JP5333484B2 - スピーカ用フレームとこれを用いたスピーカならびに電子機器および移動装置 - Google Patents

Description

本発明はスピーカ用フレームとこれを用いたスピーカならびに電子機器および移動装置に関するものである。

スピーカ用フレームには振動板の振動を磁気回路に伝達しないため、あるいは共振しにくいために、高剛性、制振効果、高内部損失が求められており、従来では主に鉄板、アルミダイキャスト、樹脂が使用されてきた。

しかし、鉄板は磁気漏洩が大きく外観的にも高級観に欠けるという課題があり、アルミダイキャストでは磁気漏洩や外観品位に優れ、高剛性であるが非常に高価になるという欠点を有する。そこで、最近ではこの問題点を解決するために、熱可塑性の合成樹脂を射出成形によりスピーカ用フレームの形状に成形して使用することが多くなってきている。特に、樹脂フレームの場合は形状の自由度が大きく、最近、要求されている軽量化にも適している。

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。

特開２００３−３７８９１号公報

従来の樹脂製のスピーカ用フレームは軽量化は可能であるが、母材樹脂だけでは剛性が低いために、ガラス繊維やマイカなどの無機フィラーを添加している。特に、軽量化、成形性、音響性能から比重が小さく内部損失の大きいポリプロピレンが使用されているが、音響性能を満足させるためには重量比３０％以上の無機フィラーの添加が必要である。しかし、無機フィラーを添加すると剛性は上がるが、比重も大きくなるためフレームの重量が重くなる。また、内部損失が小さくなるため不要な振動を吸収する効果が減少する。

そこで、本発明は軽量、高剛性、高内部損失を実現するスピーカ用フレームを提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、樹脂と竹繊維とを含むスピーカ用フレームであって、前記竹繊維は繊維長が０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下で、前記樹脂への混入比率を１５重量％以上７０重量％以下とするとともに、平均繊維径が１０μｍ以下でありかつ部分的にミクロフィブリル状態まで微細化されたものである。

この構成により、竹繊維を使用することで従来の樹脂フレームより、軽量となり、十分な剛性を保ちつつ、内部損失が大きくなる。従って、共振が低減され音圧−周波数特性が平坦になり、かつ歪が低減される。また、竹繊維の一部にミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を含むことで、さらに高強度で剛性が大きいスピーカ用フレームを得ることができる。

本発明の一実施の形態におけるスピーカ用フレームの断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態における電子機器の外観図 本発明の一実施の形態における移動装置の断面図

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。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。図１は、本発明の一実施の形態のスピーカ用フレームの断面図を示したものである。

フレーム１は樹脂１Ａと竹繊維１Ｂに部分的にミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維１Ｃを混入した材料を射出成形して構成している。ここで、竹繊維は樹脂単体より剛性向上の機能を果たし、さらにミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を含むことで、さらに剛性が向上する。また、無機質フィラーに比べると軽量で大きな内部損失を有することができる。

なお、本発明のスピーカ用フレームには樹脂１Ａにオレフィン系樹脂を使用している。オレフィン系樹脂を使用することにより、成形性を良好化することができ、特に、ポリプロピレンを使用すると内部損失が大きいフレームを得ることができる。

また、エンジニアリングプラスチックを使用することで耐熱性の向上したスピーカ用フレームを得ることができる。また、生分解性プラスチックを使用することで、廃棄の際に余分な二酸化炭素の排出を避けることが可能で環境に優しい高性能なスピーカ用フレームを提供することができる。またポリ乳酸は他の生分解性プラスチックに比べて透明性、剛性が優れており、竹繊維の外観色を損ねず高剛性で環境に優しいスピーカ用フレームが可能となる。

今回は、このうち樹脂１Ａは、ポリプロピレンを使用した場合の実施例について説明する。ポリプロピレンに竹繊維および竹繊維と強化材を混練してペレットを作製し、このペレットを射出成形にて厚さ０．３ｍｍのプレートを成形した。そして、比重を測定した後、その一部である３２ｍｍ×５ｍｍの大きさの試料を抽出して弾性率、内部損失を測定し、従来の強化材を混入した樹脂の特性と比較すると次表１の結果を得た。

当該表１から明らかなように本発明によるフレーム材料は比重が小さく、従来の強化材入り樹脂フレームと比較して高弾性率、高内部損失を有し、物性上、きわめて有効なスピーカ用フレームが得られることがわかる。

