JP2021526773A - スピーカー振動膜及びスピーカー - Google Patents

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Abstract

スピーカー振動膜及びスピーカーであって、該振動膜は、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム（１１）を含み、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ポリエステルハードセグメントＡとポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢとからなるコポリマーであり、ポリエステルハードセグメントＡの質量百分率が１０〜９５％である。該スピーカー振動膜は、構造強度が高く、破損されにくいとともに、靭性及び弾性回復性能が良好であり、発音効果が良好である。【選択図】図８

Description

本発明は電気音響変換技術分野に関し、より具体的には、スピーカー振動膜及びスピーカーに関する。
従来のスピーカー振動膜のほとんどは、モジュラスが高いプラスチックフイルム層（ＰＥＥＫ、ＰＡＲ、ＰＥＩ、ＰＩなど）、柔らかい熱可塑性ポリウレタンエラストマー（ＴＰＵ）及び減衰ゴムフィルム（アクリル酸エステル系粘着剤、シリコーンなど）を複合した構造を用いる。上記振動膜は、総合的性能が低く、リスニング不良を引き起こしやすい。
高出力、防水、高音質の要求の向上に伴い、シリコーンゴム材質の振動膜は、スピーカー分野でも応用されている。
しかし、シリコーンゴムの弾性率（たとえば、ヤング率）又は硬度が比較的低い。同じＦ０（共振周波数）要求を満たすことを前提として、振動膜の強度を確保するために、振動膜を厚くする必要がある。このように、振動空間の許容量が小さくなる一方、振動システムは重量が重く、感度が低くなってしまう。
従って、上記技術課題を解決するように、新しい技術的解決手段を提供する必要がある。
本発明は、スピーカー振動膜の新しい技術的解決手段を提供することを１つの目的とする。
本発明の第１態様によれば、スピーカー振動膜が提供される。該振動膜は、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムを含み、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ポリエステルハードセグメントＡとポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢとからなるコポリマーであり、そのうち、ポリエステルハードセグメントＡの質量百分率が１０〜９５％である。
任意的には、前記ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの材料は、脂肪族ポリエステル、ポリテトラヒドロフランエーテル、ポリフェニレンエーテル、ポリプロピレンオキシド、及びポリエチレンオキシドから選ばれる１種又は複数種である。
任意的には、前記ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの材料の相対分子質量が６００〜６０００である。
任意的には、前記ポリエステルハードセグメントＡの材料は、二塩基酸とジオールとのポリマーである。
任意的には、前記二塩基酸は、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸及びビフェニルジカルボン酸から選ばれる１種又は複数種である。
任意的には、前記ジオールは、エチレングリコール、プロピレンエチレングリコール、ブタンジオール、ペンチレングリコール、およびヘキシレンエチレングリコールから選ばれる１種又は複数種である。
任意的には、前記ポリエステルハードセグメントＡは結晶することができ、且つ前記ポリエステルハードセグメントＡ材料の平均重合度が２以上である。
任意的には、前記ポリエステルハードセグメントＡの溶融温度が１５０℃以上である。
任意的には、前記熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムの厚さが５〜７０μｍである。
任意的には、一体に複合した２つの表層と２つの表層の間に介在している少なくとも１つの中間層とを含み、少なくとも１つの前記表層は熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムであり、少なくとも１つの中間層は粘着剤層である。
任意的には、２つの前記表層は、ともに熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムである。
任意的には、前記スピーカー振動膜は、１つの中間層を含む三層構造をなす。
任意的には、前記スピーカー振動膜は、２つの前記中間層を含み、２つの前記表層は、ともに熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムであり、２つの前記中間層は、材料の異なる粘着剤層である。
任意的には、前記スピーカー振動膜は、３つの前記中間層を含み、２つの前記中間層は粘着剤層であり、残りの１つの中間層は、前記熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムであり、前記熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムは、２つの前記粘着剤層の間介在しており、又は３つの前記中間層は、すべて粘着剤層である。
