JP2016187170A - スピーカ用振動板、及び、スピーカ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ヤング率と内部損失との良好なバランスを備えることが可能となるスピーカ用振動板、および、そのようなスピーカ用振動板を備えたスピーカ装置を提供する。
【解決手段】振動板を構成する第一の繊維交絡体に、少なくとも部分的に、主鎖に下記式（１）で表される乳酸ユニットを有するポリエステル系樹脂が付着した繊維を有する第二の繊維交絡体が積層されているスピーカ用振動板。
［化１］
−ＣＯ−ＣＨ（ＣＨ₃）−Ｏ− ……（１）
【選択図】なし

Description

本発明はスピーカ用振動板、及び、スピーカ用振動板を備えたスピーカ装置に関する。

スピーカ用振動板（以下、単に「振動板」とも云う。）は、一般にパルプなどの天然繊維を抄紙して作製されるが、ヤング率と内部損失との良好なバランスを得る目的で、様々な材料を併用する技術が提案されている。

例えば、ポリエチレン繊維を振動板に用いる技術（特許文献１）、あるいは、ポリビニルアルコール系繊維を振動板に用いる技術（特許文献２）が知られている。しかしながら、前者ではヤング率は向上するものの、内部損失が低下する。後者では、ヤング率の十分な向上効果が得られない。

特公昭５７−００５３９２号公報 特開昭５３−９６８２２号公報

本発明の課題は、ヤング率と内部損失との良好なバランスを備えることが可能となるスピーカ用振動板、および、そのようなスピーカ用振動板を備えたスピーカ装置を提供することが一例として挙げられる。

前記課題を解決し目的を達成するために、請求項１に記載の本発明のスピーカ用では、振動板を構成する第一の繊維交絡体に、少なくとも部分的に、主鎖に下記式（１）で表される乳酸ユニットを有するポリエステル系樹脂が付着した繊維を有する第二の繊維交絡体が積層されていることを特徴とする。

［化１］
−ＣＯ−ＣＨ（ＣＨ₃）−Ｏ− ……（１）

本発明の一実施例のスピーカ装置のモデル断面図である。 ポリ乳酸繊維によるヤング率向上効果を示すグラフである。 本発明の他の実施例のスピーカ用振動板がスピーカ装置に組み込まれた状態を示すモデル部分断面図である。

以下、本発明の一実施形態を説明する。本発明の一実施形態にかかるスピーカ用振動板は、振動板を構成する第一の繊維交絡体に、少なくとも部分的に、主鎖に下記式（１）で表される乳酸ユニットを有するポリエステル系樹脂が付着した繊維を有する第二の繊維交絡体が積層されている。この構成により、ヤング率と内部損失との良好なバランスを備えることができ、音響特性を向上させることができる。

［化２］
−ＣＯ−ＣＨ（ＣＨ₃）−Ｏ− ……（１）

また、前記第一の繊維交絡体と前記第二の繊維交絡体とが、前記ポリエステル系樹脂により接着されている構成とすることができる。この構成により、高いヤング率を得ることができる。

また、前記第一の繊維交絡体と前記第二の繊維交絡体との両方に属する繊維が存在する構成とすることができる。この構成により、より音響特性を向上させることできる。

また、前記第一の繊維交絡体を構成する繊維が天然繊維である構成とすることができる。この構成により、より適切な音響特性を得ることが可能となる。

本明のスピーカ装置は、上記いずれか１つのスピーカ用振動板と、ボイスコイル、を備えていても構わない。

また、スピーカ用振動板と、エッジ部と、当該エッジ部を介して当該スピーカ用振動板を支持するフレームを備え、スピーカ用振動板の曲げ剛性が、エッジ部の曲げ剛性よりも大きい構成とすることができる。この構成により、所望のスピーカ装置を得ることが可能となる。

本発明の実施例のスピーカ装置１を、図１を参照して説明する。
図１に本発明のスピーカ用振動板の一例を備えたスピーカ装置のモデル断面図を示す。

スピーカ装置１は、スピーカ用振動板８、センターキャップ９、エッジ６、フレーム１１、ダンパ７、ボイスコイル５、ボイスコイル支持部２、ヨーク１２、磁石３、および、プレート４を備え、プレート４とヨーク１２との間には磁気ギャップ１０が形成されている。

