JP4273994B2 - スピーカ用振動板の製造方法およびこの製造方法を用いたスピーカ用振動板 - Google Patents

Description

本発明は、各種音響機器に使用されるスピーカ用振動板の製造方法およびこの製造方法を用いて製造したスピーカ用振動板に関するものである。

以下、従来のスピーカ用振動板について説明する。

従来のスピーカ用振動板の成形方法としては、例えば、プレス成形する方法が用いられていた。図４は、従来のスピーカ用振動板の製造方法を示す断面図であり、これを用いてプレス成形による振動板の成形方法を説明する。

図４において、まず、スピーカ用振動板を製造するために、ポリエーテルイミドフィルム、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンナフタレート等のロール状のフィルム材料１を、ステージ２の上でシート状に伸ばす。次にフィルム材料１は、ステージ２に隣接する金型３の下型３ａに送りローラ７により送られる。このとき、金型３の下型３ａは、温度調整器５により加熱されており、フィルム材料１は、この加熱された金型３の下型３ａと接触して加熱される。その後、温度調整器６により加熱された金型３の上型３ｂにより、フィルム材料１をプレスして、所望の型通りに成形する。さらに、フィルム材料１は、送りローラ７により、抜き金型４の下型４ａに送られ、抜き金型４の上型４ｂの下降により、フィルム材料１の不必要な部分を切断除去し、スピーカ用振動板を得ていた。

なお、本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。
実開平１−６５５８７号公報

上記従来のスピーカ用振動板の製造方法では、音響特性の良いスピーカ用振動板を得ることができないという問題点があった。すなわち、従来の方法は、フィルム材料１の内部まで十分に加熱するものではなかった。このため、成形後のフィルム材料１には内部応力が残存し、フィルム材料１はシート状に戻ろうとするベクトルが発生する（これをスプリングバック現象という）。

上述のように上型３ｂにより上から下にプレス成形した場合、フィルム材料１には下から上に戻ろうとするベクトルが発生する。そもそも、スピーカ用振動板はボイスコイルにより上下方向に振動する。ボイスコイルによる振動のベクトルは、スピーカ用振動板が上方向へ振動する場合にはスプリングバックによるベクトルと合成され、下方向へ振動する場合にはスプリングバックによるベクトルと相反する。この結果として、スピーカ用振動板の振動に歪が生じ、音響特性が悪化する。

そこで、本発明は、歪が少なく音響特性の良いスピーカの振動板を得ることを目的とするものである。

上記従来の課題を解決するために、本発明は、特に、加熱手段は結晶性熱可塑フィルムを結晶性高分子の融点近傍まで加熱し、結晶性高分子の結晶部分の分子間結合を緩めて非晶部分の分子運動が活発になるゲル状態を形成し、この加熱状態で成形手段により所定形状に成形し、成形後温度を低下させて所定形状で各高分子を結合させることでフィルム材料内部の残留応力を少なくして、スプリングバック現象を防止し、低歪化するものである。

本発明のスピーカ用振動板の製造方法の効果は、音響特性の良いスピーカの振動板を得ることができることである。すなわち、フィルム材料として熱可塑性フィルムを用い、これを成形前に融点近傍まで加熱して熱可塑性フィルムをゲル状にする。これにより、結晶性高分子の結合が解けて非晶部分の分子運動が活発になり、この加熱状態のまま成形し、成形後温度が低下すると所定の形状で各高分子が結合する。このためフィルム材料内部の残留応力は少なくなる。このため、本発明のスピーカ用振動板はスプリングバック現象が発生しにくい。この結果として、低歪化が可能になり音響特性の良いスピーカ用振動板を得ることができる。

（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から請求項８に記載の発明について、図面を参照しながら説明する。なお、従来の図４と同一部分には同一符号を付し、特徴点がより明確となるように説明する。

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の製造方法を示す断面図である。

まず、材料としてフィルム材料１ａはジカルボン酸と脂肪族ジオール、または脂肪族グリコールを縮重合して得られたものを主成分とする結晶性熱可塑フィルムを用いた。この場合、結晶性とは、高分子化合物が規則正しく配列する状態をいう。これに対し、高分子化合物が、糸球状になったり、からまったりして存在する状態を無定形または非晶性という。このようにフィルム材料として用いられる樹脂には、分子配列の上から結晶性と非晶性に分けられるが、実際にはすべての部分が結晶性の樹脂は存在せず、結晶性といっても、結晶部分と非晶部分が混在したものである。

さらに、これら結晶性高分子、非晶性高分子ともガラス転移点（Ｔｇ）と呼ばれる温度を境に、非晶部分の分子運動が活発になるのでそれに応じて剛性が低下していく。

本実施の形態１で用いる結晶性高分子の場合は、融点以下では結晶部分が存在し、分子を固定する作用を示すので、温度上昇に伴う剛性の低下は非晶性高分子に比べて小さい。このため、耐熱性が要求される自動車搭載用のスピーカ用振動板として好ましい。なお、融点を超えると結晶も消失し流動を始める。

