JP5407425B2 - スピーカ用振動板およびこれを用いたスピーカならびにこのスピーカを用いた電子機器および装置 - Google Patents

Description

本発明は各種音響機器や映像機器に使用されるスピーカ用振動板やこれを用いたスピーカおよびステレオセットやテレビセット等の電子機器および装置に関するものである。

従来の技術を図６により説明する。

図６は、従来の抄紙振動板の断面図である。

図６に示すように、スピーカ用振動板３１は針葉樹などの天然セルロース（紙など）から構成されている。

この他に、竹などの非木材繊維も低環境負荷の観点から使用されている。

また、振動板としての物性値の調整、すなわちスピーカとしての音質の調整を目的として、マイカ、炭酸カルシウム、炭素繊維などを添加し物性値の調整、スピーカとしての特性や音質の調整を実施している。

更に、低環境負荷の観点で天然繊維をミクロフィブリル状態まで微細化した繊維を混抄し、物性調整の自由度を向上している。

尚、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２および特許文献３が知られている。
特開平４−３６８０９８号公報 特開２００４−２３５０９号公報 特開２００７−２２１６３５号公報

最近の音響機器や映像機器、さらにはこれらの機器を搭載した自動車等の装置に関しては、デジタル技術の著しい進歩により、従来と比較して、飛躍的に性能向上が図られてきた。

その音質については、低歪化、広帯域化、高ダイナミックレンジ化とさらにリアルさを増し、映像についても高精細化やプラズマディスプレイ等の大型モジュールの出現と普及により、目覚ましい性能向上が図られてきた。

よって、前述の電子機器の性能向上により、これら電子機器に使用されるスピーカについても、その性能向上が市場より強く要請されている。

一方、その性能向上が市場より強く要請されているスピーカについては、スピーカの構成部品の中で、その音質を決定する大きなウエイトを占める振動板の高性能化対応が必要不可欠である。

ところがこの振動板は、昔ながらの抄紙による製法や、樹脂の射出成形やプレスによる製法を用いており、よって、紙振動板か樹脂振動板が中心であった。

このため、これらの振動板は、そのそれぞれの特徴を活かしながら、その用途に合った使い分けをしてきたが、それぞれ欠点を有しており、前述の市場要求に適うものではなかった。

すなわち、紙振動板では、振動板の物性値を細かく設定でき、スピーカとしての特性、音質の調整の自由度が大きくなる利点はあるが、紙特有の欠点である耐湿信頼性や強度の面で劣る。

一方で、ミクロフィブリル状態まで微細化した天然繊維を混抄する等の工夫がされてきたが、強度が向上する反面、比重の増加を招き十分な音圧を得られないという結果を招くこともある。

また、炭素繊維や炭などの無機フィラーを混抄する工夫もされたが、炭素繊維と天然繊維は水素結合しないため、強化材として効果的に作用しない。

本発明は前記課題を解決し、スピーカとしての特性、音質の調整の自由度が大きく、軽量や強度が確保できるスピーカ用振動板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、天然繊維と炭化させた竹材料とを混合した材料を抄紙してスピーカ用振動板を構成し、天然繊維として竹繊維とミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を含み、炭化させた竹材料として粒径を３０μｍ以上で、かつ１００μｍ以下とし、炭化させた竹材料の天然繊維への混入比率を５重量％以上で、かつ２０重量％以下としている。

この構成により、他の無機フィラーと比較して、十分な内部損失を保持しながら、炭化させた竹材料の持つ高い剛性を抄紙振動板に効率的に発揮することができる。

以上のように本発明は、炭化させた竹材料と天然繊維を混合し抄紙してスピーカ用振動板を構成し、天然繊維として竹繊維とミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を含み、炭化させた竹材料として粒径を３０μｍ以上で、かつ１００μｍ以下とし、炭化させた竹材料の天然繊維への混入比率を５重量％以上で、かつ２０重量％以下としている。

この構成により、竹材料を炭化させることで更に硬質化し振動板の高剛性化につながり、音質を向上させることができる。

さらに、薄型化への対応など幅広い商品展開が可能となる。

また、高強度、耐入力性などの高信頼性化を達成することができる。

更に、本発明は、成長速度の面で優れ、低環境負荷な材料である竹を炭化しているため、安価で地球環境に優しい抄紙振動板を提供することができる。

また、これらの樹脂、さらには、混入材である強化材料を多岐にわたる材料の中から、選定し適切に配合比率を設定していくことで、従来では不可能であった精度の高い特性や音質の調整が可能となる。