本発明の別の態様によれば、スピーカーが提供される。該スピーカーは、振動システムと、前記振動システムと互いに連携する磁気回路システムとを備え、前記振動システムは、上記のスピーカー振動膜を含む。
本開示の一実施例によれば、該スピーカー振動膜は、構造強度が高く、破損されにくく、且つ靭性及び弾性回復性能が良好であり、発音効果が良好である。
また、該スピーカー振動膜の弾性率（たとえば、ヤング率）が低く、熱可塑性が良好であり、このため、スピーカー振動膜のより薄型化が可能になり、スピーカー振動膜の重量を軽減させ、振動空間の許容量を向上させ、感度を向上させる。
また、該スピーカー振動膜は、弾性領域が広がり、弾性回復性能に優れる。
以下、図面を参照して、本発明の例示的な実施例について詳細に説明し、本発明の他の特徴及び利点が明瞭になるであろう。
明細書に組み込まれ、その一部をなす図面は、本発明の実施例を示し、説明と共に、本発明の原理を説明する役割を果たすものである。
一般的な振動膜のＳｍａｒｔＰＡ（スマートパワーアンプ）のテスト曲線である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜のＳｍａｒｔＰＡテスト曲線である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜の断面図である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜の断面図である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜の断面図である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜の各部位の様々な周波数での振動変位のテスト曲線である。 一般的な振動膜の各部位の様々な周波数での振動変位のテスト曲線である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜の断面図である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜とＰＥＥＫ振動膜の応力−歪み曲線である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜と一般的な振動膜の調波歪みテスト曲線である。 本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜と一般的な振動膜のさまざまな周波数でのラウドネスのテスト曲線（ＳＰＬ曲線）である。
現在、図面を参照して本発明のさまざまな例示的な実施例について詳細に説明する。なお、別に具体的に説明しない限り、これらの実施例で記述した部材及びステップの相対的配置、数式および数値は本発明の範囲を限定するものではないことに注意すべきである。
以下、少なくとも１つの例示的な実施例についての記載は、実際に説明的なものにすぎず、本発明及びその応用又は使用の如何なる制限も構成しない。
当業者に既知の技術、方法及び機器を詳細に説明しない場合があるが、必要に応じて、前記技術、方法及び機器は明細書の一部と見なされるべきである。
ここに示される又は説明される全ての例において、如何なる具体的な値も例示的なものに過ぎず、制限するものではない。したがって、例示的な実施例以外の例は、異なる値を有することができる。
なお、類似の符号及びアルファベットは下記の図面において類似の項目を表す。したがって、ある項目は１つの図面において定義されると、後記の図面においてさらに説明される必要がない。
本発明の一実施例によれば、スピーカー振動膜が提供される。該振動膜は、単層構造又は複数のフィルムを複合した複合構造であってもよい。
該振動膜は、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムを含む。熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ポリエステルハードセグメントＡとポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢとからなるコポリマーである。
具体的には、ポリエステル材料とポリエーテル又は脂肪族ポリエステル材料は、所定の触媒の作用により、エステル交換反応を行ってコポリマーを生成する。コポリマーは、性質が異なる２種以上のポリマーセグメントを連結してなるポリマーである。コポリマーの各成分は、互いに不相容性があるため、ナノスケールで自己集合して規則的なナノ構造となり、形成されるミクロ相が相分離して、各ポリマーセグメントの性能を兼ね備えるような特性を示す。
たとえば、振動膜を製造するためのコポリマー原料が顆粒状、粉末状なとである。振動膜を製造するにあたり、原料を加熱して流体とする。射出成形、キャスティング成形などの方式により流体をフィルムに形成する。
その中でも、ポリエステルハードセグメントＡは、高硬度を有し、構造的に支持する役割を果たし、それにより、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムは十分な剛度を有する。ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢは、高い流動性を有し、フィルムにコンプライアンスを付与し、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムの弾性回復性を良好にし、そして、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムの熱可塑性温度が、たとえば５０℃〜２００℃と低く、スピーカー振動膜の成形温度が低く、このため、加工や製造がより容易になる。
