JP2013077948A

JP2013077948A - 電気音響変換器用振動板

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Publication number: JP2013077948A
Application number: JP2011216221A
Authority: JP
Inventors: Kazuro Kogure; 和朗小暮; Mitsuru Morita; 充森田; Satoshi Imamura; 諭今村
Original assignee: ASHIDA ONKYO KK
Current assignee: ASHIDA ONKYO KK
Priority date: 2011-09-30
Filing date: 2011-09-30
Publication date: 2013-04-25

Abstract

【課題】ＰＥＴフィルムやＰＥＩフィルムなどの合成樹脂材の長所を維持し、短所となっている内部損失の改善を図り、分割振動による高調波歪を可能なるかぎり消失させることができる小型の電気音響変換器用振動板を提供すること。
【解決手段】磁気回路によって振動板を駆動して音響出力させるヘッドホンの振動板において、内部損失の小さいＰＥＴフィルムである合成樹脂材で形成した第１板部材２１と、パルプを基材とし、前記第１板部材２１と同じ合成樹脂材のＰＥＴ繊維を混練させて製造した不織布で形成し、内部損失を大きくした第２板部材２２とを設け、前記第１板部材２１と第２板部材２２とを熱融着によって一体化して構成した振動板２０となっている。
【選択図】図１

Description

この発明は、磁気回路によって駆動され音響出力する振動板を備えた電気音響変換器、例えば、ヘッドホン、イヤホン、携帯電話機などの小型電気音響変換器に備える振動板に関する。

図１１は、従来例であるヘッドホンの内部構成を示した断面図であり、フレーム１１の円筒部１１ａ内には、ヨーク１２、マグネット１３、ポールピース１４からなる磁気回路１５が設けられており、さらに、この磁気回路１５の上方には振動板１６が配設されている。

上記の振動板１６は、図１２、図１３に示すように、ＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレート・フイルム）である合成樹脂材、または、ＰＥＩフィルム（ポリエーテルイミド・フィルム）である合成樹脂材で円盤状に形成してあり、ドーム状の中央振動部１６ａと、中央振動部１６ａの周囲にドーム状に形成された周囲振動部１６ｂと、平面状に形成された周縁部１６ｃとが一体となった単層構成のものとなっている。
なお、図１３は、図１２上のＡ−Ａ線拡大断面図である。

この振動板１６は、周縁部１６ｃを接着材でフレーム１１に固着してあり、また、中央振動部１６ａと周囲振動部１６ｂとの境界部裏面にボイスコイル１７が接着材で固着されている。
上記のボイスコイル１７は、ヨーク１２とポールピース１４との間に形成されたギャップ１８内に部分的に落とし込まれている。

上記構成のヘッドホンの場合、振動板１６がＰＥＴフィルム、或いは、ＰＥＩフィルムの単層構成となっている関係で、内部損失が小さく、これに原因して分割振動が起こり易い。

図１４は、ＰＥＴフィルムで形成した振動板１６を備えるヘッドホンの周波数特性を示すが、この周波数特性には、図１５に示すところの全高調波歪が含まれている。
すなわち、３ｋＨｚの周波数の近くには、点線○印Ｐ_０で示したように、分割振動に基づく高調波歪が発生し、この高調波歪が音響性能に好ましくない影響を与えている。

図１６は、振動板１６がＰＥＩフィルムで形成されているヘッドホンの周波数特性であり、この周波数特性にも同様に、図１７に示すところの全高調波歪が含まれ、３ｋＨｚの周波数近くには、点線○印Ｑ_０で示したように高調波歪が発生し、音響性能を低下させる原因となっている。

上記した問題点を改善するため、従来からいろいろな振動板が提案されている。
一例を述べれば、芯材に比べて低融点の鞘材によって芯材を被服して形成したフィラメントからなる編物や織物で振動板基板を構成し、さらに、鞘材より高融点の樹脂フィルムをその振動板基板に積層させて熱融着して形成し、音響性能を改善した電気音響変換器用振動板が提案されている。