そして、その組合せによるバリエーションについても無限に設定できる可能性があり、特性づくり、音づくり、デザイン上において、所望の要求を満足させることができる。

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、本発明の一実施形態の振動板の断面図を示したもの、図２は、本発明の一実施形態の振動板の平面図を示したものである。

図１および図２に示すように、振動板１は、天然繊維１Ａと炭化させた竹材料１Ｂとを混入した材料を混合し抄紙して構成している。

この振動板１について天然繊維１Ａには、竹繊維を用い、しかも前記竹繊維は少なくとも部分的にミクロフィブリル状態まで微細化された材料と複合化することで音質の調整及び向上を可能としている。

なお、炭化させた竹材料１Ｂは自然で明るい音色を再生することができ、樹脂特有の暗くて画一的な音色を抑えることができる。

以下では、天然繊維１Ａに竹繊維を使用した例について説明するが、針葉樹パルプ、広葉樹パルプや、さらには竹が属するケナフ、バガスなどの非木材パルプを使用しても良い。

炭化させた竹材料の粒径は３０μｍ以上で、かつ１００μｍ以下のものが望ましい。

更に望ましい粒径は４０μｍ以上で、かつ７０μｍ以下のものである。

４０μｍよりも小さい場合は、炭化させた竹材料１Ｂの効果を効率良く利用できない。一方、７０μｍより大きな場合は、分散不良が生じ外観を損ねる。

炭化させた竹材料１Ｂの混入比率が５重量％に満たない場合、炭化させた竹材料１Ｂの効果がほとんど現れない。一方、２０重量％より多い場合は振動板の脆化、分散不良を招き形状の自由度が小さくなる。

フィラー材として添加する部分的にフィブリル化した竹繊維は、０．２ｍｍ以上で、かつ３ｍｍ以下であることが好ましい。この長さの竹繊維を用いることにより、天然繊維１Ａ、炭化させた竹材料１Ｂと混合し、抄紙した際に、その効果が最も効率良く発揮され、かつ生産性と品質が向上する。

また、ミクロフィブリル状態まで微細化された竹繊維の平均繊維径は１０μｍ以下であることが望ましい。

一般に繊維は繊維長Ｌと繊維径Ｄの比であるアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が大きい方が高弾性であり、ミクロフィブリルまで微細にした竹繊維はアスペクト比が大きいため高弾性率が望める。

その上、部分的にミクロフィブリルまで微細にした竹繊維が存在することで、微細な竹繊維同士が絡み合う構造を形成し、炭化された竹材料の硬さを活かすことで、より効果的に振動板の高弾性率化が期待できる。

また、より自然で明るい音色にしたい場合は竹繊維の一部またはすべてに竹粉を使用してもよい。

さらに、振動板１の強化や、音に多少のアクセントを付けたり、音圧周波数特性にピークを持たせて音質調整したい場合には、強化材を混入してもよい。このような強化材としてマイカ、タルク、炭酸カルシウム、クレイを用いることができる。

強化材にマイカを混入すると弾性率を高くすることができる。タルク、炭酸カルシウム、クレイを混入すると内部損失を上げることができる。

また、炭化された竹材料１Ｂを使用することで、振動板の弾性率を低下させることなく振動板の色彩を調整することができる。

なお、これらの材料をそれぞれ組合せることで、振動板１の物性値を自由に、しかも高精度に調整することができ、所定の特性と音質を実現することが可能となる。

この所定の特性と音質の実現については、特性づくり、音づくりに関しての深いノウハウが必要であるが、一般に以下に示す方法により実施されることが多い。すなわち、スピーカの特性づくり、音づくりに関しては、その構成部品のパラメータを変化させることである程度の変更が可能であり、所定の特性と音質に近付けることができる。

例えば、スピーカの構成部品のうち、振動板１を除く他の部品のパラメータを一定に固定した場合を想定する。振動板１での可変可能なパラメータは、その物性値以外では、面積や形状、重量、面厚等である。

しかしながら、振動板１の面積や形状、重量、面厚は、スピーカ設計上の初期段階でほぼ決まってしまう。すなわち、振動板１の物性値以外の条件により、スピーカの音圧周波数特性と音質とが概略決定される。

この場合、その音圧周波数特性上に不要なピークやディップが発生し、歪も特定の周波数帯域で大きく発生することが多い。また、音質については、その音圧周波数特性に大きく左右された音色となる。

これらの原因は振動板１の面積や形状、重量、面厚に起因しており、特に振動板１の振動モードによる場合が多い。このような不要なピークやディップ、歪を改善し良好な音質を得るために振動板材料を選択する場合、以下のような手順で進めることができる。

まず、そのスピーカに要求されている音圧周波数特性や音質、信頼性グレードを満足できると思われる材料を、竹繊維１Ａ、炭化させた竹材料１Ｂ、少なくとも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、さらにはその他の混入材料として選定する。