ポリエステルハードセグメントＡの質量百分率が高いほど、形成したスピーカー振動膜の硬度が高く、その反面、スピーカー振動膜の脆性が高まり、破損しやすくなり、ポリエステルハードセグメントＡの質量百分率が低いほど、ポリエステルハードセグメントＡは結晶を形成できず、その結果、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムが柔らかくなり、硬度が低下し、スピーカー振動膜の靭性や弾性回復性が悪くなる。
一例では、ポリエステルハードセグメントＡの材料の質量百分率、つまり、反応物の全質量であるポリエステルハードセグメントＡ材料と脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢ材料との全質量に対するポリエステルハードセグメントＡ材料の使用量の百分率は１０〜９５質量％である。この範囲とすることにより、スピーカー振動膜は、硬度、靭性及び弾性回復性能を兼ね備える。
好ましくは、ポリエステルハードセグメントＡの材料の質量百分率は３０〜９０％であり、この範囲とすることにより、スピーカー振動膜は、より薄型化し、硬度、靭性、弾性回復性能がより優れている。
任意的には、ポリエステルハードセグメントＡの材料は、二塩基酸とジオールとのポリマーである。二塩基酸とジオールは、所定の反応条件で重合反応を行ってポリエステルハードセグメントＡを形成する。該ポリマーは、ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの材料と反応しやすく、それにより、熱可塑性エラストマーポリマーを形成する。
たとえば、二塩基酸は、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸及びビフェニルジカルボン酸から選ばれる１種又は複数種である。上記二塩基酸とジオールの反応は、速度が高く、転化率が高い。
たとえば、ジオールは、エチレングリコール、プロピレングリコール、ブタンジオール、ペンチレングリコール、ヘキサンジオールから選ばれる１種又は複数種である。上記ジオールと二塩基酸の反応は、速度が高く、転化率が高い。
もちろん、二塩基酸、ジオールの種類については上記実施例に制限されず、当業者であれば、実際のニーズに応じて選択できる。
この例では、ポリエステルハードセグメントＡは結晶することができ、且つ平均重合度が２以上である。この平均重合度では、ポリエステルハードセグメントＡは、優れた結晶性を有し、スピーカー振動膜の剛度や構造強度を高くし、耐久性を良好にする。
一例では、ポリエステルハードセグメントＡの溶融温度が１５０℃以上である。溶融温度とは、材料が固相から液相に変換する温度である。ポリエステルハードセグメントＡの溶融温度は、熱可塑性ポリエステルエラストマーの溶融温度を决定する役割を果たす。該溶融温度が高いほど、熱可塑性ポリエステルエラストマーの使用温度範囲が広くなる。該溶融温度の範囲では、スピーカー振動膜の使用温度範囲を広げ、比較的高温の作動環境で正常に作動できるようにする。
任意的には、ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの材料は、脂肪族ポリエステル、ポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリテトラヒドロフランエーテル、ポリフェニレンエーテルから選ばれる１種又は複数種である。それにより、熱可塑性ポリエステルエラストマーは優れた流動性を有し、スピーカー振動膜のコンプライアンス及び柔軟性が良好になる。
さらに、上記材料は、ポリエステルハードセグメントＡの材料と重合しやすく、このため、スピーカー振動膜の加工が容易になる。
任意的には、ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの材料の相対分子質量が、６００〜６００００であり、ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢは、相対分子質量が低いほど、ポリエステルハードセグメントＡにより分散され、振動膜が高い脆性を示し、振動膜の靭性や弾性回復性が劣ることを示し、ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢは、相対分子質量が高いほど、硬度が高く、その性質がポリエステルハードセグメントＡに近く、それにより、スピーカー振動膜は、弾性が悪く、破断伸びが小さい。該相対分子質量の範囲では、スピーカー振動膜は、十分な剛度及び靭性を備え、そして引っ張り強度及び破断伸びが高い。
一例では、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムの厚さが５〜７０μｍである。熱可塑性ポリエステルエラストマーの厚さが小さいほど、スピーカー振動膜の剛度が不十分であり、振動中に分極が発生しやすく、逆に、厚さが大きいほど、形成した振動システムの振動空間の許容量が減少し、振動システムの重量が増大し、形成した振動システムの感度が劣化する。該厚さの範囲では、スピーカー振動膜は、高い剛度及び感度を備え、そして振動システムの振動空間の許容量が大きくなる。