特開２００１ー３０９４８４号公報

小型電気音響変換器の振動板は、軽量化が可能であることからＰＥＴフィルムまたはＰＥＩフィルムで形成した単層構成のもが多いが、しかし、上記したように、この振動板１６は、分割振動による高調波歪を発生するために音響性能が低下すると言う問題がある。
また、鞘材で芯材を被服したフィラメントで形成した上記従来例の振動板の場合は、多層構成となるため、軽量化が困難となる。
すなわち、振動板の重量が増すと共にほどよい剛性が得られないため、高音と低音の再生感度が低下するおそれがある。

上記の実情に鑑み本発明では、ＰＥＴフィルムやＰＥＩフィルムなどの合成樹脂材の長所を維持し、短所となっている内部損失の改善を図り、分割振動による高調波歪を可能なるかぎり消失させることを主な目的とする電気音響変換器用振動板を提供する。

上記した目的を達成するため、本発明では第１の発明として、磁気回路によって振動板を駆動して電気音響変換する電気音響変換器の振動板において、内部損失の小さい合成樹脂材で形成した第１板部材と、前記第１板部材と同じ合成樹脂材を含むパルプ材で形成して内部損失を大きくした第２板部材とを設け、前記第１、第２板部材を熱融着により一体化して構成したことを特徴とする電気音響変換器用振動板を提案する。

第２の発明としては、上記第１の発明の電気音響変換器用振動板において、前記第１板部材は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエーテルイミドである合成樹脂材で形成したことを特徴とする電気音響変換器用振動板を提案する。

第３の発明としては、上記第１または第２の発明の電気音響変換器用振動板において、前記第２板部材は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエーテルイミドである合成樹脂材を含むパルプ材で形成したことを特徴とする電気音響変換器用振動板を提案する。

第４の発明としては、上記第１〜第３の発明のいずれかの電気音響変換器用振動板において、前記第２板部材は、パルプを基材とし、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエーテルイミドである合成樹脂繊維を混練させた不織布で形成したことを特徴とする電気音響変換器用振動板を提案する。

本発明に係わる電気音響変換器用振動板は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエーテルイミドなどの内部損失の小さい合成樹脂材で形成した第１板部材と、この第１板部材と同じ合成樹脂材を含むパルプ材で形成して内部損失を大きくした第２板部材とを熱融着して一体化した構成としたので、第１板部材の内部損失が第２板部材によって補われるため、第１、第２板部材を熱融着することで、内部損失が大きくなり、この結果、分割振動に基づく高調波歪の発生が抑制され、音響性能が高められる。

一般に、小型電気音響変換器の振動板に必要な要件は下記の通りである。
（１）軽いこと。
重い場合には、高音が再生できないし、感度が低くなり、過度特性が悪くなり、音の締まりが悪くなる。
（２）ほどよい剛性があること。
柔らか過ぎると高音再生ができないし、硬過ぎると低音が再生できない。
（３）内部損失が大きいこと。
内部損失が小さい場合は、振動板上の分割振動が起こり、周波数特性にピークやディップが発生したり、高調波歪みが増加する。

ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）やポリエーテルイミド（ＰＥＩ）である合成樹脂材は薄くしても剛性があるので、上記要件（１）、（２）を満たす振動板となるが、内部損失が小さいため、上記要件（３）を満たすことができないと言う問題があった。

この問題を解決するため、内部損失の比較的に大きいＰＵフィルム（ポリウレタン・フィルム）やＰＰフィルム（ポリプロピレン・フィルム）を併用して内部損失を改善する方法が検討されている。
すなわち、ＰＥＴフィルム（ポリエチレンテレフタレート・フィルム）とＰＵフィルム（または、ＰＰフィルム）を貼り合わせたり、ナノファイバーをＰＥＩフィルムの間にラミネートするなどの方法で、上記要件（１）、（２）を可能なるかぎり損なわずに内部損失を増大させることが検討されてはいる。

一方、ＰＥＴフィルムとＰＵフィルムを貼り合わせて形成する振動板について今少し詳細にのべれば、この構成の振動板は高調波歪の減少にはある程度の効果がある。
しかしながら、ＰＥＴフィルムとＰＵフィルムとは異種材質であるので、貼り合わせるために接着材が必要となるため、上記要件（１）に対して不利となり、その上、ＰＵフィルムは有機溶剤に弱いため、従来の接着材では変形するおそれがあり、接着材の選定から検討する必要がある。