これらのうち、ヨーク１２、磁石３、プレート４、および、磁気ギャップ１０は磁気回路を構成している。

磁気ギャップ１０には所定の長さの導線が巻回されて形成されるボイスコイル５が配置される。このコイルには外部から音声信号が入力される。このボイスコイル５は、筒状のボイスコイル支持部２により支持される。またボイスコイル支持部２はダンパ７を介してフレーム１１に支持され、その軸方向（図中上下方向）に前後動できるようになっている。このボイスコイル支持部２の上端部付近はスピーカ用振動板（本発明のスピーカ用振動板の一例）８の開口縁端と接続されて支持されている。さらにボイスコイル支持部２の上端部にはセンターキャップ９が設けられている。

スピーカ振動板８の外周は、スピーカ振動板８とフレーム１１との間に介在しこれらを連結するエッジ部６により支持されている。このスピーカ用振動板８の曲げ剛性はエッジ部６の曲げ剛性よりも高い。このために、適切な音響特性を得ることが可能となる。

このようなスピーカ用振動板は、複数の繊維が交絡している繊維交絡体により形成されている。このスピーカ用振動板８では、スピーカ用振動板８全体を構成する第一の繊維交絡体に、図１（ｂ）に図１（ａ）のＡ部分を拡大して示すように、部分的に、主鎖に下記式（１）で表される乳酸ユニットを有するポリエステル系樹脂（以下、単に「ポリエステル系繊維」とも云う。）が付着した繊維を有する第二の繊維交絡体１３が積層され、かつ、このポリエステル系樹脂によりこれら繊維交絡体は接着されている

［化３］
−ＣＯ−ＣＨ（ＣＨ₃）−Ｏ− ……（１）

また、図１に示したように第二の繊維交絡体１３が第一の繊維交絡体に部分的に積層されているスピーカ用振動板の場合、積層された部分から放射される音の速度が、１層部分から放射される音の速度よりも早くなるため、指向特性が向上する。

図１に示した実施例のスピーカ装置１では、第二の繊維交絡体は、ポリエステル系樹脂が付着した、ポリエチレン系樹脂で形成された合成繊維により構成されている。

また、第一の繊維交絡体は、パルプから構成されている。このように、第一の繊維交絡体を天然繊維から構成することで、スピーカ用振動板の内部損失を向上させることができるので好ましい。しかし、必要に応じて、その他、スピーカ用振動板に用いられる繊維であれば、天然繊維以外にも、化学繊維、合成繊維、及び、無機繊維などを用いることができる。第二の繊維交絡体の繊維も同様に選択できる。

また、繊維交絡体の空孔率を低減させる観点から、比較的短い繊維を用いることができる。比較的短い繊維の配合量を適宜調整することで、スピーカ用振動板のヤング率や内部損失等の各種特性を調整することができる。

パルプを用いる場合には、一般的に繊維が長い針葉樹パルプ（Ｎ−ＢＫＰ。繊維長は一般に２〜５ｍｍ。）を用いるが、より短い繊維、例えば、広葉樹パルプ（繊維長は一般に１〜２ｍｍ。）を若干量併用することで繊維交絡体内の、水が浸入しやすい空隙の発生を少なくし、スピーカ用振動板の防水性を向上させることが可能となる。このときの好ましい配合質量比としては、例えば、繊維交絡体全体の重量を１００％としたときに広葉樹パルプ等のより短い繊維を５％以上２０％以下の範囲とする。

本発明では、第一の繊維交絡体と第二の繊維交絡体とを、部分的に積層することで、スピーカ用振動板の細かい特性、すなわち、内部損失とヤング率とのバランスを容易に調整することができる。ただし、必要に応じて第一の繊維交絡体の全体に第二の繊維交絡体を積層することもできる。

本発明において、その繊維交絡体を形成する際に用いる抄紙スラリーには、繊維以外に、各種染料や顔料等の着色剤、マイカ等の無機粉末、その他各種添加物を配合してもよい。また、抄造後に必要に応じて、染色するなどの加工を行ってもよい。

第二の繊維交絡体を構成する原料のうち、主鎖に上記式（１）で表される乳酸ユニットを有するポリエステル系樹脂としては例えばポリ乳酸などが挙げられる。このうち、非発泡樹脂である、すなわち、加熱（水存在下での加熱を含む）等により発泡しないものであると、ヤング率向上効果が確実に得られるので好ましい。このような非発泡性のものとして、ポリ乳酸などが挙げられる。

