JP4123030B2 - Speaker diaphragm and speaker using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカ用振動板およびこれを用いたスピーカに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
携帯電話機用のマイクロスピーカに用いる振動板はポリエチレン等のシートを、加熱プレス成形して図5に示す形状に成形して振動板7としていた。そして、この振動板7を用いてスピーカを構成していた。
【0003】
一般にスピーカ、特にツィータ等に適用する場合も、上記同様の構成としていた。
【0004】
ここで、この振動板7に求められる物理的性質は、音速:E(ヤング率)/ρ(比重)の平方根と内部損失のバランスで方向付けされ、高音質化、低f0化(f0:最低共振周波数)を狙って設定している。
【0005】
この振動板材料として、従来はポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルイミド(PEI)等が用いられている。
【0006】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
【0007】
【特許文献1】
特開昭63−218349号公報
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
PENはヤング率が6000MPaと大きいために最低共振周波数(F0)が小さいことが求められる携帯電話用スピーカにおいては、F0を小さくするためには振動板厚さを極度に薄くする必要がある。しかしながら結晶性の高いPENでは寸法精度のバラツキが大きく、薄くすると寸法精度や諸特性が不安定になるという課題を抱えるものであった。
【0009】
PEIはヤング率が2800MPaとPENに比べると柔軟であり、F0を小さく設計しても、寸法精度を維持する厚さを確保できる。ところが内部損失(tanδ)が室温付近で0.02程度(PENは0.04程度)となり、ローリング等が起こりやすく、歪みが大きくなり、音質劣化を招くという課題を抱えるものであった。
【0010】
よって本発明は、特に小型スピーカにおいて、高音質で低F0化できる振動板の提供を目的とするものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】
本発明は、高音質で低F0化に対応した振動板材料を提供するために、以下の構成を有する。
【0012】
本発明の請求項1に記載の発明は、ヤング率が2500MPa以上で、かつ内部損失が0.03以下で、厚さが全体の60%〜90%である樹脂基材に、エラストマー層を設けて構成した材料を所要の形状に圧空成形してスピーカ用振動板を構成したものである。この構成により、高音質で、低F0化できる振動板を提供することができる。
【0013】
本発明の請求項2に記載の発明は、樹脂基材の両面にエラストマー層を設けたものである。この構成により、振動板両面にわたる効果で、低弾性率化、高内部損失化を満足できる振動板を実現することができる。
【0014】
本発明の請求項3に記載の発明は、樹脂基材がポリエーテルイミド(PEI)としたものである。この構成により、成形に適したものとするとともに、振動板の信頼性を向上させることができる。
【0015】
本発明の請求項4に記載の発明は、エラストマー層が架橋型エラストマーとしたものである。この構成により、振動板の金型離型性を向上させることができる。
【0016】
本発明の請求項5に記載の発明は、架橋型エラストマーをウレタン系エラストマーとしたものである。この構成により、振動板の低コスト化を図ることができる。
【0017】
本発明の請求項6に記載の発明は、架橋型エラストマーをシリコーン系エラストマーとしたものである。この構成により、振動板の耐熱性、温度特性の安定化を図ることができる。
【0018】
本発明の請求項7に記載の発明は、架橋型エラストマーを炭化水素系エラストマーとしたものである。この構成により振動板の内部損失を大きくすることができる。
【0019】
本発明の請求項8に記載の発明は、架橋型エラストマーをフッ素系エラストマーとしたものである。この構成により、振動板の金型離型性、耐熱性を特に向上させることができる。
【0020】
本発明の請求項9に記載の発明は、架橋型エラストマーを請求項5から請求項8に記載の2種類以上のエラストマーで構成したものである。この構成により、振動板の低弾性率化、高内部損失化を自由に設定することができる。
【0021】
本発明の請求項10に記載の発明は、2枚以上の樹脂基材に1枚以上のエラストマー層を設けて複層構成としたものである。この構成により、振動板の低弾性率化、高内部損失化をより向上させることができ、さらにその値を自由に設定することができる。
【0022】
