JP6084557B2 - スピーカーグリルの射出成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、金属材料からなるスピーカーグリルの射出成形方法に関する。更に詳しくは、パンチング加工された金属板に、合成樹脂を射出して取付体を一体化するように成形した、スピーカーグリルの射出成形方法に関する。

鋼板、ステンレス、アルミニウム合金等の金属板にパンチング加工されたパンチングメタルは、建築材料、電器製品の筐体、部品等に多く使われている。例えば、スピーカーの前面に配置されたスピーカーグリルには、パンチングメタルが使用されている。このパンチングメタルをスピーカーユニットに取り付ける場合には、金属部品や合成樹脂製の取付部材、筐体等の各部品を機械的に接続することが行われている。

この場合の例として、パンチングメタルに樹脂を貫通させて固定する方法、ビスを用いて固定する方法等が採用されている。しかしながら、これらの機械的な接続を行うと、固定することはできるが、完全な固着とはならない。しかもデザインを重視するスピーカーユニットでは、取り付け用の樹脂体、或いはビスが表面に出てくるので、外観上好ましくない形態となる。

また、ビス、嵌込み等の機械的な連結は、スピーカーの生命である音の特性を阻害することになる。即ち、パンチングメタルと筐体等の部品の相互の締結をビス等で、機械的にしかも部分的に連結されると、音は空気、固体等の媒体の振動伝達であるので、例えば、組立時の機械的なクランプの強さ等の強弱により、音の出力特性が変わることになる。この結果、設定された音の出力が変化し音質に悪影響を与えることになる。

パンチングされたものや網状の薄板を表面に使用するスピーカーグリル対象の製品で、音を出すものに適用されるものは、スピーカー以外にチャイムやブザー、ベル等があるが、本発明はスピーカーに限定した発明である。スピーカーの特性は、声や音などの自然音を電気信号に変えたものを、元の音波に再生させる機能を有していることである。従って、スピーカーそのものは、振動を発生するものであり、振動板を利用したものが中心であるが、種々の形態があるものの、その利用形態は利用分野によりほぼ確立されている。

一般にスピーカーは、スピーカーユニットとして構成され、音響機器、テレビ、自動車等に内臓の形で取り付けられる。音質をよくするために、種々の工夫がなされているが、スピーカーグリルとスピーカーユニットを結合させる構造も大きな要素を占める。音質の良し悪しは、種々の要因に基づいているが、例えば次に示す指標によって決定付けられる。

周波数特性については、人間の可聴域の音程を全域で再生することが出来るように求められている。歪率については、音声波が入力信号の波形に相似し、原音に近い音の出力が求められている。又、人間の好みに基づく音の追求もある。指向性については、スピーカーから全方向に均一に音圧が行き渡ることが求められる一方で、指向性を絞って特定の方向に大きな音を伝えることも求められる。

このようにスピーカーは、ノイズのないクリアな音が求められているのである。音をよくすることでは、スピーカーそのものの性能に大きく左右されるが、スピーカーグリルの構成も大きい要素を占める。スピーカーグリルの機能は、スピーカーの保護にあり、その材質は金属製のものと樹脂製のものがある。金属製のものは、一般に貫通孔である穴又は網状を有する金属薄板であり、音質が安定して保持できる点に特徴がある。この金属板をスピーカーグリルに適用すること自体は公知である（例えば、特許文献１、２参照）。

一般に金属板は、ステンレス鋼板、或いはアルミニウム合金板が使用される。金属製のスピーカーグリルは板厚を薄くすることが可能であり、エッチング加工も施される等から、強度向上等の機能性が高いものである。又、表面の平滑性、光沢性、金属感、又高級感を持たせられる等、金属製なるが故の品質を有している。複数の小穴を有するスピーカーグリルとして使用する金属板は、予めパンチング穴加工の施されたものである。

これを所定形状にして使用されるが、金属製のスピーカーグリルは、低コストで量産に向いている。又、このパンチングされた金属製のスピーカーグリルそのものは公知である。スピーカーグリルで音質に影響を及ぼす要因は、材質、スピーカーグリルに設けられた穴数、穴形状にも左右されるが、金属板を取付体に、スピーカー、あるいはスピーカーユニットに取り付ける構成の良し悪しも大きな要因となる。

従来の構成では、金属製のスピーカーグリルは前述したように、ビス等の固着手段で樹脂製等の取付体に固定している。金属板を直接的に機械的固着手段で固定する構造は、デザイン性からも外観がよくないので避けられ、樹脂製に置き換えられるケースが多い。例えば、自動車のドアトリムに内装部品として取り付けられる例がある（例えば、特許文献３、４参照）。