第二の繊維交絡体中のポリエステル系樹脂の量は５質量％以上５０質量％以下であることが好ましい。多すぎると、透気抵抗度が高くなるとともに内部損失が低下しやすく、少なすぎるとヤング率向上効果が得られにくく、一方、多すぎるとヤング率は向上するが、一方でヤング率が比較的大きくなり内部損失が比較的小さくなり、ヤング率と内部損失のバランスを確保し難くなる。さらに好ましい範囲は１０質量％以上３０質量％以下である。

このようなポリエステル系樹脂としては、例えば粉状のものを用いてもよいが、繊維状のものを用いると、抄紙を行うことで、目付むら（スピーカ用振動板全体において、面密度の勾配が比較的大きく生じること）が少なく、取り扱いの良好な繊維交絡体を形成することができるので好ましい。なお、以下には、主鎖に上記式（１）で表される乳酸ユニットを有するポリエステル系樹脂から構成された原料としてポリ乳酸繊維を用いた例について説明するが、本発明はこの例に限定されない。

第二の繊維交絡体は、例えば、パルプ、ポリ乳酸繊維、及び、水を有する抄紙スラリーを用いて抄造して得ることができる。

第一の繊維交絡体に部分的に第二の繊維交絡体を積層する場合には、両者を抄造後、必要に応じて第二の繊維交絡体の必要部分を切り出して、第一の繊維交絡体の音響放射側の面、あるいは、その反対の面に積層してドライプレスすることで本発明のスピーカ用振動板を得ることができる。

あるいは、例えば第一の繊維交絡体をまず抄造し、第一の繊維交絡体上に第二の繊維交絡体を、必要に応じて部分的にマスキングを行って、抄造することで本発明のスピーカ用振動板を得ることができる。このとき、第一の繊維交絡体の抄造後に、第一の繊維交絡体の上面から部分的に突出している繊維が、第二の繊維交絡体の抄造時に第二の繊維交絡体内に取り込まれて、第一の繊維交絡体と第二の繊維交絡体との両方に属する繊維となり、この繊維により両者の積層構造が堅固となるので高いヤング率向上効果が得られる。

なお、ポリ乳酸は、抄網からの分離が困難になる場合があるが、本発明においてはこのように第一の繊維交絡体上に第二の繊維交絡体を抄造することで、付着発生を未然に防ぐことができる。このような付着は、主鎖内にポリ乳酸ユニットを有するポリエステル系樹脂が水分存在下で加熱されることにより部分的に加水分解されて生じるものと考えられる。

また、同様に、抄造工程後に行われる、加熱しながら加圧するドライプレス工程でも、水分が残留した状態で行うと、第二の繊維交絡体のプレス金型からの剥離が困難となる場合がある。このため、ドライプレス工程の前に、繊維交絡体内の水分を少なくするために例えば熱風乾燥機等を用いて乾燥工程を実施することが好ましい。このように予め乾燥することで離型性は著しく向上し、離型不良を解消することができる。なお、このドライプレス工程により、第一の繊維交絡体と第二の繊維交絡体は互いに接着されるので、高いヤング率向上効果が得られる。

上記のドライプレス工程の後、顕微鏡等を用いて観察すると、ポリ乳酸繊維は繊維としての形状がほとんど失われ、他の原料繊維にポリ乳酸樹脂が付着した状態となる。しかし、面を形成する膜とはならないために、第一の繊維交絡体の透気性が失われることはなく、フィルムを貼り付けた繊維交絡体から構成された振動板に比べ、良好な音響特性を得ることが可能となる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明のスピーカ用振動板、及び、スピーカ装置は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のスピーカ用振動板、及び、スピーカ装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお、本発明のスピーカ用振動板、及び、スピーカ装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

前述の実施例における振動板８の変形例として、図３の、スピーカ装置に組み込まれた状態のモデル部分断面図で示されるスピーカ用振動板１８を採用しても構わない。なお、前述したスピーカ用振動板８と共通する点についての説明は割愛し、以下では記載されているものとする。図３に示されるスピーカ用振動板１８は、ボイスコイル支持部２に接続する内周部としての接続部１８ａと、胴体部１８ｂと、エッジ６に接続される外周部としての接続部２０を有する。

この振動板１８の内周部から胴体部にかけての接続部１８ａに湾曲部が形成されている。また、この湾曲部における外周部に相当する位置には変曲部１８ｃがある。この変曲部１８ｃは、振動板９の断面形状が湾曲した形状からフラットな形状に変化する位置となっている。

