JP3940151B2 - スピーカ、スピーカ用振動板およびスピーカ用振動板の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、振動板本体の外周縁部にエッジが取り付けられるフリーエッジタイプのスピーカ、スピーカ用振動板およびスピーカ用振動板の製造方法に関する。

スピーカは、オーディオ機器だけでなく、パーソナルコンピュータ（以下、パソコン）や携帯電話、ゲーム機器などの種々の電子機器にも幅広く利用されており、小型であっても音質に優れたスピーカを求める声が高い。また、電子機器は、部品コストをできる限り抑える必要があり、安価で高音質のスピーカの開発が望まれている。

現在市販されているスピーカは、振動板に着目して分類すると、振動板本体とエッジが同一材質で一体に形成された振動板を有するフィックストエッジタイプと、振動板本体とエッジが別個に作製されてこれらを接合して振動板が形成されるフリーエッジタイプとに分けられる。

小型薄型化の要求の高いマイクロスピーカ等では、コスト低減のために、PET材等のフィルムを振動板に用いたフィックストエッジタイプを採用することが多い。これにより、振動板本体とエッジとの接着工程がなくなり、生産性の向上と低価格化を実現できる。

しかしながら、振動板本体に求められる特性とエッジに求められる特性は本来異なるため、両特性を一種類の材料でカバーするのは困難である。例えば、最低共振周波数を低下させるためにフィルムの厚さを薄くすると、振動板本体としての剛性が低下して異常共振が発生してしまう。また、異常共振が発生しないようにフィルムの厚みを厚くすると、エッジ部分での剛性が高くなり、最低共振周波数が高くなるという問題が生じる。このように、フィックストエッジタイプのスピーカでは、小型、高信頼性かつ高音質のすべてを満足させるのは難しい。

一方、フリーエッジタイプでは、異常共振が発生しない程度の剛性を有する材料を用いた振動板本体と、最低共振周波数を下げるためにスティフネスの低い材料を用いたエッジとを用いて音質の向上を図っている。フリーエッジタイプでは、通常、振動板本体とエッジに異種材料を用いるが、異種材料での一体成形は異種材料間の成形条件を確立するのが難しく、成形設備も複雑になることから、一般には、振動板本体とエッジを別個に成形し、その後、両者を接着剤を介して固定する。このため、接着剤の塗布、振動板本体とエッジとの貼り合わせ、接着剤の硬化・乾燥といった種々の接着に関わる工程が必要となり、生産性が低下し、製造コストも増大するという問題がある。

このような問題を解決するために、フリーエッジタイプを採用しながら、工程の簡略化を図ってコストダウンを可能とする手法が提案されている（特許文献１の請求項１、段落0007および0014参照）。
特開平6-189392号公報

上記特許文献１では、連続気泡性軟質ポリウレタンフォームからなるシート状部材で形成されたエッジの片面全体に、加熱時に接着性を有する熱可塑性樹脂を直接塗布して樹脂層を形成し、振動板本体を樹脂層に重ねて加熱加圧することで、接着工程とエッジ成形工程とを同時に行っている。

しかしながら、エッジの振動板本体との接合面に接着剤を塗布する作業は、スピーカの小型化に伴って、エッジ径が小さくなるほど、また、エッジの特性向上のためにスティフネスを下げようとしてエッジ材を薄くするほど不安定で困難な作業となり、生産性を上げることができない。

また、振動板本体とポリエステル系ウレタン樹脂を用いて形成されたエッジとを接合するために用いる接着剤として、ゴム系の接着剤を有機溶剤で溶かして使用すると、有機溶剤のウレタン樹脂への膨潤を避けるために塗布後に一定時間エージングを行う必要があり、リードタイムが長くなって、生産性向上が図れない。

さらに、上記特許文献１では、ウレタン樹脂のエッジを使用するため、音質を向上できるが、振動板本体とエッジとの貼り合わせの事前作業として、エッジの材料であるポリウレタンフォームの表面に直接熱可塑性樹脂を塗布して樹脂層を形成する工程が必要となり、上述したように生産性向上の妨げになる。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、音質に優れ、生産効率のよく、コストダウンが可能なスピーカ、スピーカ用振動板およびスピーカ用振動板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、磁気回路と、前記磁気回路の磁気ギャップ中に支持されるボイスコイルを有する振動板本体と、前記振動板本体の外周縁部に、接着部材を介することなく熱圧着により直接接合されるエッジと、を備え、前記振動板本体は、パルプと、ポリエチレン樹脂と、合成ゴムラテックスとを用いて形成され、前記エッジは、ポリエステル系ウレタン樹脂を用いて形成されることを特徴とするスピーカが提供される。