ここで、竹繊維は、内部損失が大きいため不要な振動を吸収する効果が大きく、また樹脂単体より弾性率を向上させることができる。さらに、部分的にミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を使用することで繊維同士の絡み合いが強まり、さらに高強度で剛性の高いスピーカ用フレームを得ることができる。

なお、ここで使用する竹繊維は繊維長が０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下であることが望ましい。竹繊維が３ｍｍより長くなると樹脂との混練時に分散不良が生じたり、長繊維同士の二次凝集のために成形品の外観不良が生じる。一方、竹繊維が０．２ｍｍより短くなると十分な強度を得ることができず、竹繊維の効果が得られない。

また、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維は繊維径が１０μｍより大きいと繊維同士の絡みが強くなく、繊維自体も一般にアスペクト比（繊維長／繊維径）が大きいほど弾性率が高くなる。

さらに、竹繊維に竹粉を使用することで竹繊維が６０重量％以上混入することが可能となる。また竹粉の方が繊維より分散性に優れているため７０重量％までの竹繊維を均一に分散することが可能となり高濃度に竹繊維が均一分散された外観の優れたスピーカ用フレームを得ることができる。

さらにまた、竹繊維の混入比率は１５重量％以上７０重量％以下が望ましいが竹粉を使用しない場合は１５重量％以上６０重量％以下が望ましい。この構成により、樹脂と混練したときの効果を効率よく引出し、かつ生産性と品質を向上させることができる。

これは竹繊維が１５重量％より少ないと竹繊維の特長である高弾性、高強度が発揮できず、また７０重量％より多いと均一分散が困難であり、また流動性も低下するために成形が困難となり、生産性が低下し、形状の自由度が小さくなる。

さらに、フレームの弾性率を上げる場合には、強化材としてガラス繊維、マイカのいずれかあるいは、これらを組み合わせたものを混入して構成することもできる。

この場合、スピーカ用フレームに十分な弾性率を得るためには強化材を１０重量％以上混入するのが望ましい。また、強化材の混入比率が増えると弾性率が向上するものの、比重が大きくなるとともに内部損失が減少するため、２５重量％以下が望ましい。

また、強化材は上記の他に、タルク、グラファイト、ガラスフレークなどのいわゆる無機フィラーやアラミド繊維、炭素繊維のような有機繊維を混入することもできる。また、アラミド繊維はミクロフィブリル状態まで微細にしたアラミド繊維を使用すると繊維同士の絡み合いが向上し、より高強度で高剛性なスピーカ用フレームを得ることができる。

そして、相溶化剤として加水分解性長鎖アルキルシランを混入することでオレフィン系樹脂と竹繊維をより強固に結着させることができる。特にアルキル基の炭素数が６以上の場合には炭素鎖が長いためにオレフィン系樹脂と竹繊維を特に強固に結着させるのに効果的であり、竹繊維の特性を活かした軽量で高剛性なスピーカ用フレームを得ることができる。なお、ここで使用する加水分解性長鎖アルキルシランはヘキシトリメトキシシランまたは、デシルトリメトキシシランがより有効的であるが、シランカップリング剤や酸変性ポリプロピレン樹脂を使用することもできる。

以上のように本発明は、樹脂とセルロース繊維を含むスピーカ用フレームであって、前記セルロース繊維は竹繊維で構成することにより、低比重、高弾性率、高内部損失を有し、高品位で生産性に優れたスピーカ用フレームを得ることができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明について説明する。図２は、本発明の一実施の形態のスピーカ１０の断面図を示したものである。

図２に示すように、着磁されたマグネット２を上部プレート３およびヨーク４により挟み込んで内磁型の磁気回路５を構成している。この磁気回路５のヨーク４に請求項１から請求項１４記載のいずれか１つのフレーム１を結合している。このフレーム１の周縁部に、振動板７の外周をエッジ９を介して接着している。そして、この振動板７の中心部にボイスコイル８の一端を結合するとともに、反対の一端を上記磁気回路５の磁気ギャップ６にはまり込むように結合して構成している。以上は、内磁型の磁気回路５を有するスピーカについて説明したが、これに限定されず、外磁型の磁気回路を有するスピーカに適用しても良い。

この構成により、実施の形態１において説明したように、低比重、高弾性率、高内部損失を有したスピーカ用フレームを使用することで外観の優れた、生産性の高い軽量スピーカを実現することができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明について説明する。図３は、本発明の一実施の形態の電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステムの外観図を示したものである。