また、ＰＥＴフィルムとＰＵフィルムとでは軟化温度が違いすぎるため、振動板の構成時にＰＵフィルムが先に縮み易く、振動板の構成が困難となる。
さらに、フィルムが空気を通さないので、振動板の構成時に接着層に空気が入り込むため、構成時にラミネート加工する必要があり、このため、ラミネート加工のための新たな設備を設けなければならない。

他方、ナノファイバーをＰＥＩフィルムの間にラミネートして構成する振動板について今少し詳細に述べれば、この振動板は高調波歪の減少にはある程度の効果があり、その上、接着剤無しで熱プレスして融着することができる。
しかしながら、ナノファイバーはコストが高いし、また、３層構造となるため、上記要件（１）に対して不利となる。

さらに、振動板の構成温度が高すぎるとナノファイバーが溶けてしまい、構成温度が低過ぎると接着不良となるため、構成が困難となる。
また、フィルムが空気を通さないので、振動板の構成時に接着層に空気が入り込むため、形成時にラミネート加工する必要があり、このため、ラミネート加工のための新たな設備を設けなければならない。

本発明の実施形態として示したヘッドホンの内部構成の断面図である。上記ヘッドホンに備えた振動板を形成する第１板部材の正面図である。図２上のＢ−Ｂ線拡大断面図である。上記ヘッドホンに備えた振動板を形成する第２板部材の正面図である。図４上のＣ−Ｃ線拡大断面図である。上記ヘッドホンに備えた振動板の部分拡大断面図である。ＰＥＴフィルムからなる第１板部材とＰＥＴである合成樹脂材を混在させたパルプ材からなる第２板部材とから構成した振動板を備えた上記ヘッドホンの周波数特性を示す特性図である。図７に示す周波数特性に含む全高調波歪を示した特性図である。ＰＥＩフィルムからなる第１板部材とＰＥＩである合成樹脂材を混在させたパルプ材からなる第２板部材とから構成した振動板を備えた上記ヘッドホンの周波数特性を示す特性図である。図９に示す周波数特性に含む全高調波歪を示した特性図である。従来例として示したヘッドホンの内部構成の断面図である。上記従来例のヘッドホンに備えられた振動板の正面図である。図１２上のＡーＡ線拡大断面図である。ＰＥＴフィルムで構成した振動板を備えた上記従来のヘッドホンの周波数特性を示す特性図である。図１４に示す周波数特性に含まれる全高調波歪を示した特性図である。ＰＥＩフィルムで構成した振動板を備えた上記従来のヘッドホンの周波数特性を示す特性図である。図１６に示す周波数特性に含まれる全高調波歪を示した特性図である。

次に、小型電気音響変換器であるヘッドホンに実施した実施形態について図面に沿って説明する。
図１はヘッドホンの内部構成を示した断面図である。
図示する通り、本実施形態のヘッドホンは、振動板に特徴があり、その他は図１１に示した従来のヘッドホンに比べ同構成となっているから、同じ構成部分については同符号を付してその説明を省略する。

本実施形態の振動板２０は、ＰＥＴフィルムで形成した第１板部材２１と、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）である合成樹脂材を混在させたパルプ材で形成した第２板部材２２とで構成してある。
以下、この振動板２０をＰＥＴタイプの振動板と言う。
第１板部材２１は、図２、図３に示すように、ＰＥＴフィルムで円盤状に形成したもので、図１２に示した従来の振動板と同様に、中央振動領域２１ａ、周囲振動部２１ｂ、周縁部２１ｃを一体に形成した単層構成としてある。
なお、図３は図２上のＢ−Ｂ線拡大断面図である。

第２板部材２２は、パルプを基材とし、ＰＥＴの樹脂繊維を混練して製造した不織布で形成してあり、図４に示した通り、第１板部材２１と同様に、中央振動領域２２ａ、周囲振動部２２ｂ、周縁部２２ｃを一体に形成した単層構成としてある。
なお、図５は図４上のＣ−Ｃ線拡大断面図である。

上記した第１板部材２１と第２板部材２２は熱融着し一体化し、ＰＥＴタイプの振動板２０として形成する。
なお、第１板部材２１と第２板部材２２の接着には、熱プレスによって融着することができるが、この場合、第２板部材２２にはＰＥＴの樹脂繊維が含まれているので、接着材無しで第１板部材２１と第２板部材２２とを熱融着させて一体化させることができる。