また、本発明の一態様によれば、パルプと、ポリエチレン樹脂と、合成ゴムラテックスとを用いて形成される振動板本体と、前記振動板本体の外周縁部に、接着部材を介することなく熱圧着により直接接合され、ポリエステル系ウレタン樹脂を用いて形成されるエッジと、を備えることを特徴とするスピーカ用振動板が提供される。

さらに、本発明の一態様によれば、叩解されたパルプと、粉末状のポリエチレン樹脂と、液体状の合成ゴムラテックスとを混合した混合物をシート状に引き延ばす工程と、前記シート状に引き延ばした混合物を加熱加圧してボディ成形を行い、その後に外径抜きを行って振動板本体を形成する工程と、ポリエステル系ウレタン樹脂を加熱加圧してボディ成形を行い、その後に内径抜きを行ってエッジを形成する工程と、前記振動板本体の外周縁部に、接着部材を介することなく熱圧着により前記エッジを直接接合して振動板を形成する工程と、を備えることを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法が提供される。

本発明は、振動板本体とエッジを熱圧着により直接接合するため、事前に接着部材を塗布する工程が不要となり、生産性の向上が図れる。また、振動板本体とエッジを別個の材料で形成するため、振動板本体に最適な材料とエッジに最適な材料を選択でき、音質の向上が図れる。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態について説明する。

図１は本発明の一実施形態によるスピーカの断面構造を示す図である。図１のスピーカは、いわゆる内磁型のスピーカ１であり、フレームを兼ねたポット型のヨーク２、マグネット３および円盤状のポールプレート４を有する磁気回路５と、この磁気回路５の磁気ギャップ中に支持されるボイスコイル６を屈曲部下方に配置した振動板本体７と、この振動板本体７の外周縁部に接合されるエッジ８とを備えている。後述するように、振動板本体７とエッジ８とは、接着部材を介することなく熱圧着により直接接合されて振動板９が形成される。

図２は図１の振動板９の接合部分の拡大図である。ドーム型の振動板本体７にエッジ８が直接接合されている。

以下、口径16mmφのマイクロスピーカに用いられる振動板９の一例を説明する。本実施形態の振動板９は、互いに異なる材料で形成された振動板本体７とエッジ８を有する。振動板９を製造する工程は、（１）振動板本体７の製造工程、（２）エッジ８の製造工程、（３）振動板本体７とエッジ８との一体化工程の３つに分かれる。

図３はこれら３つの工程の手順を示す図である。以下、図３を参照して、上記３つの工程を順に説明する。なお、（１）の工程と（２）の工程はどちらを先に行ってもよい。

（１）振動板本体７の製造工程
振動板本体７は、パルプと、第１の樹脂（例えばポリオレフィン樹脂）と、合成ゴムラテックスとを用いて形成される。以下では、第１の樹脂として、ポリオレフィン樹脂の一種であるポリエチレン樹脂を用いる例について説明する。

まず、第１工程では、パルプを叩解して繊維状にする（ステップＳ１）。次に、第２工程では、叩解したパルプと、ポリエチレン樹脂の粉末とを混ぜ合わせて分散させる（ステップＳ２）。

次に、第３工程では、第２工程にて生成した混合材料に、液体状の合成ゴムラテックスを混ぜ合わせて、100〜200μm程度の厚さになるようにシート状に引き延ばす（ステップＳ３）。次に、最後の第４工程では、第３工程でシート状に引き延ばしたシート状材料を加熱成形機にセットして、140〜160℃の温度下でボディ成形をした後、プレス機でボディの外径抜きを行い、最終形状の振動板本体７を得る（ステップＳ４）。

第２の工程で用いたポリエチレン樹脂は、第４の工程で印加する熱で溶融流動し、パルプ間の隙間を効率よく埋めて振動板本体７の材料全体に気密性を持たせる役割を担う。

本発明者の実験によると、振動板本体７の全質量に占めるポリエチレン樹脂の質量比が約40％未満になると、成形後の振動板本体７におけるパルプの分布が均一にならず、弱い応力でも容易に振動板本体７が破れてしまう。逆に、ポリエチレン樹脂の質量比が約45％よりも多いと、成形後の振動板本体７は粗く分離した形態になり、紙としての形を保持できなくなる。したがって、ポリエチレン樹脂の質量比を所定範囲に設定することは非常に重要である。