スピーカ１０は、エンクロジャー１１に組込まれてスピーカシステム２１が構成されている。アンプ１２はスピーカシステム２１に入力する電気信号の増幅回路を含む。プレーヤ等の操作部１３はアンプ１２に入力されるソースを出力する。電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステム１４は、このようにアンプ１２、操作部１３、スピーカシステム２１を有する。アンプ１２、操作部１３、エンクロジャー１１は、ミニコンポシステム１４の本体部である。すなわちスピーカ１０は、ミニコンポシステム１４の本体部に装着されている。またスピーカ１０のボイスコイルは、本体部のアンプ１２から給電されて振動板から音を発する。この構成により、従来では実現できなかった精度の高い特性づくり、音づくり、デザインを可能としたミニコンポシステム１４が得られる。

なおスピーカ１０の機器への応用として、オーディオ用のミニコンポシステム１４について説明したが、これに限定されない。持運び可能なポータブル用の機器等への応用も可能である。さらに、液晶テレビやプラズマディスプレイテレビ等の映像機器、携帯電話等の情報通信機器、コンピュータ関連機器等の電子機器に広く応用、展開が可能である。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明について説明する。図４は、本発明の一実施の形態の移動装置である自動車１５の断面図を示したものである。

図４に示すように、本発明のスピーカ１０をリアトレイやフロントパネルに組込んで、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用して自動車１５を構成したものである。この構成とすることにより、スピーカ１０の特長を活かした精度の高い特性づくり、音づくり、デザインを図ることで、このスピーカ１０を搭載した自動車等の移動装置の外観品位の向上や特性および音質を向上させることができる。

本発明にかかるスピーカ用フレームおよびスピーカならびに電子機器および移動装置は、精度の高い特性づくり、音づくりが必要な映像音響機器や情報通信機器等の電子機器、さらには自動車等の装置に適用できる。

１ フレーム
１Ａ 樹脂
１Ｂ 竹繊維
１Ｃ ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維
２ マグネット
３ 上部プレート
４ ヨーク
５ 磁気回路
６ 磁気ギャップ
７ 振動板
８ ボイスコイル
９ エッジ
１０ スピーカ
１１ エンクロジャー
１２ アンプ
１３ 操作部
１４ ミニコンポシステム
１５ 自動車
２１ スピーカシステム

Claims (18)

1. 樹脂と竹繊維とを含むスピーカ用フレームであって、前記竹繊維は繊維長が０．２ｍｍ以上３ｍｍ以下で、前記樹脂への混入比率を１５重量％以上７０重量％以下とするとともに、平均繊維径が１０μｍ以下でありかつ部分的にミクロフィブリル状態まで微細化されたスピーカ用フレーム。
2. 射出成形により形成された請求項１記載のスピーカ用フレーム。
3. 樹脂は、結晶性または非晶性のオレフィン樹脂とした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
4. 樹脂は、ポリプロピレンとした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
5. 樹脂はエンジニアリングプラスチックとした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
6. 樹脂は生分解性プラスチックとした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
7. 生分解性プラスチックはポリ乳酸とした請求項６記載のスピーカ用フレーム。
8. 竹繊維の少なくとも一部は竹粉とした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
9. 強化材をさらに含む請求項１記載のスピーカ用フレーム。
10. 強化材はガラス繊維、マイカ、アラミド繊維、炭素繊維のいずれか、またはこれらを組み合わせて使用した請求項９記載のスピーカ用フレーム。
11. アラミド繊維が少なくとも部分的にミクロフィブリル状態まで微細になるよう処理された請求項１０記載のスピーカ用フレーム。
12. 樹脂と竹繊維の密着性を向上させる相溶化剤をさらに含む請求項１記載のスピーカ用フレーム。
13. 相溶化剤は加水分解性長鎖アルキルシランである請求項１２記載のスピーカ用フレーム。
14. 加水分解性長鎖アルキルシランは炭素数が６以上である請求項１３記載のスピーカ用フレーム。
15. 磁気回路と前記磁気回路に結合された、請求項１に記載のスピーカ用フレームと、前記フレームの外周部に結合された振動板と、前記振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルとを備えたスピーカ。
16. 本体部と磁気回路と前記磁気回路に結合された、請求項１に記載のスピーカ用フレームと前記フレームの外周部に結合された振動板と前記振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルとを有し、前記本体部から給電されるスピーカとを備えた電子機器。
17. 本体部は少なくとも前記スピーカへの入力信号を増幅する回路を備えた請求項１６記載の電子機器。
18. 磁気回路と前記磁気回路に結合された、請求項１に記載のスピーカ用フレームと、前記フレームの外周部に結合された振動板と、前記振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルとを備えたスピーカを搭載した移動装置。

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