さらに、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムの厚さが５〜４０μｍである。該厚さ範囲では、スピーカー振動膜の感度がより高くなり、同じ駆動電力では振動膜の振幅が大きく、ラウドネスが大きく、そして、振動システムの振動空間の許容量がより大きくなる。
熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムは、スピーカー振動膜において、剛度を付与することに加えて、減衰性能を部分的に付与する。それは、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムがポリエステルハードセグメントＡとポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢとからなり、室温ではポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの分子セグメントが移動可能であるが、ポリエステルハードセグメントＡの存在により分子セグメントの移動に与えられる摩擦減衰が大きく、それにより優れた減衰特性を示すためである。
損失係数は、材料の減衰性の大きさを表現することができ、熱可塑性ポリエステル弾性フィルムの損失係数が０．０１５以上である。このことから、スピーカー振動膜の減衰性が向上し、振動システムには振動中に分極現象を抑制する能力が高く、振動の一致性が良好であることが明らかになる。ただし、一般的に使用されているエンジニアリングプラスチックフィルムは、減衰が低く、損失係数が通常０．０１未満であり、減衰性が小さい。
エンジニアリングプラスチックに対し、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムは、スピーカー振動膜に広い弾性領域を付与し、さらに優れた弾性回復性を持たせる。一例では、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムは１０％変形後の弾性回復率が８０％以上である。スピーカー振動膜の弾性回復性が良好であるため、スピーカーは、過渡応答に優れ、歪みが低い。
一般的に使用されているエンジニアリングプラスチック製の振動膜、たとえばＰＥＥＫなどは、降伏点が５％程度であり、一方、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、室温では高弾性状態であるため、良好な弾性回復性を有し、力を受けると材料には明らかな屈服がなく、降伏点がないか又は降伏点が１０％よりも大きい。
図８は、本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜とＰＥＥＫ振動膜との応力−歪み曲線である。
そのうち、点線は本発明の実施例に係るスピーカー振動膜の応力−歪み曲線、実線はＰＥＥＫ振動膜の応力−歪み曲線である。
図８から分かるように、同じ応力では、本発明の実施例に係るスピーカー振動膜の歪みが、ＰＥＥＫ振動膜のそれよりも明らかに大きい。これは、本発明の実施例に係るスピーカー振動膜のヤング率がＰＥＥＫ振動膜よりも明らかに小さいことを示す。
さらに、ＰＥＥＫ振動膜は、約歪み０．４〜０．５％の明らかな降伏点を有する。それに対し、本発明に係るスピーカー振動膜には明らかな降伏点が認められない。降伏が発生する歪みは１０％よりも大きい。このことから、本発明に係るスピーカー振動膜は、より広い弾性領域を有し、そして弾性回復性能に優れることが明らかになる。
熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムは、スピーカー振動膜に良好な柔軟性を付与し、たとえば、破断伸びを３００％以上とする。ポリエステルハードセグメントＡとポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの材料は、破断伸びに対して重要なものであり、当業者であれば、実際のニーズに応じて選択できる。それによって、スピーカー振動膜は、振動変位がより大きく、ラウドネスがより大きくなる。しかも、信頼性、耐久性が良好である。材料の柔軟性が優れるほど、破断伸びが大きく、スピーカー振動膜の破壊抵抗力が高い。スピーカー振動膜が大振幅状態で振動する場合、材料には大きな歪みが生じて、長期間振動すると、折れ、クラックや破断のリスクがある。熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムを基材としたスピーカー振動膜は、良好な柔軟性を有し、振動膜の破壊リスクを低減できる。
ポリエステルハードセグメントＡとポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢとの材料の割合を調整することにより、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムのガラス転移温度を調整し得る。たとえば、ポリエステルハードセグメントＡの質量百分率は１０〜９５％である。このようにして、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムのガラス転移温度は２０℃以下である。該ガラス転移温度では、該スピーカー振動膜は常温では高弾性状態を維持し、弾性回復性に優れる。