本発明の請求項11に記載の発明は、請求項1から請求項10記載のいずれか一つのスピーカ用振動板を用いてスピーカを構成したものである。この構成により、振動板の低弾性率化、高内部損失化を図ることで、スピーカの音質、特性の良好化と低域の再生帯域拡大化、不要共振の低減化を実現することができる。さらに、スピーカの生産性を向上させることができる。
【0023】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
【0024】
(実施の形態1)
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1および請求項3から請求項8に記載の発明について説明する。
【0025】
図1は本発明の実施の形態1におけるスピーカ用振動板27を示したものである。すなわち、請求項1に記載の発明は、円板状の樹脂基材30の表面に、エラストマー層31を設けて振動板材27aを構成したものである。ここで、この樹脂基材30はヤング率が2500MPa以上で、かつ内部損失が0.03以下で、厚さが全体の60%〜90%である樹脂から構成したものである。この構成により、低弾性率化、高内部損失化を満足できる振動板を実現することができる。
【0026】
そして、この振動板材27aを図1(b)に示すように、圧空成形用金型40に沿わせて圧空成形し、図1(c)に示すようにスピーカ用振動板27を構成している。
【0027】
このように、樹脂基材30は公知のヤング率が2500MPa以上で内部損失が0.03以下の振動板材であれば使用できる。PEI、芳香族ポリイミド等の一般的にエンジニアリングプラスチックと呼ばれる樹脂の多くが挙げられるが、ヤング率が比較的低く、内部損失が小さいPEIが、エラストマー層31を設けることによって、内部損失が大きくなる点で好ましい。
【0028】
また、圧空成形によりスピーカ用振動板27を構成していることで生産効率を向上させることができる。
【0029】
次に、請求項3に記載の発明は、樹脂基材30をポリエーテルイミド(PEI)としてスピーカ用振動板27を構成したものである。この構成により、樹脂基材30であるポリエーテルイミド(PEI)の圧空成形に適した材料である特徴と、信頼性に強い物性としての効果から、スピーカ用振動板27として亀裂発生対策等の信頼性向上を実現できる。また、物性的にも非常に好ましいものである。
【0030】
次に、エラストマー層31について、その詳細を説明する。
【0031】
請求項4に記載の発明は、エラストマー層31を架橋型エラストマーとしたものである。この構成により、スピーカ用振動板27の金型離型性を向上させることができる。つまり、図1(b)の2次成型時(振動板形状への成型時)の圧空成形金型40に対する粘着性を小さくする点で架橋型エラストマーが好ましい。
【0032】
また、本発明の請求項5に記載の発明は、架橋型エラストマーをウレタン系エラストマーとしたものである。この構成により、スピーカ用振動板27の低コスト化を図ることができる。この理由として、あまりに架橋点間分子量の小さい架橋型エラストマーを使用するとドーム状にうまく成型できないという問題が発生する。そのために架橋点間分子量が比較的大きい加水分解縮合型(湿気硬化)のウレタン、加水分解縮合型のシリコーン、付加反応型のシリコーン、パーオキサイド加硫のシリコーン、加水分解縮合型の炭化水素系エラストマー(例えば、イソブチレン系、イソプレン系)を硬化させたものがより好ましい。
【0033】
請求項6に記載の発明は、架橋型エラストマーをシリコーン系エラストマーとしたものである。この構成により、スピーカ用振動板27の耐熱性、温度特性の安定化を図ることができる。
【0034】
本発明の請求項7に記載の発明は、架橋型エラストマーを炭化水素系エラストマーとしたものである。この構成により、スピーカ用振動板27の内部損失を大きくすることができる。
【0035】
本発明の請求項8に記載の発明は、架橋型エラストマーをフッ素系エラストマーとしたものである。この構成により、スピーカ用振動板27の金型離型性、耐熱性を特に向上させることができる。
【0036】
これらの中でも最も好ましい組み合わせはコスト面、内部損失の拡大、成型時の粘着性の低減を考慮して、樹脂基材30としてPEI、エラストマー層31として加水分解縮合型ウレタンの組み合わせである。さらに、コスト高になるが、耐熱性の点では樹脂基材30としてPEI、エラストマー層31としてシリコーン(硬化形態は問わない)が好ましい。
【0037】
(実施の形態2)
以下、実施の形態2を用いて、本発明の特に請求項2および請求項9に記載の発明について説明する。
【0038】
図2は本発明の実施の形態2におけるスピーカ用振動板27Aの断面図を示したものである。本発明の請求項2に記載の発明は、図2に示すように樹脂基材30の両面にエラストマー層31A、31Bを設けてスピーカ用振動板27Aを構成したものである。この構成により、スピーカ用振動板27A両面にわたる効果で、さらなる低弾性率化、高内部損失化を実現することができる。
【0039】