このように形成したＰＥＴタイプの振動板２０は、図６に示したように、中央振動領域２０ａ、周囲振動部２０ｂ、周縁部２０ｃが一体に形成した振動板形態となり、その周縁部２０ｃを接着材によってフレーム１１に固着し、また、中央振動領域２０ａと周囲振動部２０ｂとの境界部裏面に接着材によってボイスコイル１７が固着してある。

上記したＰＥＴタイプの振動板２０は、第１板部材２１がＰＥＴフィルムから形成されているから内部損失が小さいが、パルプ基材からなる第２板部材２２の内部損失が大きいので、全体として内部損失が増大することから高調波歪が減少する。
また、第１板部材２１と第２板部材２２は接着材を使用しないで接着できる上、ＰＥＴフィルムのほどよい剛性が維持できるので、上記した振動板に必要な要件（１）、（２）、（３）をほぼ満す振動板となる。

その他、第２板部材２２を形成する不織布は、空気を通すので、振動板の形成時にラミネートする必要がないから、ラミネートのための新たな設備を設けなくてもよい。
さらに、ＰＥＴである合成樹脂材の耐熱温度は６０℃程度であるが、第２板部材２２を形成する不織布がサポータとなる関係で、８０℃程度まで耐熱のある振動板となる。
また、上記のように形成した振動板２０は比較的に安価となるのでコストの点でも有利となる。

図７は本実施形態のヘッドホンの周波数特性を示す特性図、図８は全高調波歪を示した特性図である。
これらの特性図から分かる通り、周波数特性のピークディップが改善され、高調波歪が極力減少する振動板の提供が可能になる。（点線○印Ｐ_１参照）

上記したＰＥＴタイプの振動板２０の他の実施形態としては、ＰＥＩフィルムで形成した第１板部材と、パルプを基材とし、ＰＥＩの樹脂繊維を混練して製造した不織布を用いて形成した第２板部材とを熱融着してもＰＥＩタイプの振動板として同様に実施することができる。
図９はこのように実施したＰＥＩタイプの振動板を備えたヘッドホンの周波数特性図、図１０は全高調波歪の特性図である。
これらの特性図から分かる通り、周波数特性のピークディップが改善され、高調波歪が極力減少する振動板の提供が可能になる。（点線○印Ｑ_１参照）

以上、ＰＥＴフィルムと合成樹脂繊維を含む不織布とで構成したＰＥＴタイプの振動板と、ＰＥＩフィルムと合成樹脂繊維を含む不織布とで構成したＰＥＩタイプの振動板について説明したが、この他にＰＥＴ、ＰＥＩと同様の合成樹脂材を使用しても実施が可能である。
ただし、第２板部材には、第１板部材を形成する合成樹脂材と同じ合成樹脂材を混在させる必要がある。

ヘッドホン、イヤホン、携帯電話機などの小型の電気音響変換器に備える振動板に適用することができる。

１１フレーム
１２ヨーク
１３マグネット
１４ポールピース
１５磁気回路
１７ボイスコイル
１８ギャップ
２０振動板
２１第１板部材
２２第２板部材

Claims

磁気回路によって振動板を駆動して電気音響変換する電気音響変換器の振動板において、
内部損失の小さい合成樹脂材で形成した第１板部材と、
前記第１板部材と同じ合成樹脂材を含むパルプ材で形成して内部損失を大きくした第２板部材とを設け、
前記第１、第２板部材を熱融着によって一体化して構成したことを特徴とする電気音響変換器用振動板。
請求項１に記載した電気音響変換器用振動板において、
前記第１板部材は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエーテルイミドである合成樹脂材で形成したことを特徴とする電気音響変換器用振動板。
請求項１または２に記載した電気音響変換器用振動板において、
前記第２板部材は、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエーテルイミドである合成樹脂材を含むパルプ材で形成したことを特徴とする電気音響変換器用振動板。
請求項１〜３のいずれかに記載した電気音響変換器用振動板において、
前記第２板部材は、パルプを基材とし、ポリエチレンテレフタレートまたはポリエーテルイミドである合成樹脂繊維を混練させた不織布で形成したことを特徴とする電気音響変換器用振動板。