好ましくは、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムのガラス転移温度が−９０℃〜０℃である。それにより、０℃未満であれば、スピーカー振動膜は、作動中に優れたゴム弾性を維持し、それにより、スピーカーが高い音質を示す。また、スピーカー振動膜が低温環境で破壊するというリスクを低減させ、信頼性を高める。
本発明の実施例のスピーカー振動膜は、スピーカーが高低温環境での使用需要を満たすことができる。低温性能が、一般的な振動膜、たとえばＰＥＥＫ振動膜よりも優れている。低温環境で使用する場合にも、本発明の実施例の振動膜は、良好な強度及び靭性を有し、長期間に亘って低温環境で振動しても、割れのリスクが低い。
一例では、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムのヤング率が１〜１０００ＭＰａである。他の条件が一定である場合、ヤング率はスピーカーのＦ０（共振振動数）に比例する。熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムは、スピーカーのヤング率を低下させ、さらにＦ０を低下させ、スピーカーの低周波効果を向上させる。
該スピーカー振動膜は、ヤング率が低く、熱可塑性が良好であり、このため、スピーカー振動膜のさらなる薄型化が可能になり、スピーカー振動膜の質量を減少させ、振動空間の許容量を向上させ、感度を向上させ、スピーカーのＦ０がより低くなる。
該スピーカー振動膜は、弾性領域が広がり、弾性回復性能に優れる。
さらに、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムのヤング率が２〜７００ＭＰａである。このようにして、スピーカーのＦ０をさらに低下できる。当業者は、スピーカー振動膜の発音の要件に応じて、ポリエステルハードセグメントＡ材料とポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢ材料の種類や割合などを調整することで、ヤング率を適切にすることができる。
一例では、スピーカー振動膜は複合構造である。複合構造は、一体に複合した２つの表層と２つの表層の間に介在している少なくとも１つの中間層とを有する。少なくとも１つの表層は熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムであり、少なくとも１つの中間層は粘着剤層である。
粘着剤層は、スピーカー振動膜に必要な減衰性及び接着性を付与する。粘着剤層は熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムと直接接着して、複合構造を形成することができる。このように、スピーカー振動膜の製造が容易になる。
損失係数は、減衰性の大きさを反映できる。一例では、粘着剤層の損失係数が０．１以上である。該粘着剤層は、システムの振動時の分極を効果的に抑制し、振動の一致性を良好にし、リスニング効果を高める。
一例では、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムに対する粘着剤層の粘着力が１００ｇ／２５ｍｍ（１８０°剥離）よりも大きい。接着力が高いと、粘着剤層の上下のフィルムの振動中の一致性が良好であり、音質が純粋であり、そして、長期間振動していても、スピーカー振動膜は初期の状態を維持し、性能安定性が高い。
任意的には、粘着剤層は、アクリル酸エステル系粘着剤、有機シリコーン粘着剤及びポリウレタン粘着剤から選ばれる１種又は複数種である。上記粘着剤の接着力及び減衰性能が良好である。当業者は実際のニーズに応じて選択できる。
この例では、粘着剤層の厚さが１〜４０μｍであり、粘着剤層の接着力が粘着剤層の厚さの増加に伴い増大する。厚さが小さすぎると、接着力が不十分であり、振動中、粘着剤層の上下表層の移動の一致性を効果的に確保できない。また、粘着剤層による減衰効果も厚さの低下に伴い減少する。粘着剤層の厚さが大きすぎると、振動空間の許容量を低下させる一方、スピーカー振動膜の縁部から粘着剤が押し出されるなどの問題が生じやすく、プロセスの歩留まりが損なわれる。該厚さの範囲の粘着剤層は、十分な接着力、優れた減衰効果を両立させ、また、振動システムに十分な振動空間の許容量を付与する。さらに好ましくは、粘着剤層の厚さが２〜３５μｍである。
好ましくは、スピーカー振動膜の厚さが１０〜１００μｍである。該厚さの範囲では、振動システムは十分な振動空間の許容量を有し、そして、スピーカーの軽型化・軽量化、小型化設計に有利である。
一例では、図２に示すように、スピーカー振動膜は、１つの中間層を含む三層構造をなす。中間層は粘着剤層１２である。２つの表層はともに熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム１１である。該スピーカー振動膜は、剛度が高く、減衰効果が良好である。
さらに、該スピーカー振動膜の層数が少ないため、より薄くし、振動の感度をより高めることができる。
一例では、２つの表層はともに熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム１１である。このように、スピーカー振動膜の硬度、靭性、弾性回復性が向上する。且つ、振動膜の２つの表層の材質が均一であるので、振動膜の耐久性がより良好となる。
一例では、スピーカー振動膜は２つの中間層を含む。２つの表層はともに熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム１１である。ここで、図３に示すように、２つの中間層は、材料の異なる粘着剤層１２、１２ａである。