一方、金属に樹脂体を直接接合し一体化させる技術は、本出願人の提案になりすでに公知技術として実施されている（例えば、特許文献５参照）。詳細はの特許文献等に説明されているので省略するが、この技術は、接合される金属の表面を超微細凹凸に施し、熱可塑性樹脂組成物を射出成形し樹脂体を金属に強固に固着させるものである。この金属と樹脂の接合技術は、耐候性、耐水性等の特徴があり、接着剤を使用しない技術である。本発明ではこの技術をＮＭＴと称して説明している。

特開２００６−２１１７３２号公報 特開２０１０−１１４８０６号公報 特開２００９−２９２４３８号公報 特開２００２−１２７８３３号公報 特開２０１２−１５７９９１号公報

前述したように、金属板のスピーカーグリルは金属であるが故の特有の特徴がある。しかしながら、現状はスピーカーの取り付け構成に難点があり、金属性のスピーカーグリルを樹脂製の取付体、ユニット等に一体的に固着し、その音響特性を良くする、又は安定させるものではない。樹脂製のスピーカーグリルは、樹脂製であるがゆえに穴形状の成形に制約があり、又スピーカーグリルを薄くするのにも限界があり、高級感が出せない等のデザイン性も悪く、しかも強度上では金属製に劣る等の欠点がある。

このようなことから、金属板を樹脂体と一体化させ、スピーカーグリルとしての本来の保護機能を有しつつ、音質が向上する構成のものが望まれていた。又、金属板であってもスピーカーのコストが高くなるような部品点数の増加、又は複雑な締結構造は、高コストで採用できない。従って、コスト低減もなされ、量産も可能な構成のスピーカーグリルが望まれている。

本発明は、以上のような技術背景のもとに発明されたものであり、以下の目的を達成するものである。本発明の目的は、パンチングされた金属板を射出成形により樹脂製の取付体と一体化させたスピーカーグリルとし、確実で容易に振動発生のおそれのない固着構成にした。又、スピーカーユニットに対しては、この取付体を介して固定し、高音質を維持できるようにしたスピーカーグリルの射出成形方法を提供することにある。

本発明１のスピーカーグリルの射出成形方法は、
パンチング穴加工され、所定形状になされた薄板の金属素材に、機械加工、又は化学的なエッチング加工により微細凹凸の表面処理がなされた金属板（２）と、
前記金属板（２）の前記微細凹凸面に対し射出成形により一体化させた熱可塑性樹脂組成物の取付体（３）と
からなるスピーカーグリルの射出成形体の射出成形方法において、
前記パンチング穴加工され、所定形状になされた前記薄板の前記金属素材に前記微細凹凸の表面処理を施し前記金属板（２）を形成する工程と、
前記微細凹凸の処理の施された前記金属板（２）を金型（４）にインサートする工程と、
前記閉じた金型（４）内の前記取付体（３）形状のキャビティ（５）に前記熱可塑性樹脂組成物を射出させ前記取付体（３）を成形し、前記微細凹凸の表面処理の施された前記金属板（２）と一体化させた前記スピーカーグリル（１）を形成する工程とからなる。

本発明２のスピーカーグリルの射出成形方法は、本発明１において、前記取付体（３）の成形工程は、前記金属板（２）のパンチング穴（２ａ）に前記熱可塑性組成物が射出成形される工程を含むものであることを特徴とする。
本発明３のスピーカーグリルの射出成形方法は、本発明２において、前記取付体（３）の成形工程は、前記金属板（２）のパンチング穴（２ａ）のＲ部直前までに制限されて前記熱可塑性組成物が射出成形される工程のものであることを特徴とする。

本発明のスピーカーグリルの射出成形方法は、金属製のスピーカーグリルの形態を、射出成形により金属板に樹脂の取付体を成形する構成にした。このため、相手部材に対しては金属板そのものでなく取付体を介して取り付けが可能となった。取付体は金属板に成形で一体化されている。この結果、取付体自体が金属板に射出成形で一体化されている上に、樹脂体である取付体が相手部材に対し固着あるいは融着による接合ができるようになった。このためスピーカーグリルがスピーカー、又はスピーカーユニットに取り付けられても、ノイズの伴う振動発生のおそれがなく、スピーカーグリルは保護機能を有しつつ、音質を低下させることなく、低コストで量産可能な構成となった。