本発明の請求項9に記載の発明は、架橋型エラストマーを請求項5から請求項8に記載の2種類以上のエラストマーとしたものである。この構成により、スピーカ用振動板27Aの低弾性率化、高内部損失化を自由に設定することができる。
【0040】
(実施の形態3)
以下、実施の形態3を用いて、本発明の特に請求項10に記載の発明について説明する。
【0041】
図3は本発明の実施の形態3におけるスピーカ用振動板27Bの断面図を示したものである。本発明の請求項10に記載の発明は、図3に示すように2枚以上の樹脂基材30A、30Bに1枚以上のエラストマー層31C、31Dを設けて複層構成としたものである。この構成により、スピーカ用振動板27Bの低弾性率化、高内部損失化をより向上させることができ、さらにその値を自由に設定することができる。
【0042】
(実施の形態4)
以下、実施の形態4を用いて、本発明の特に請求項11に記載の発明について説明する。
【0043】
図4は本発明の実施の形態4におけるスピーカの断面図を示したものである。本発明の請求項11に記載の発明は、請求項1から請求項10記載のいずれか一つのスピーカ用振動板27、27A、27Bを用いてスピーカを構成したものである。
【0044】
図4のスピーカにおいては、着磁されたマグネット21を上部プレート22およびヨーク23により挟み込んで内磁型の磁気回路24を構成している。この磁気回路24のヨーク23に、リング状のフレーム26を結合している。このフレーム26の周縁部に、請求項1から請求項10記載のいずれか一つの円板形スピーカ用振動板27の外周部を接着している。
【0045】
そして、このスピーカ用振動板27に円筒状のボイスコイル28の上端を結合するとともに、このボイスコイル28の下部を、上記磁気回路24の磁気ギャップ25にはまり込むように結合している。
【0046】
この構成によれば、スピーカ用振動板27の低弾性率化、高内部損失化を図ることで、スピーカの音質、特性の良好化と低域の再生帯域拡大化、不要共振の低減化を実現することができる。
【0047】
次に、本発明に用いるスピーカ用振動板27の材厚について説明する。この振動板の材厚については、以下に限定されるものではないが、小型スピーカに用いるものであると、一般的に100μm以下、好ましくは50μm以下、もっとも好ましくは30μm以下である。また、薄くなり過ぎると寸法精度等の課題が発生する。
【0048】
樹脂基材30とエラストマー層31の厚さバランスは、全体の50%以上の厚さが樹脂基材30でないとスピーカの構成時、音圧を確保する場合に振動板厚さが必要以上に厚くなってしまう。95%以上になるとエラストマー層31の効果が得にくくなる。好ましくはエラストマー層31を除いた樹脂基材30厚さが全体の60%〜90%であることが良い。
【0049】
本発明のスピーカ用振動板27、27A、27Bは、図1〜図4のごとく逆皿状とすると、材質の内部損失が大きくなり、ローリングが防止され高音質化、低F0化対応可能なものとなる。また、携帯電話に代表されるマイクロスピーカや一般のスピーカに要求される性能を満足できるスピーカを提供することができる。
【0050】
【発明の効果】
以上のように本発明のスピーカ用振動板は、厚さが全体の60%〜90%である樹脂基材の両面または片面にエラストマー層を設けた複層構造を有する材料を圧空成形して構成したものである。さらに、このスピーカ用振動板を使用してスピーカを構成している。
【0051】
これらの構成とすることで、広周波数特性化や音質の良好化を実現することができる。よって、携帯電話に代表されるマイクロスピーカや一般のスピーカに要求される性能を満足できる優れたスピーカを提供することができ、その工業的価値は非常に大なるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)〜(c)はそれぞれ本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の生産工程を示す断面図
【図2】 本発明の他の実施の形態におけるスピーカ用振動板の断面図
【図3】 本発明のさらに他の実施の形態におけるスピーカ用振動板の断面図
【図4】 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図5】 従来のスピーカ用振動板の断面図
【符号の説明】
21 マグネット
22 上部プレート
23 ヨーク
24 磁気回路
25 磁気ギャップ
26 フレーム
27 スピーカ用振動板
27a 振動板材
27A スピーカ用振動板
27B スピーカ用振動板
28 ボイスコイル
30 樹脂基材
30A 樹脂基材
30B 樹脂基材
31 エラストマー層
31A エラストマー層
31B エラストマー層
31C エラストマー層
31D エラストマー層
40 圧空成形用金型[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a speaker diaphragm and a speaker using the same.