該スピーカー振動膜は、剛度が高く、減衰効果が良好である。
一例では、スピーカー振動膜は、３つの中間層を含む。２つの表層はともに熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム１１である。図４に示すように、２つの中間層は、粘着剤層１２であり、残りの１つの中間層は、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム１１であり、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム１１は、２つの粘着剤層１２の間に介在している。熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム１１と粘着剤層１２は、交互して配列される。
３つ中間層は、すべて粘着剤層１２である。
該スピーカー振動膜は、剛度が高く、減衰効果や弾性回復性が良好である。
任意的には、複数の熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムのヤング率が同じであってもよいし、異なってもよい。ここで、ヤング率が同じである場合、各熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムの振動の一致性がよりよくなる。ヤング率が異なる場合、ヤング率を調整することでスピーカー振動膜の上下振動の難度を調整して、振動のバランスを最適化させることができる。
また、複数の熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルム、粘着剤層の損失係数や厚さなどは、同じであってもよいし、異なってもよい。当業者であれば、上記パラメータを調整することでスピーカー振動膜の剛性、減衰特性、コンプライアンス、弾性回復性などを調整できる。
好ましくは、２つの表層の厚さが同じであり、この場合、スピーカー振動膜は、均一性が良好であり、曲がりやしわを発生させにくい。
熱可塑性ポリエステルエラストマー模層と粘着剤層とを複合すると、形成したスピーカー振動膜のヤング率も変化する。粘着剤層のヤング率が小さい場合、スピーカー振動膜のヤング率が低下する。たとえば、熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムのヤング率が１〜１０００ＭＰａであり、複合したスピーカー振動膜のヤング率が５〜６００ＭＰａである。
別の例では、２つの表層のうち一方は熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムであり、他方は他の材料のフィルム、たとえばシリコンゴム層、エンジニアリングプラスチック層などである。複数のフィルムは粘着剤層を介して接着されている。このような形態でも、スピーカー振動膜は良好な物理的性能及び音響的性能を持つ。
一例では、図７に示すように、スピーカー振動膜は、コルゲートリム部１７と、コルゲートリム部１７の内辺から内へ延設されている中心部１３と、コルゲートリム部１７の外辺から外へ延設されている接続部１６と、を含むコルゲートリム振動膜である。たとえば、中心部１３には補強層が設けられ、それにより、スピーカー振動膜の構造強度が向上し、スピーカー振動膜の分割振動が低下する。ボイスコイルの一端が中心部１３に接続される。接続部１６はスピーカーのハウジングとの接続に用いられる。コルゲートリム部１７の厚さは、頂点から中心部１３と接続部１６に近い部位に向かうに従って増加するように構成されている。
頂点は、径方向に沿ったコルゲートリム部１７の断面の最高点又は最低点である。このような方式では、頂点付近の厚さが小さいので、スピーカー振動膜の振動の感度が高まる。中心部１３と接続部１６に近い部位の厚さが大きいので、振動膜の構造強度を向上できる。
一例では、図７に示すように、補強層はＦＰＣＢ１４である。ＦＰＣＢ１４は中心部１３に嵌設されている。ＦＰＣＢ１４は、導電性金属層と、導電性金属層の上下両側に覆われた絶縁層とを有する。導電性金属層はＦＰＣＢ１４に高強度を付与し、絶縁層はＦＰＣＢ１４に高靭性を付与する。ＦＰＣＢ１４は、スピーカー振動膜の分割振動を効果的に低下できる。
さらに、ボイスコイルの引き出し端と引き込み端がＦＰＣＢ１４に接続され、ＦＰＣＢ１４により外部回路に導通する。このようにすることで、ボイスコイルの電気接続がより容易になり、信頼性が高い。
図１Ａは、一般的な振動膜のＳｍａｒｔＰＡ（スマートパワーアンプ）のテスト曲線である。図１Ｂは、本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜のＳｍａｒｔＰＡテスト曲線である。
ここで、横座標はテスト時間（ｓ）、縦座標は変位（ｍｍ）である。
なお、本発明の実施例では、一般的な振動膜は、構造が本発明の実施例における振動膜の構造と同じであり、材質が本発明の実施例の振動膜の材質と異なる。たとえば、一般的な振動膜と本発明の実施例の振動膜は両方ともに三層構造であり、一般的な振動膜は、２つのＰＥＥＫ表層と、２つの表層の間に介在している粘着剤層とを含む。本発明の実施例の振動膜も、２つの熱可塑性ポリエステルエラストマー表層と２つの表層の間に介在している粘着剤層とを含む三層構造である。２種の振動膜に対応する粘着剤層は、厚さ及び構造が同じである。２種の振動膜に接続されたボイスコイル及び磁気回路システムが同じである。以下の実施例で比較されている一般的な振動膜構造と本発明の振動膜構造は、ともに本実施例と同じ構造を採用しているので、ここでは詳細に説明しない。