なお、ジカルボン酸と脂肪族ジオール、または脂肪族グリコールを縮重合して得られたものを主成分とする結晶性熱可塑フィルムは廉価であり、低コストでフィルム材料１ａを形成できる。なお、その材厚は、１０μｍ以上で、かつ２００μｍ以下とした（具体的材料については後述する）。

次に、本実施の形態１のスピーカ用振動板の製造方法を説明する。例えば、成形手段にプレス成形を用いる場合、まずフィルム材料１ａを、ステージ２の上でシート状に伸ばす。次にフィルム材料１ａは、セラミックヒータ等の遠赤外線を使用するヒータ（加熱手段の一例）８により、シート状からゲル状になるまで加熱される。なお、本実施の形態１において、結晶性熱可塑フィルムがゲル状態になるとは、具体的には、４℃／ｍｉｎの昇温速度で、引張モード、変形は±０．１％での粘弾性温度分散測定でＥ’（貯蔵弾性率）が１０Ｅ８Ｐａ以下の状態を指す。

このとき加熱温度は、温度調整器９により、使用される結晶性熱可塑フィルムの融点を中心として、±５０℃の範囲に設定され、この状態でステージ２に隣接する金型３の下型３ａに送りローラ７により送られる。このとき、金型３の下型３ａは、温度調整器５により加熱されており、フィルム材料１ａは、この加熱された金型３の下型３ａと接触して加熱される。その後、温度調整器６により加熱された金型３の上型３ｂにより、フィルム材料１ａをプレスして、所望の型通りに成形する。さらに、フィルム材料１ａは、送りローラ７により、抜き金型４の下型４ａに送られ、抜き金型４の上型４ｂが、フィルム材料１ａをプレスして不必要な部分を取り除き、スピーカ用振動板を得る。なお、成形手段としては、このプレス成形によるもののほかに、圧空成形、あるいは真空成形で成形してもよい。

以上のような構成により、音響特性の良いスピーカの振動板を得ることができる。すなわち、フィルム材料１ａとして熱可塑性フィルムを用い、これを成形前に融点近傍まで加熱する。これにより、結晶性熱可塑フィルムは、結晶性高分子の結合が緩まり非晶部分の分子運動が活発なゲル状態となる。この加熱状態のまま成形し、成形後温度が低下すると所定の形状で各高分子が結合する。このためフィルム材料１ａ内部の残留応力は少なくなり、この応力に起因するスプリングバック現象が発生しにくい。

つまり、上型３ｂにより上から下にプレス成形した場合であっても、フィルム材料１ａには下から上に戻ろうとするベクトルが発生しにくい。スピーカ用振動板はボイスコイルにより上下方向に振動するが、上方向へ振動する場合にも下方向へ振動する場合にもスプリングバックによるベクトルの影響を受けず歪が生じにくい。この結果として、低歪化が可能になり音響特性の良いスピーカ用振動板を得ることができる。

また、ヒータ８に、セラミックヒータ等の遠赤外線ヒータを用いることにより、音響特性の良いスピーカ用振動板を得ることができる。すなわち、炭素、水素を多く含む材料の加熱を、短時間でより効率的に実施することができ、フィルム材料１ａの成形前に融点近傍まで加熱して熱可塑性フィルムをシート状からゲル状にすることができる。この遠赤外線ヒータ８による加熱は、フィルム材料１ａの厚み方向の内部付近まで十分加熱でき、かつ、冷めにくい。さらに、ヒータ８による加熱のほかに、成形時においても温度調整器５によって加熱されているので、よりいっそう冷めにくい。この結果として、成形後のフィルム材料１ａの内部でも残留応力が少なくなり、低歪化が可能になるため音響特性の良いスピーカ用振動板を得ることができる。

さらに、フィルム材料１ａの具体的な材料としては、ポリエチレンテレフタレート（以下、ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（以下、ＰＢＴ）、ＰＥＴとＰＢＴの両方あるいは、一方を含む混合物、ポリエチレンナフタレート（以下、ＰＥＮ）等が挙げられる。すなわち、これらの材料は、コスト、耐熱信頼性の点で好ましい。つまり、結晶性熱可塑フィルムでありながらＴｇ（ガラス転移温度）が５０℃以上あるとともに、融点も２３０〜２７０℃程度で、この工法に適しており、自動車への搭載に必要な１１０℃耐熱を満たす。また、ＰＢＴ／ＰＥＴ混合物（一般にＢ−ＰＥＴと言われる）、ＰＥＮは内部損失が高く良好な音響特性を示す点で好ましい。特に、Ｂ−ＰＥＴは低コストで生産することができる。フィルム材料１ａがＰＥＮであることを特徴とするものは、剛性が高く、かつ、内部損失の高い廉価フィルムで、広帯域で、かつ、安定した特性を満足させる。