[0002]
[Prior art]
The diaphragm used for the microspeaker for the cellular phone is formed as a
[0003]
In general, when applied to a speaker, particularly a tweeter, the same configuration as described above is used.
[0004]
Here, the physical properties required for the
[0005]
Conventionally, polyethylene naphthalate (PEN), polyetherimide (PEI), or the like is used as the diaphragm material.
[0006]
As prior art document information related to the invention of this application, for example, Patent Document 1 is known.
[0007]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 63-218349
[Problems to be solved by the invention]
Since PEN has a large Young's modulus of 6000 MPa, a cellular phone speaker that is required to have a low minimum resonance frequency (F0) needs to be extremely thin in order to reduce F0. However, PEN with high crystallinity has a large variation in dimensional accuracy, and there is a problem that dimensional accuracy and various characteristics become unstable when the thickness is reduced.
[0009]
PEI has a Young's modulus of 2800 MPa, which is more flexible than PEN, and even if F0 is designed to be small, a thickness that maintains dimensional accuracy can be secured. However, the internal loss (tan δ) is about 0.02 near room temperature (PEN is about 0.04), and rolling and the like are likely to occur, distortion is increased, and the sound quality is deteriorated.
[0010]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a diaphragm capable of achieving high sound quality and low F0, particularly in a small speaker.
[0011]
[Means for Solving the Problems]
The present invention has the following configuration in order to provide a diaphragm material that has high sound quality and supports low F0.
[0012]
According to the first aspect of the present invention, an elastomer layer is provided on a resin substrate having a Young's modulus of 2500 MPa or more, an internal loss of 0.03 or less , and a thickness of 60% to 90% of the whole. The loudspeaker diaphragm is formed by pressure forming the material thus formed into a required shape. With this configuration, it is possible to provide a diaphragm with high sound quality and low F0.
[0013]
According to the second aspect of the present invention, an elastomer layer is provided on both surfaces of a resin base material. With this configuration, it is possible to realize a diaphragm that can satisfy both a low elastic modulus and a high internal loss due to the effects on both sides of the diaphragm.
[0014]
In the invention according to claim 3 of the present invention, the resin base material is polyetherimide (PEI). With this configuration, it is possible to improve the reliability of the diaphragm while making it suitable for molding.
[0015]
According to a fourth aspect of the present invention, the elastomer layer is a cross-linked elastomer. With this configuration, the mold releasability of the diaphragm can be improved.
[0016]
In the invention according to claim 5 of the present invention, the cross-linked elastomer is a urethane-based elastomer. With this configuration, the cost of the diaphragm can be reduced.
[0017]
The invention according to claim 6 of the present invention is a silicone elastomer as the cross-linkable elastomer. With this configuration, the heat resistance and temperature characteristics of the diaphragm can be stabilized.
[0018]
The invention according to
[0019]
The invention according to claim 8 of the present invention is such that the cross-linkable elastomer is a fluorine-based elastomer. With this configuration, the mold releasability and heat resistance of the diaphragm can be particularly improved.