オーディオ電気信号がスピーカーに入力されると、Ｆ＝ＢＩＬから分かるように、ボイスコイルと磁気回路システムの設計が一定である場合（ＢＬ値は一定）、ボイスコイルの受ける電磁界の作用力が同じであり、このため、振動膜の受けるボイスコイルからの駆動力が同じである。
しかし、ＰＥＥＫのヤング率が本発明の実施例の振動膜のヤング率よりもはるかに大きいため、受力が同じである場合、本発明の実施例の振動膜は、弾性的に変形して、期待される変位を達成させやすい。２種の振動膜のＳｍａｒｔＰＡテスト曲線から分かるように、同じ音楽を放送するときに、本発明の実施例の振動膜は、振動中に変位がより大きく、それにより、大きなラウドネスが得られる。
図５は、本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜の各部位の様々な周波数での振動変位のテスト曲線である。図６は、一般的な振動膜の各部位の様々な周波数での振動変位のテスト曲線である。
ここで、振動膜は矩形コルゲートリム振動膜である。横座標は周波数（Ｈｚ）、縦座標はラウドネス変位量（ｍｍ）である。振動膜の中心部の縁部位置及び中心位置からの点についてテストを行う。
図５における各曲線がより集まり、一方、図６の各曲線が分散していることが分かる。このことから、本発明の実施例のスピーカー振動膜の各部分の振動の一致性がより良好であり、振動中、振動膜の揺動が極めて少なく、音質及びリスニング安定性がより良好であることが明らかになる。
図９は、本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜と一般的な振動膜の全高調波歪みのテスト曲線である。振動膜はコルゲートリム振動膜である。横座標は周波数（Ｈｚ）、縦座標は全高調波歪みＴＨＤ（％）である。
ここで、点線は、本発明の実施例に係るスピーカー振動膜の全高調波歪みテスト曲線である。実線は、一般的なＰＥＥＫ振動膜の全高調波歪みテスト曲線である。
図９から分かるように、本発明の実施例のスピーカー振動膜は、ＰＥＥＫ振動膜よりも低いＴＨＤ（全高調波歪み）を有し、またピークなどもない。このことから、本発明の実施例のスピーカー振動膜がより優れた分極抵抗能力を有し、また音質がより良好であることが明らかになる。
図１０は、本発明の一実施例に係るスピーカー振動膜と一般的な振動膜の様々な周波数でのラウドネスのテスト曲線（ＳＰＬ曲線）である。振動膜はコルゲートリム振動膜である。横座標は周波数（Ｈｚ）、縦座標はラウドネスである。
ここで、点線は、本発明の実施例に係るスピーカー振動膜のテスト曲線である。実線は、一般的なＰＥＥＫ振動膜のテスト曲線である。
図１０には、ＳＰＬ曲線から分かるように、２つのスピーカー振動膜の中間周波数性能が類似している。一方、図１０のｃでは、本発明の実施例の振動膜を用いたスピーカーのＦ０が８１５Ｈｚであり、図１０のｄでは、ＰＥＥＫ振動膜を用いたスピーカーのＦ０が８６０Ｈｚである。本発明の実施例のスピーカー振動膜の低周波数での感度がＰＥＥＫ振動膜よりも大きいことが明らかである。つまり、本発明の実施例のスピーカー振動膜を用いたスピーカーは、より高いラウドネスや快適さを有する。
本発明の別の実施例によれば、スピーカーが提供される。該スピーカーは、振動システムと、振動システムと互いに連携する磁気回路システムと、を備える。振動システムは、本発明に係るスピーカー振動膜を備える。たとえば、振動膜はコルゲートリム振動膜又はフラット振動膜である。該スピーカーは、発音効果が高く、耐久性に優れるという特徴を有する。
該スピーカーのＦ０がヤング率と厚さに比例するので、スピーカー振動膜の厚さ及びヤング率を変えることによりＦ０を変化させることができ、調整原理は、具体的には以下のとおりである。
Figure 2021526773
式中、Ｍｍｓはスピーカーの振動系等価質量、Ｃｍｓはスピーカーの等価コンプライアンスである。
Figure 2021526773
式中、Ｃｍｓ１はダンパーコンプライアンス、Ｃｍｓ２は振動膜コンプライアンスである。ダンパーが設計されていない場合、スピーカーの等価コンプライアンスは振動膜のコンプライアンスである。
Figure 2021526773
式中、Ｗは振動膜のコルゲートリム部の全幅、ｔは振動膜の厚さであり、ｄｖｃは振動膜とボイスコイルとの密着外径であり、Ｅは振動膜の材質のヤング率であり、ｕは振動膜の材質のポアソン比である。
以上から分かるように、スピーカーのＦ０がモジュラス及び厚さに比例する。リッチな低音及び快適な聴感を得るために、スピーカーが低Ｆ０を有するとともに、振動膜が十分な剛度と減衰を有するようにする。当業者であれば、スピーカー振動膜のヤング率及び厚さを調整することでＦ０の大きさを調整することができる。好ましくは、ヤング率は５〜６００ＭＰａである。スピーカー振動膜の厚さは１０〜１００μｍである。それにより、スピーカーのＦ０が１５０〜１５００Ｈｚに達する。スピーカーの低周波数での性能が良好である。
好ましくは、スピーカー振動膜の振幅が０．２５ｍｍ〜１．０ｍｍであり、本実施例に記載の「振幅」とは、振動膜の一方向における平衡位置からのずれの最大値である。熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムを含むスピーカー振動膜は、この振動範囲でも、リスニング効果が良好である。一方、エンジニアリングプラスチック膜、たとえばＰＥＥＫ膜の場合は、振幅が通常上記範囲を実現できず、上記範囲に達した場合にも、良好なリスニング効果を実現できない。