なお、本実施の形態１では、フィルム材料１ａの材厚を、１０μｍ以上で、かつ、２００μｍ以下としたが、１０μｍ以上としたのは、これ以下になると破れやすいからである。また、２００μｍ以下としたのはこれ以上であればインジェクション成形方法でペレットから成型する方が、内部の残留応力の少ない振動板を提供できるからである。しかし、インジェクション成形方法では、小型化した複雑な形状のスピーカ用振動板を製造することが難しく、携帯電話用のレシーバやマイクロスピーカに用いる小型の振動板の製造方法としては不向きである。

このため、プレス成形や圧空成形、真空成形などを用いた方が好ましい。ここで圧空成形とは、空気圧等を用いてフィルム材料１ａに圧力をかけて金型３の上型３ｂないし下型３ａのいずれか一方に押し付ける方法をいう。また、真空成形とは、金型３の上型３ｂおよび下型３ａ間を閉じた場合にこれを真空状態に近づけることにより、フィルム材料１ａを金型３の上型３ｂないし下型３ａのいずれか一方に引き込んで成形する方法をいう。これらの成形方法を用いると、以下、実施の形態２に説明するような複雑な形状の小型スピーカ用振動板であっても、フィルム材料内部の残留応力が少なく、音響特性の良いスピーカ用振動板を成形することができる。

（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９から請求項１３に記載の発明について説明する。

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の断面図である。なお、フィルム材料１ａには実施の形態１と同様の材料を使用し、同様の構成のものには説明を簡略化した。

図２において、振動板１０は、絞りが深くて垂直に近い立ち上がり部を有するツィータに用いるものである。すなわち、平面状のシート状フィルム１ａからは、絞りが深すぎて、成形しづらい。

以上のような複雑な形状のスピーカ用振動板の場合においても、本発明の製造方法であれば、音響特性の良いスピーカの振動板を得ることができる。以上のような構成により、音響特性の良いスピーカの振動板を得ることができる。すなわち、フィルム材料１ａとして熱可塑性フィルムを用い、これを成形前に融点近傍まで加熱する。これにより、結晶性熱可塑フィルムは、結晶性高分子の結合が緩まり非晶部分の分子運動が活発なゲル状態となる。この加熱状態のまま成形し、成形後温度が低下すると所定の形状で各高分子が再結合する。このためフィルム材料内部の残留応力は少なくなり、この応力に起因するスプリングバック現象が発生しにくい。

例えば、上から下にプレス成形した場合であっても、フィルム材料１ａには下から上に戻ろうとするベクトルが発生しにくい。スピーカ用振動板はボイスコイルにより上下方向に振動するが、上方向へ振動する場合にも下方向へ振動する場合にもスプリングバックによるベクトルの影響を受けず歪が生じにくい。この結果として、低歪化が可能になり音響特性の良いスピーカ用振動板を得ることができる。なお、本実施の形態２においても、結晶性熱可塑フィルムがゲル状態になるとは、具体的には実施の形態１に記載した状態を指す。

さらに、成形手段として圧空成形や真空成形等の成形方法を用いると、振動板１０の中心部である垂直に近い立ち上がり部が、成形時に引き伸ばされることにより発生していた材料の薄膜化を防ぐことができる。これにより、高音域再生に必要な部位の形状剛性を損なうことなく、再生帯域の縮小化を防止することができる。この結果として、音響特性の良いスピーカ用振動板を得ることができる。

なお、この振動板１０は、１０５℃の雰囲気中に２４０時間放置する信頼性試験において、全く変形が発生せず、成形時の残留応力が残っていないことが立証され、耐熱信頼性が裏付けられている。

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の斜視図である。

図３において、振動板１１Ａは、外周がスポーツ施設のトラック形状をしており、そのトラック形状の内部に、凹形状の振動板凹部１１ａと凸形状の振動板凸部１１ｂ間に平面形状の振動板平面部１１ｃを設けた小トラック形状の内周部を有し、形状剛性の向上した主に携帯電話等に使用される小型スリムタイプのスピーカ用振動板である。この振動板１１Ａは、その内周部が、平面と凸凹形状を有する複雑な形状で、しかも、外周がトラック型であるため成形歪、すなわち残留応力が発生しやすい構造が特徴である。

以上のような複雑な形状のスピーカ用振動板の場合においても、本発明の製造方法であれば、音響特性の良いスピーカの振動板を得ることができる。すなわち、フィルム材料１ａとして熱可塑性フィルムを用い、これを成形前に融点近傍まで加熱する。これにより、結晶性熱可塑フィルムは、結晶性高分子の結合が緩まり非晶部分の分子運動が活発なゲル状態になる。この加熱状態のまま成形し、成形後温度が低下すると所定の形状で各高分子が再結合する。このためフィルム材料内部の残留応力は少なくなり、この応力に起因するスプリングバック現象が発生しにくい。