[0020]
According to a ninth aspect of the present invention, the cross-linked elastomer is composed of two or more types of elastomers according to the fifth to eighth aspects. With this configuration, it is possible to freely set a low elastic modulus and a high internal loss of the diaphragm.
[0021]
The invention according to claim 10 of the present invention is a multilayer structure in which one or more elastomer layers are provided on two or more resin substrates. With this configuration, it is possible to further improve the low elastic modulus and high internal loss of the diaphragm, and further freely set the values.
[0022]
According to an eleventh aspect of the present invention, a speaker is configured using the speaker diaphragm according to any one of the first to tenth aspects. With this configuration, by reducing the elastic modulus and the high internal loss of the diaphragm, it is possible to improve the sound quality and characteristics of the speaker, expand the low-frequency reproduction band, and reduce unnecessary resonance. Furthermore, the productivity of the speaker can be improved.
[0023]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0024]
(Embodiment 1)
Hereinafter, the first and third aspects of the present invention will be described with reference to the first embodiment.
[0025]
FIG. 1 shows a
[0026]
And this
[0027]
Thus, the
[0028]
Moreover, the production efficiency can be improved by configuring the
[0029]
Next, the invention described in claim 3 is configured such that the
[0030]
Next, the details of the
[0031]
In the invention according to claim 4, the
[0032]
In the invention according to claim 5 of the present invention, the crosslinked elastomer is a urethane elastomer. With this configuration, the cost of the
[0033]
The invention described in claim 6 is a silicone elastomer as the cross-linked elastomer. With this configuration, the heat resistance and temperature characteristics of the
[0034]
The invention according to
[0035]
The invention according to claim 8 of the present invention is such that the cross-linkable elastomer is a fluorine-based elastomer. With this configuration, the mold releasability and heat resistance of the
[0036]
Among these, the most preferable combination is a combination of PEI as the
[0037]
(Embodiment 2)
In the following, the second aspect of the present invention, in particular, the second and ninth aspects of the present invention will be described.
[0038]
FIG. 2 shows a cross-sectional view of
[0039]
According to a ninth aspect of the present invention, the cross-linked elastomer is two or more types of elastomers according to the fifth to eighth aspects. With this configuration, it is possible to freely set the low elastic modulus and high internal loss of the
[0040]
(Embodiment 3)
Hereinafter, the invention according to the tenth aspect of the present invention will be described with reference to the third embodiment.
[0041]
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the speaker diaphragm 27B according to Embodiment 3 of the present invention. In the invention according to claim 10 of the present invention, as shown in FIG. 3, two or more
[0042]
(Embodiment 4)
Hereinafter, the fourth aspect of the present invention will be described with reference to the eleventh aspect of the present invention.
[0043]
FIG. 4 shows a cross-sectional view of the loudspeaker according to Embodiment 4 of the present invention. According to an eleventh aspect of the present invention, a speaker is configured using any one of the
[0044]
In the loudspeaker of FIG. 4, a
[0045]
The upper end of the
[0046]
According to this configuration, the
[0047]
Next, the material thickness of the
[0048]
The thickness balance between the
[0049]
When the
[0050]
【The invention's effect】
As described above, the speaker diaphragm of the present invention is formed by pressure-compressing a material having a multilayer structure in which an elastomer layer is provided on both sides or one side of a resin base having a thickness of 60% to 90%. It is a thing. Furthermore, a speaker is configured using this speaker diaphragm.
[0051]
With these configurations, it is possible to realize wide frequency characteristics and good sound quality. Therefore, it is possible to provide an excellent speaker that can satisfy the performance required for a micro speaker typified by a cellular phone or a general speaker, and its industrial value is very large.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C are cross-sectional views showing a production process of a speaker diaphragm according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 are diagrams of speaker diaphragms according to another embodiment of the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of a speaker diaphragm according to still another embodiment of the present invention. FIG. 4 is a cross-sectional view of a speaker according to an embodiment of the present invention. Sectional view [Explanation of symbols]
21
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