そして、削除したい音圧周波数特性上の不要なピークやディップについて各材料を選定する。ディップ対策の場合はその周波数に共振を有している天然繊維を選定し、逆にピーク対策の場合はその周波数に内部損失を有している材料を選定する。この材料選定については竹繊維１Ａ、炭化させた竹材料１Ｂ、少なくとも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、その他の混入材料について、その材料特有の密度、弾性率、内部損失、音色、振動板１の形状に成形したときの共振周波数等を考慮しながら選定する。

そして、選定された材料を混合して、抄紙して振動板１を得る。

このようにして得られた振動板１の物性値等を計測し、評価する。また振動板１を使用してスピーカを試作し、実際に特性、音質を計測し、さらに試聴して最終的に評価する。

評価により所定の特性と音質が得られない場合は、何度もこの試作プロセスを繰返す。そしてその中で、材料選定とそれらの配合比率について改善を加え、順次目標とする特性と音質に近づけていく。

以上のようなプロセスを繰返すことにより、所定の特性と音質とを満足できるか、または非常に近い振動板１を仕上げることができる。

また、竹繊維は低環境負荷かつ高剛性であるため、抄紙振動板に適するが、本発明は当抄紙材料に限定されることなく、その所望の特性値に応じて使い分けすることができる。

例えば、針葉樹パルプ、広葉樹パルプや、さらにはケナフ、バガスなどの非木材パルプを使用することも可能である。

以上のように本発明は、炭化させた竹材料と天然繊維を混合し抄紙してスピーカ用振動板を構成し、天然繊維として竹繊維とミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を含み、炭化させた竹材料として粒径を３０μｍ以上で、かつ１００μｍ以下とし、炭化させた竹材料の天然繊維への混入比率を５重量％以上で、かつ２０重量％以下としてスピーカ用振動板を構成することにより、振動板の物性値設定の自由度が大きくなり、特に炭化させた竹材料の特長である高弾性率を活かしながら、高内部損失を確保し、強度に優れ、生産性や寸法安定性も向上できる振動板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３は、本発明の一実施形態のスピーカの断面図を示したものである。

図３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にフレーム７を結合している。このフレーム７の周縁部に、請求項１から請求項６記載のいずれか１つの振動板１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１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、特性、音質の調整の自由度が大きく、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観の優れた、生産性の高い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４は、本発明の一実施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、実施の形態２で説明したものであり、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８は、本体部のアンプ１２から給電されて振動板１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オーディオ機器やその充電用システム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５は、本発明の一実施形態の装置である自動車１５の断面図を示したものである。

図５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装置の音響設計自由度を向上させることができる。

本発明にかかるスピーカ用振動板、スピーカ、電子機器および装置は、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。

本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の平面図 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装置の断面図 従来のスピーカの断面図

１ 振動板
１Ａ 天然繊維
１Ｂ 炭化させた竹材料
１Ｃ ミクロフィブリル竹繊維
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 フレーム
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 プレーヤ
１４ ミニコンポシステム
１５ 自動車

Claims (9)

1. 天然繊維と炭化させた竹材料を含んで抄紙したスピーカ用振動板であって、前記スピーカ用振動板は、前記天然繊維として竹繊維とミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を含むとともに、前記炭化させた竹材料として粒径を３０μｍ以上で、かつ１００μｍ以下とし、前記炭化させた竹材料の前記天然繊維への混入比率を５重量％以上で、かつ２０重量％以下としたスピーカ用振動板。
2. 竹繊維の繊維長は０．２ｍｍ以上で、かつ３ｍｍ以下とした請求項１記載のスピーカ用振動板。
3. ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維の平均繊維径を１０μｍ以下とした請求項１記載のスピーカ用振動板。
4. 竹繊維は竹粉とした請求項１記載のスピーカ用振動板。
5. 強化材をさらに含む請求項１記載のスピーカ用振動板。
6. 前記強化材はマイカ、タルク、炭酸カルシウム、クレイ、の少なくともいずれかで構成された請求項５記載のスピーカ用振動板。
7. 磁気回路に結合されたフレームと、前記フレームの外周部に結合された請求項１記載のスピーカ用振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなるスピーカ。
8. 磁気回路に結合されたフレームと、前記フレームの外周部に結合された請求項１記載のスピーカ用振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなるスピーカと、少なくともこのスピーカへの入力信号の増幅回路とを備えた電子機器。
9. 磁気回路に結合されたフレームと、前記フレームの外周部に結合された請求項１記載のスピーカ用振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなるスピーカと、少なくともこのスピーカを移動手段に備えた装置。

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