糸３００本／インチの平織り）を加圧プレスしたものである。本実施例のエッジ５は、熱可塑性エラストマー材２に対する補強材１の体積比は１／５とした。

上記の低温動作試験を行った結果、従来のエッジ５を使用したスピーカでは、試験開始後１２時間以内に振動板１５とエッジ５との貼り合わせ部分の付近でエッジ５が破断した。一方、本実施例のエッジ５を使用したスピーカでは、試験開始後９６時間を経過しても、エッジ５の破断は起きなかった。

以上の本試験の結果より、本実施例のエッジ５は、耐寒性にも優れることがわかる。

（第３の実施例）
次に、本発明者は、第２の実施形態と同様に、エッジ５のみが異なる２種類のスピーカを用いて、高温動作試験の比較を行った。８０℃雰囲気下で、５Ｗのノイズ信号を１０分間与えて、５０分間放置する試験を計９６時間行った。

本実施例では、柔らかくすると耐寒性よりも耐熱性で問題が生じやすいオレフィン系の材料を、従来のエッジ５と本実施例のエッジ５の基材とした。具体的には、従来のエッジ５では、０．１８ｍｍ厚のオレフィン系熱可塑性エラストマー材２（ゴム強度６５°）を用いた。本実施例のエッジ５は、同じ０．１８ｍｍ厚のオレフィン系熱可塑性エラストマー材２に、ポリエステル化学繊維からなる補強材１（厚さ０．０４４ｍｍ、繊維糸の太さ０．０２５ｍｍ、打ち込み本数縦糸３００本×横糸３００本／インチの平織り）を加圧プレスしたものである。本実施例のエッジ５も、熱可塑性エラストマー材２に対する補強材１の体積比は１／５とした。

上記の高温動作試験を行った結果、従来のエッジ５を使用したスピーカでは、試験開始後１８時間以内に振動板１５とエッジ５との貼り合わせ部分の付近でエッジ５が破断した。本実施例のエッジ５を使用したスピーカでは、試験開始後９６時間を経過しても、エッジ５の破断は起きなかった。

以上の本試験の結果より、本実施例のエッジ５は、耐熱性にも優れることがわかる。

本発明の態様は、上述した個々の実施形態や実施例に限定されるものではなく、当業者が想到しうる種々の変形も含むものであり、本発明の効果も上述した内容に限定されない。すなわち、特許請求の範囲に規定された内容およびその均等物から導き出される本発明の概念的な思想と趣旨を逸脱しない範囲で種々の追加、変更および部分的削除が可能である。

１ 補強材
２ 熱可塑性エラストマー材
３ 結合体
４ ダンパ
５ エッジ
１１ 磁気回路
１２ フレーム
１３ ボイスコイルボビン
１４ ボイスコイル
１５ 振動板
２１ ポットヨーク
２２ マグネット
２３ ポールピース

Claims (4)

1. スピーカのボイスコイルボビンに取付けられるダンパと、
   前記スピーカの振動板に内周側が接合され、前記スピーカのフレームに外周側が接合されるエッジと、を備え、
   前記ダンパおよび前記エッジの少なくとも一方は、
   熱可塑性の化学繊維からなるシート状の補強材と、
   前記補強材の少なくとも一方の表面全体を覆い、かつ前記化学繊維の各繊維糸に密着配置される熱可塑性エラストマーからなるシート部材と、を有することを特徴とするスピーカ用中心保持部材。
2. 前記シート部材は、前記補強材の両面全体を覆うように形成されることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ超中心保持部材。
3. 熱可塑性の化学繊維からなるシート状の補強材と熱可塑性エラストマーからなるシート部材とを熱圧成形して、前記補強材の少なくとも一方の表面全体を前記シート部材で覆って、かつ前記化学繊維の各繊維糸に前記熱可塑性エラストマーを密着配置させて結合体を形成する工程と、
   ダンパまたはエッジの形状に合わせて前記結合体を成形する工程と、を備えることを特徴とするスピーカ用中心保持部材の製造方法。
4. 前記結合体を形成する工程では、前記補強材の両面にそれぞれ別個の前記シート部材を配置して熱圧成形して前記結合体を形成することを特徴とする請求項３に記載の製造方法。

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