図１は、金属板にパンチング穴を含めて射出し取付体を一体化させるスピーカーグリル形成のための金型を示す部分断面図である。 図２は、図１の構成の金型に樹脂を射出し、パンチング穴端部Ｒ部直前まで射出させた取付体を含むスピーカーグリルの形成状態の金型を示す部分断面図である。 図３は、他の実施の形態を示す図で、図１に示したものと同様の構成であり、パンチング穴の端部Ｒ部を絡めて射出させた取付体を含むスピーカーグリル形成の金型を示す部分断面図である。 図４は、他の実施の形態を示す図で、金属板の縁部に射出成形させた取付体を有するスピーカーグリル形成状態の金型を示す部分断面図である。 図５は、金属板に取付体を射出成形により一体化させたスピーカーグリルを形成する工程図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１、及び図２は、本発明の実施の形態を示すスピーカーグリル射出成形のための金型構成の部分断面図である。スピーカーグリルの実際の形状は、接続相手のスピーカーユニットの形態が種々の構成であり複雑である。本実施の形態は理解を容易にするため、図に示すスピーカーグリルの形状は簡素な形状としている。図１は射出される前の金型構成の状態を示し、図２は射出後の状態を示す。スピーカーグリル１の主体をなす金属板２は、本例では厚さ１ｍｍのアルミニウム合金である。実施の形態は金属板２をアルミニウム合金としたが、他の金属板であってもよいことはいうまでもない。金属板２は予めパンチングされているものを使用する。

金属素材へのパンチングは通常一方向から行われるので、パンチング側の穴２ａの端部（角部）２ｂはＲ形状をなし、パンチングの抜ける反対側の穴２ａの端部２ｃはバリ等が生じている。図の場合はパンチング側を表面として外部に露出させる面とし、反対側を裏面としスピーカー側に相対する面とする。このようにすることで、外部に露出するスピーカーグリル１の表面の穴周囲は、Ｒ形状になっているので表面全体は滑らかな面を構成することになる。従って、金属板２の反対側の面は取り付け側となり、この面に取付体３を設ける。この取付体３が成形される部位の金属板２の素材に対しては、超微細凹凸の表面処理を施し金属体２とする。取付体３の形状は本実施の形態では簡素な形状例としている。

スピーカー又はスピーカーユニットに対しては、この取付体３を介してスピーカーグリ１を固着させる。従って、本例のスピーカーグリル１は、金属板２に取付体３を含む構成のものとなる。前述した従来のように、金属板２をスピーカー又はスピーカーユニットに直接固着させるのを避けるために、取付体３を射出成形で金属板２に形成する。射出成形することで、取付体３は強固に金属板２に固着され、スピーカー又はスピーカーユニットに対する取り付け構成の自由度が増すことになる。スピーカーグリル１の形成は、前述したようにＮＭＴ技術を適用する。図５の工程図に従い、スピーカーグリル１の成形方法を絡めてスピーカーグリル１の構成を説明する。

先ずパンチングされ所望の形状になる金属板２の素材に、微細凹凸の表面処理を施す。この微細凹凸の表面処理の方法は、アルミニウム合金の場合、特開２００３−２００４５３号、ＷＯ２００４−０４１５３２号、前述の特許文献５に詳述されているので、詳細な説明は省略する。ただし、金属板と樹脂の接合に大きな強度が必要がないときは、金属の種類に応じた一般的な化学エッチング処理、又は砥石による研削加工、又は素材が有している表面の凹凸のみで、この凹凸加工をしない未処理加工のものでも良い。この微細凹凸の表面処理の部分の粗さは、輪郭曲線要素の平均長さ（ＲＳｍ）が０．５〜１０μｍで、最大高さ粗さ（Ｒｚ）が０．２〜５μｍの表面粗さが良い。本例の場合は、パンチング穴に取付体３の一部が食い込まれる形態での射出成形となる。次に、この表面処理の施された金属板２を金型４の所定位置にインサートし、空間部である取付体３のキャビティ５を形成した金型４を閉じる。

次に、熱可塑性樹脂組成物（以下「樹脂」という）を射出し、樹脂製の取付体３を形成し、金属板２にこの取付体３が一体化したスピーカーグリル１を形成する。図示した例の場合は、取付体３を金属板２の中間部に設けた構成にしている。従って、取付体３の一部はパンチング穴２ａに食い込む構成となる。金型４には、通常、射出される樹脂の射出に伴い空気抜きが設けられているが、本例の場合は特に穴部の数が多くしかも小さいので、この穴部に対しては空気抜きを設けていない。しかし、樹脂はパンチング穴のＲ部まで達する構成となる。仮に、樹脂が貫通孔であるパンチング穴を越えて外部に達する場合には、表面の仕上げ工程が必要となる。

金属板２への取付体３の位置、又取付体３の形状は、相手スピーカーユニット等の構成に合わせて決定すればよい。このような構成にすることで、スピーカー又はスピーカーユニットに対し、取付体３を介してビス止め、嵌め込み、接着、超音波接合等の固定が可能となる。特に、樹脂製のスピーカーユニットに対しては、相互に樹脂同士となるので融着固定が可能である。融着固定であると、スピーカーグリル１はスピーカーユニットと部分的に一体化されるので、音質低下を招く不具合が解消されることになる。