第３工程で用いた合成ゴムラテックスは、第４工程で印加する熱により、パルプとポリエチレン樹脂の隙間に入り込み、両者を安定に接合する接着剤として機能する。仮に合成ゴムラテックスを用いないとすると、パルプとポリエチレン樹脂は接合しない。また、合成ゴムラテックスの振動板本体７の全質量に対する質量比が約10％より少ないと、成形後の振動板本体７の柔軟性がなくなりすぎてしまい、振動板９としては適さない。

第１および第２の工程で用いるパルプは、振動板本体７のベースとなる材料であり、本発明者の実験によると、ポリエチレン樹脂と同程度の質量比が必要である。パルプは一般に、主要パルプと補助パルプに分けられ、主要パルプとしては木材パルプが、補助パルプとしては木材パルプ（かすパルプ、故紙パルプ）、ぼろパルプ、茎かんパルプ、靱皮パルプなどがあるが、本実施形態ではどの種類のパルプでも用いることができる。

以上の事情に基づいて、本実施形態では、パルプ、ポリエチレン樹脂および合成ゴムテックスの振動板本体７の全質量に占める質量比を、パルプとポリエチレン樹脂はいずれも同程度（双方とも40〜45％）、合成ゴムラテックスは10〜20％に設定する。このような質量比に設定することにより、振動板本体７の加工時の成形性がよくなり、かつ形状の保持力の高い（型くずれのしない）振動板本体７が得られる。また、上記の質量比を採用することで、振動板本体７とエッジ８との一体化後に、両者間に強固な接合力を持たせることができる。

一変形例として、上記の第１〜第４工程で製造された複数の振動板本体７同士を、上述した第４工程と同様の熱圧着にて互いに接合して一体化し、複数の振動板本体７を全体的にあるいは部分的に重ね合わせて剛性を高めた振動板本体７を製造してもよい。

また、振動板本体７を製造する際に用いる第１の樹脂は必ずしもポリエチレン樹脂でなくてもよいが、適切な樹脂を用いないと、ボディ成形時にパルプの隙間が分離して破れてしまい、成形自体が困難になる。上述したポリエチレン樹脂は、パルプ間の隙間を埋める材料として最適な材料の一つである。

なお、ポリエチレン樹脂以外に、ポリエーテル樹脂を用いてもよい。ポリエーテル樹脂はポリオレフィン樹脂ではないが、パルプ間の隙間を効率よく埋めることができる点では、ポリエチレン樹脂と同様であり、本実施形態の振動板本体７の材料として用いることができる。

（２）エッジ８の製造工程
エッジ８の製造工程では、約30〜100μmの厚さのポリエステル系ウレタン樹脂を含むシート状材料を加熱成形機にセットして、110℃でボディ成形をした後、プレス機にてエッジ８の内径抜きを行い、最終的なエッジ８を得る（ステップＳ５）。

（３）振動板本体７とエッジ８の一体化工程
上述した２つの工程（ステップＳ１〜Ｓ５）が終了した後、振動板本体７とエッジ８の一体化工程が行われる。この工程では、上述した第１〜第４工程で製造した振動板本体７の外周縁部と、エッジ８の製造工程で製造されたエッジ８の内周縁部とを、接着部材を介することなく直接接合し、その接合部を加熱圧着機で熱圧着する。

熱圧着時の温度は140〜160℃に設定する。これにより、振動板本体７を構成する合成ゴムラテックスが溶融して接着剤として機能し、振動板本体７の外周縁部とエッジ８の内周縁部は安定に接合固着されて、最終形態である振動板９が得られる（ステップＳ６）。振動板９は、図１のスピーカに用いられる。

このように、本実施形態のスピーカは、振動板本体７とエッジ８を直接接合した振動板９を有するため、両者間を接着剤で接合しなくて済み、従来手間の掛かった接着剤の塗布工程や硬化・乾燥工程を省略できることから、生産性を向上できる。これにより、製造コストを削減でき、スピーカ自体のコストダウンも図れる。また、振動板本体７とエッジ８をそれぞれ別個の材料で形成できるため、振動板本体７に適した材料とエッジ８に適した材料とを任意に選択でき、音質の向上が図れる。