なお、振動板１１Ａの直径が、１０ｍｍ以下の円形状であるもの、振動板の短径が、２０ｍｍ以下の楕円形状であるもの、振動板１１Ａの短径が、２０ｍｍ以下のトラック形状であることを特徴とするスピーカ用振動板１１Ａについても、同様の効果が得られる。なお、本発明の製造方法で生産した振動板を用いることにより、音響特性の良い複雑な形状のスピーカ用振動板が提供でき、再生周波数帯域は７０ｋＨｚまで拡大し、特にツィータとしての性能を高める効果がある。

本発明のスピーカ用振動板の製造方法により、音響特性の良いスピーカの振動板を得ることができる。すなわち、フィルム材料として熱可塑性フィルムを用い、これを成形前に融点近傍まで加熱して熱可塑性フィルムをシート状からゲル状にすることにより、成形後のフィルム材料内部の残留応力が少なくなる。この結果として、低歪化が可能になり音響特性の良いスピーカ用振動板を得ることができるという効果を有し、各種音響機器に使用されるスピーカ用振動板として有用である。

本発明の実施の形態１におけるスピーカ用振動板の製造方法を示す断面図 本発明の実施の形態２におけるスピーカ用振動板の断面図 本発明の実施の形態３におけるスピーカ用振動板の斜視図 従来のスピーカ用振動板の製造方法を示す断面図

符号の説明

１ａ フィルム材料
２ ステージ
３ 成形金型
３ａ 成形金型下型
３ｂ 成形金型上型
４ 抜き金型
４ａ 抜き金型下型
４ｂ 抜き金型上型
５ 温度調整器
７ 送りローラ
８ ヒータ
９ 温度調整器
１０ 振動板

Claims (13)

1. 非晶部分を有する結晶性高分子によりシート状の結晶性熱可塑フィルムを形成し、次にこの結晶性熱可塑フィルムを加熱手段により加熱し、その後前記結晶性熱可塑フィルムを成形手段により所定の形状に成形してスピーカ用振動板を得るスピーカ用振動板の製造方法であって、前記加熱手段により前記結晶性熱可塑フィルムを前記結晶性高分子の融点近傍まで加熱し、前記結晶性高分子の結晶部分の分子間結合を緩めて前記非晶部分の分子運動が活発になるゲル状態を形成し、この加熱状態で前記成形手段により所定形状に成形し、成形後温度を低下させて前記所定形状で各高分子を結合させることでフィルム材料内部の残留応力を少なくして、スプリングバック現象を防止し、低歪化したスピーカ用振動板の製造方法。
2. 結晶性熱可塑フィルムはジカルボン酸と脂肪族ジオールを縮重合して得られたものを主成分とする請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
3. 加熱手段は遠赤外線ヒータである請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
4. 結晶性熱可塑フィルムはポリブチレンテレフタレートである請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
5. 結晶性熱可塑フィルムはポリブチレンテレフタレート混合物である請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
6. 結晶性熱可塑フィルムはポリエチレンナフタレートである請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
7. 成形手段は圧空成形である請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
8. 成形手段は真空成形である請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
9. 非晶部分を有する結晶性高分子によりシート状の結晶性熱可塑フィルムを形成し、次にこの結晶性熱可塑フィルムを加熱手段により加熱し、その後前記結晶性熱可塑フィルムを成形手段により所定の形状に成形してスピーカ用振動板を得るスピーカ用振動板の製造方法で製造したスピーカ用振動板であって、前記加熱手段により前記結晶性熱可塑フィルムを前記結晶性高分子の融点近傍まで加熱し、前記結晶性高分子の結晶部分の分子間結合を緩めて前記非晶部分の分子運動が活発になるゲル状態を形成し、この加熱状態で前記成形手段により所定形状に成形し、成形後温度を低下させて前記所定形状で各高分子を結合させることでフィルム材料の表裏面において残留応力の差が実質的にない状態として、スプリングバック現象を防止し、低歪化したスピーカ用振動板。
10. 結晶性熱可塑フィルムはジカルボン酸と脂肪族ジオールを縮重合して得られたものを主成分とする請求項９に記載のスピーカ用振動板。
11. 結晶性熱可塑フィルムはポリブチレンテレフタレートである請求項９に記載のスピーカ用振動板。
12. 結晶性熱可塑フィルムはポリブチレンテレフタレート混合物である請求項９に記載のスピーカ用振動板。
13. 結晶性熱可塑フィルムはポリエチレンナフタレートである請求項９に記載のスピーカ用振動板。

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