次に、パンチング穴２ａに対する射出成形について詳述する。図２に示した例は、パンチングされた金属板２の穴２ａのＲ部までに樹脂を到達させない範囲に、射出圧を設定して射出し取付体３を形成した例である。この例の場合は、金型４に穴部の空気抜きを設けないで射出成形を行う。樹脂には射出に伴い空気圧が生じ、圧縮されて射出されることになる。本例の場合は、成形の圧力を樹脂がＲ部直前にまで達するように射出圧を設定する。

このようにすることで、金属板２の穴２ａの端部にはエアクッションが生じ、空気が抜けないので穴部に一部空気が残り、樹脂のない滑らかな凹み部分Ｓが形成される。従って、本例の場合は、取付体３の一部が穴を越えて表面外部に露出することのない構成となる。即ち、成形後は、表面仕上げの必要がなく金型から取り出したままでの製品化ができ、デザイン性もよい構成となる。

（他の実施の形態１）
図３は、金属板の両面に超微細凹凸の表面処理、即ちエッチング処理を行い、パンチング穴２ａの両側の端部をＲ形状、又は機械加工による角面取り形状にして、取付体６を成形する例の図である。この場合の樹脂の射出は、射出圧を大きくし、樹脂がＲ部まで達するようにする。この成形であると、穴部２ａの樹脂は、Ｒ部の端部まで張り出すことになる。空気抜きがないので、樹脂はＲ部を超えて大きくはみ出すことはなく、成形後であっても表面は滑らかさを維持し、デザイン上支障のある状態にはならない。取付体６は両側のＲ部の樹脂で金属板を挟んだ状態で強固に固着されることになる。

（他の実施の形態２）
図４は、金属板２の縁部２ｄに取付体７を成形させたスピーカーグリル８の部分図である。この場合は金属板２の縁部２ｄ全周に設ける形で、取付体７を射出成形する。従って、この場合の取付体７は、枠構成をなすことになる。この例の場合、金属板２の縁部２ｄにバリ等があっても、樹脂で被覆される状態になる。従って縁部２ｄのバリ取り等の仕上げ処理は必要がない。

又、縁部２ｄは縁部２ｄ側の穴部２ａと連通し包まれた形状体９の射出成形が可能である。このため取付体７は、金属板２に一層強固に固着されることになる。この枠構成のものをスピーカーユニットの形状に合わせ接合させると、スピーカーグリル８を金属板２の縁部２ｄを露出させることなくスピーカー側に取り付けることが可能である。

以上、金属板をパンチング穴を有する金属板として説明したが、網状のものであってもよい。網状の場合は、樹脂を射出成形する場合に網部から張り出しするおそれがあるので、金型のインサート設定には構成上の工夫を要する。又、取り付け体の形状を簡素な形状として説明したが、この形状に限定されないことはいうまでもない。

１、８…スピーカーグリル
２…金属板
２ａ…パンチング穴
３、６，７…取付体
４…金型
５…キャビティ

Claims (3)

1. パンチング穴加工され、所定形状になされた薄板の金属素材に、機械加工、又は化学的なエッチング加工により微細凹凸の表面処理がなされた金属板（２）と、
   前記金属板（２）の前記微細凹凸面に対し射出成形により一体化させた熱可塑性樹脂組成物の取付体（３）と
   からなるスピーカーグリルの射出成形体の射出成形方法において、
   前記パンチング穴加工され、所定形状になされた前記薄板の前記金属素材に前記微細凹凸の表面処理を施し前記金属板（２）を形成する工程と、
   前記微細凹凸の処理の施された前記金属板（２）を金型（４）にインサートする工程と、
   閉じた前記金型（４）内の前記取付体（３）形状のキャビティ（５）に前記熱可塑性樹脂組成物を射出させ前記取付体（３）を成形し、前記微細凹凸の表面処理の施された前記金属板（２）と一体化させた前記スピーカーグリル（１）を形成する工程と
   からなるスピーカーグリルの射出成形方法。
2. 請求項１に記載のスピーカーグリルの射出成形方法において、
   前記取付体（３）の成形工程は、前記金属板（２）のパンチング穴（２ａ）に前記熱可塑性組成物が射出成形される工程を含むものであることを特徴とするスピーカーグリルの射出成形方法。
3. 請求項２に記載のスピーカーグリルの射出成形方法において、
   前記取付体（３）の成形工程は、前記金属板（２）のパンチング穴（２ａ）のＲ部直前までに制限されて前記熱可塑性組成物が射出成形される工程のものであることを特徴とするスピーカーグリルの射出成形方法。

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