以下に、ポリエステル系樹脂が内部損失を損なうことなく、ヤング率を向上させることを具体的に示す。
＜繊維交絡体の形成＞
高叩解度パルプ（具体的には２０°ＳＲ）による抄紙スラリーを調製し、抄紙した後に温風乾燥して繊維交絡体を得た。

＜中間積層体の形成＞
上記繊維交絡体の音響放射側に重ねて、ポリ乳酸繊維を、最終的に得られるスピーカ用振動板におけるポリ乳酸の含有量が１０質量％、２０質量％、３０質量％、あるいは４０質量％となるように抄紙して中間積層体を得た。

＜乾燥工程およびドライプレス工程＞
上記の中間積層体を８０℃にセットした熱風乾燥機で十分に乾燥させた後、１７０℃に調整されたプレスを用いてドライプレスした。その後、不要部を除去して、スピーカ用振動板（内径：Φ２６ｍｍ、外径：Φ１２２ｍｍ）を得た。以下、ポリ乳酸の含有量が１０質量％のものをスピーカ用振動板Ｂと、２０質量％のものをスピーカ用振動板Ｃと、３０質量％のものをスピーカ用振動板Ｄと、４０質量％のものをスピーカ用振動板Ｅと、それぞれ呼ぶ。

＜比較例のスピーカ用振動板の作製＞
上記同様に、ただし、ポリ乳酸繊維を積層せずに作製したスピーカ用振動板Ａを作製した。

＜スピーカ用振動板Ａ〜Ｆの面厚、密度、透気抵抗度＞
これらスピーカ用振動板Ａ〜Ｆの面厚、密度、透気抵抗度を表１に示す。なお、透気抵抗度はＪＩＳ Ｐ ８１１７：２００９に準拠して測定を行った。

表１により、ポリ乳酸の含有量が４０質量％のスピーカ用振動板Ｅでは透気抵抗度が高くなるものの、透気性が失われていないことが理解される。

＜スピーカ装置への組み込みと評価＞
上記で作製したスピーカ用振動板Ａ〜Ｅについて、特にスピーカ用振動板Ｂ〜Ｅについてはポリ乳酸が付着した部分における、低域における周波数を１００Ｈｚ、中域における周波数を１０００Ｈｚ、高域における周波数を５０００Ｈｚとし、各周波数におけるヤング率及び内部損失を調べた。結果を図２に示す。
また、そのときの内部損失を表２に示す。

これらの結果より、ポリ乳酸を４０質量％含有するスピーカ用振動板Ｅでも内部損失はポリ乳酸を有しないスピーカ用振動板と同レベルであり、ポリ乳酸を有するスピーカ用振動板Ｂ〜Ｅでは、内部損失を低下させることなく、高いヤング率を付与できることが理解できる。

１ スピーカ装置
２ ボイスコイル支持部
３ 磁石
４ プレート
５ ボイスコイル
６ エッジ
７ ダンパ
８、１８ スピーカ用振動板
９ センターキャップ
１０ 磁気ギャップ
１１ フレーム
１２ ヨーク
１３ 第二の繊維交絡体

Claims (6)

1. 振動板を構成する第一の繊維交絡体に、少なくとも部分的に、主鎖に下記式（１）で表される乳酸ユニットを有するポリエステル系樹脂が付着した繊維を有する第二の繊維交絡体が積層されていることを特徴とするスピーカ用振動板。
   ［化１］
   −ＣＯ−ＣＨ（ＣＨ₃）−Ｏ− ……（１）
2. 前記第一の繊維交絡体と前記第二の繊維交絡体とが、前記ポリエステル系樹脂により接着されてい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. 前記第一の繊維交絡体と前記第二の繊維交絡体との両方に属する繊維が存在することを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスピーカ用振動板。
4. 前記第一の繊維交絡体を構成する繊維が天然繊維であることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスピーカ用振動板。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスピーカ用振動板を備えたことを特徴とするスピーカ装置。
6. 前記スピーカ用振動板と、エッジ部と、当該エッジ部を介して当該スピーカ用振動板を支持するフレームを備え、
   前記スピーカ用振動板の曲げ剛性が、前記エッジ部の曲げ剛性よりも大きいことを特徴とする請求項５に記載のスピーカ装置。

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