さらに、スピーカー振動膜の振幅が０．４ｍｍ〜０．６ｍｍである。この範囲では、振動システムはより良好なリスニング効果を実現でき、また十分な振動空間の許容量を有する。
本発明のいくつかの特定の実施例は、例を通して詳細に説明されたが、当業者は、上記の例が例示的なものにすぎず、本発明の範囲を限定するものではないことを理解すべきである。当業者は、本発明の範囲および精神から逸脱することなく、上記の実施例を改良できることを理解すべきである。本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲によって定義される。

Claims (15)

  1. 熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムを含み、熱可塑性ポリエステルエラストマーは、ポリエステルハードセグメントＡとポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢとからなるコポリマーであり、ポリエステルハードセグメントＡの質量百分率が１０〜９５％である、ことを特徴とするスピーカー振動膜。
  2. 前記ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの材料は、脂肪族ポリエステル、ポリテトラヒドロフランエーテル、ポリフェニレンエーテル、ポリプロピレンオキシド、及びポリエチレンオキシドから選ばれる１種又は複数種である、ことを特徴とする請求項１に記載のスピーカー振動膜。
  3. 前記ポリエーテル又は脂肪族ポリエステルソフトセグメントＢの材料の相対分子質量が６００〜６０００である、ことを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカー振動膜。
  4. 前記ポリエステルハードセグメントＡの材料は、二塩基酸とジオールとのポリマーである、ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のスピーカー振動膜。
  5. 前記二塩基酸は、テレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸及びビフェニルジカルボン酸から選ばれる１種又は複数種である、ことを特徴とする請求項４に記載のスピーカー振動膜。
  6. 前記ジオールは、エチレングリコール、プロピレンエチレングリコール、ブタンジオール、ペンチレングリコール、およびヘキシレンエチレングリコールから選ばれる１種又は複数種である、ことを特徴とする請求項４又は５に記載のスピーカー振動膜。
  7. 前記ポリエステルハードセグメントＡは結晶することができ、且つ前記ポリエステルハードセグメントＡ材料の平均重合度が２以上である、ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のスピーカー振動膜。
  8. 前記ポリエステルハードセグメントＡの溶融温度が１５０℃以上である、ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のスピーカー振動膜。
  9. 前記熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムの厚さが５〜７０μｍである、ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のスピーカー振動膜。
  10. 一体に複合した２つの表層と２つの表層の間に介在している少なくとも１つの中間層とを含み、少なくとも１つの前記表層は熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムであり、少なくとも１つの中間層は粘着剤層である、ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のスピーカー振動膜。
  11. ２つの前記表層は、ともに熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムである、ことを特徴とする請求項１０に記載のスピーカー振動膜。
  12. 前記スピーカー振動膜は、１つの中間層を含む三層構造をなす、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のスピーカー振動膜。
  13. 前記スピーカー振動膜は、２つの前記中間層を含み、２つの前記中間層は、材料の異なる粘着剤層である、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のスピーカー振動膜。
  14. 前記スピーカー振動膜は、３つの前記中間層を含み、その中で、２つの前記中間層は粘着剤層であり、残りの１つの中間層は、前記熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムであり、前記熱可塑性ポリエステルエラストマーフィルムは、２つの前記粘着剤層の間介在しており、又は
    ３つの前記中間層は、すべて粘着剤層である、ことを特徴とする請求項１０又は１１に記載のスピーカー振動膜。
  15. 振動システムと、前記振動システムと互いに連携する磁気回路システムとを備え、前記振動システムは、請求項１〜１４のいずれか１項に記載のスピーカー振動膜を含む、ことを特徴とするスピーカー。
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