さらに、本実施形態は、振動板本体７もエッジ８も加熱加圧によりボディ成形した後に型抜きを行うため、径の小さなスピーカでも容易に製造でき、マイクロスピーカの製造にも適している。

図１は内磁型のスピーカの一例を示したが、本発明は外磁型のスピーカにも適用可能である。図４は外磁型のスピーカの断面構造の一例を示す図である。図４では図１と共通する構成部分には同一符号を付してある。図４のスピーカについても、上述した（１）〜（３）の工程で製造した振動板９を適用可能である。

本発明は、サイズや形状に関係なく、各種のスピーカに適用可能である。また、スピーカの中には、ダンパーを有するものと有しないものがあるが、本発明は、ダンパーの有無に関係なく適用可能であり、ヘッドホン用のドライバにも適用可能である。

図１および図４では、ドーム型の振動板本体７を用いる例を示したが、振動板本体７の形状には特に制限はなく、図５のような円錐状でもよいし、図６のようなフラット状でもよい。

また、図１および図４では、ロール形状のエッジ８を採用しているが、エッジ８の形状についても特に制限はない。さらに、振動板９の形状にも特に制限はなく、図７に示すような円形状、図８に示すような楕円形状、図９に示すような四角形状など、種々の形状の振動板９が使用可能である。図７（ａ）、図８（ａ）、図９（ａ）はそれぞれエッジ８の上面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＡ−Ａ´線断面図、図８（ｂ）は図８（ａ）のＢ−Ｂ´線断面図、図９（ｂ）は図９（ａ）のＣ−Ｃ´線断面図である。図７（ｂ）、図８（ｂ）および図９（ｂ）の断面構造を見ればわかるように、振動板本体７の形状が変わっても、振動板本体７とエッジ８との接合部分の構造は同様であり、振動板本体７とエッジ８は熱圧着により直接接合される。

本発明の一実施形態によるスピーカの断面構造を示す図。 図１の振動板９の接合部分の拡大図。 振動板を製造する３つの工程の手順を示す図。 外磁型のスピーカの断面構造の一例を示す図。 円錐状の振動板本体の一例を示す断面図。 フラット状の振動板本体の一例を示す断面図。 円形状の振動板の上面図および断面図。 楕円形状の振動板の上面図および断面図。 四角形状の振動板の上面図および断面図。

符号の説明

１ スピーカ
２ ヨーク
３ マグネット
４ ポールプレート
５ 磁気回路
６ ボイスコイル
７ 振動板本体
８ エッジ
９ 振動板

Claims (4)

1. 磁気回路と、
   前記磁気回路の磁気ギャップ中に支持されるボイスコイルを有する振動板本体と、
   前記振動板本体の外周縁部に、接着部材を介することなく熱圧着により直接接合されるエッジと、を備え、
   前記振動板本体は、パルプと、ポリエチレン樹脂と、合成ゴムラテックスとを用いて形成され、
   前記エッジは、ポリエステル系ウレタン樹脂を用いて形成されることを特徴とするスピーカ。
2. 前記振動板本体の全質量に占める前記パルプおよび前記ポリエチレン樹脂の質量比は略等しく、かつ前記合成ゴムラテックスの質量比は前記振動板本体の全体質量の10〜20％であることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ。
3. パルプと、ポリエチレン樹脂と、合成ゴムラテックスとを用いて形成される振動板本体と、
   前記振動板本体の外周縁部に、接着部材を介することなく熱圧着により直接接合され、ポリエステル系ウレタン樹脂を用いて形成されるエッジと、を備えることを特徴とするスピーカ用振動板。
4. 叩解されたパルプと、粉末状のポリエチレン樹脂と、液体状の合成ゴムラテックスとを混合した混合物をシート状に引き延ばす工程と、
   前記シート状に引き延ばした混合物を加熱加圧してボディ成形を行い、その後に外径抜きを行って振動板本体を形成する工程と、
   ポリエステル系ウレタン樹脂を加熱加圧してボディ成形を行い、その後に内径抜きを行ってエッジを形成する工程と、
   前記振動板本体の外周縁部に、接着部材を介することなく熱圧着により前記エッジを直接接合して振動板を形成する工程と、を備えることを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法。

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