JP6399546B2 - スピーカ用振動板、及び、スピーカ装置 - Google Patents

Description

本発明はスピーカ用振動板、及び、そのようなスピーカ用振動板を備えたスピーカ装置に関する。

スピーカ用振動板は、一般にパルプなどの天然繊維を抄紙して作製される。

特許文献１に記載の技術では、叩解度を高めた材料に、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料を含んで抄紙してスピーカ用振動板を構成することにより、他の材料との絡み合いを良好化して、スピーカ用振動板に十分な剛性や強靭性を与え、高剛性化と高内部損失化を図ることで、音質の向上と、環境への対応を良好化できる構成としている。そして、この文献にはさらに強化材としてマイカを併用することができると記載され、また、防水剤を用いることで防水性を付与できることが示唆されている。

スピーカ装置の１つの用途として自動車等の車載用途が挙げられる。そして、これら車載用途のうち、ドア用のスピーカ装置として搭載した場合、信頼性及び性能維持の観点から、外気に触れる部分、特にその振動板に防水性が求められている。

ここで、特許文献１に記載される竹繊維（天然繊維）と強化材としてマイカを併用すると、竹繊維とマイカの密着性が低く、振動板の防水性が低下する。そして、防水性を付与するために防水剤を併用すると、振動板の内部損失又はヤング率を低下させ、スピーカ装置の音響特性を低下させると云う問題があった。

特開２０１１−１５５４２４号公報

本発明は、このような問題点に対処することを課題の一例とするものである。すなわち、本発明は、防水性を備えるスピーカ用振動板、及び、そのようなスピーカ用振動板を備えたスピーカ装置を提供することを目的とする。

前記課題を解決し目的を達成するために、本発明のスピーカ用振動板は請求項１に記載の通り、繊維交絡体と、前記繊維交絡体に付着した複数の粒子を備え、前記複数の粒子は、無機材料で形成された無機粒子と当該無機粒子に付着した樹脂とで形成されていることを特徴とする。

本発明のスピーカ装置は、請求項５に記載の通り、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスピーカ用振動板と、当該スピーカ用振動板を支持するフレームと、ボイスコイルと、磁気回路と、を備え音響放射側における前記繊維交絡体の表面ないし表面付近に、前記複数の粒子があることを特徴とする。

本発明のスピーカ用振動の一例を備えたスピーカ装置の例を示す図である。 樹脂が付着した無機粒子を示すモデル図である。 図３（ａ）スピーカ装置に組み込まれたスピーカ用振動板の音響放射側の表面付近に樹脂が付着した無機粒子が配置された一例のモデル図である。図３（ａ）スピーカ装置に組み込まれたスピーカ用振動板の両方の表面付近に樹脂が付着した無機粒子が配置された一例のモデル図である。 スピーカ用振動板の防水性評価の結果を示す写真である。

以下、本発明の実施形態を説明する。

本発明の実施形態に係るスピーカ装置用振動板は、繊維交絡体と、前記繊維交絡体に付着した複数の粒子を備え、前記複数の粒子は、無機材料で形成された無機粒子と、当該無機粒子に付着した樹脂で形成されている。

樹脂が付着した無機粒子を用いることで、繊維交絡体の繊維と粒子との密着性が向上する。また、繊維と粒子の密着性が向上することで、繊維交絡体内の空隙の大きさが比較的小さくなり、水が浸入しにくくなる。このため、スピーカ用振動板の防水性が向上する。

また、上記の樹脂は、スルホン基を有することが好ましい。このスルホン基を有することで、特に繊維交絡体を形成する際に、繊維と粒子の樹脂の密着性が向上し、繊維交絡体内の空隙の大きさが比較的小さくでき、スピーカ用振動板の防水性をより向上させることができる。特に、繊維交絡体をパルプ等の天然繊維で形成した場合には、パルプが水中でカチオン性を示し、粒子の樹脂はアニオン性を示すため、水素結合によりパルプと粒子の樹脂がより強固に密着する。

また、上記の樹脂は、スルホン基を有するポリスチレンであることが好ましい。ポリスチレンは水に対する濡れ性が比較的小さいので、スピーカ用振動板の防水性をより向上させることができる。

また、上記の無機粒子はマイカであることが好ましい。無機粒子としてマイカを用いることで、スピーカ用振動板のヤング率又内部損失を向上させることができる。

本発明のスピーカ装置は上記いずれかのスピーカ用振動板と、当該スピーカ用振動板を支持するフレームと、ボイスコイルと、磁気回路と、を備え、音響放射側における前記繊維交絡体の表面ないし表面付近に、前記複数の粒子がある。

この構成により、スピーカ用振動板の防水性をより向上させることができる。特に、自動車のドアやフロントにスピーカ装置を配置した際、スピーカ装置にまで水が侵入してスピーカ用振動板が水に濡れる場合がある。この場合、音響放射側の面が防水性を備えていることで、スピーカ用振動板が濡れてヤング率が低下して所望の音響特性を得ることが困難になることを抑制することができる。また、スピーカ用振動板の光沢感を出すことが可能となる。

また、前記繊維交絡体は前記ボイスコイルを支持しており、前記ボイスコイル側における前記繊維交絡体の面には、前記複数の粒子がある。

この構成により、スピーカ用振動板のヤング率をさらに向上させることができる。

以下、本発明の実施例について具体的に説明する。

図１に本発明のスピーカ用振動の一例を備えたスピーカ装置の例のモデル断面図を示す。

スピーカ装置Ａは、スピーカ用振動板８、センターキャップ９、エッジ１０、フレーム１１、磁気回路１３、ダンパ７を備える。

フレーム１１に支持される磁気回路１３は、バックプレート１、ポールピース２、マグネット３、磁気ギャップＧを備える。

円板状のバックプレート１の中央部には円柱状のポールピース２が取り付けられている。また、バックプレート１の外周部にはポールピース２と同軸に環状のマグネット３が、さらにマグネット３上には環状のプレート４が、それぞれポールピース２と同軸に取り付けられ、所定の幅を有する環状の磁気ギャップＧを備えた磁気回路が形成されている。

磁気ギャップＧには所定の長さの導線が巻回されて形成されるコイル５が配置される。このコイルには外部から音声信号が入力される。このコイル５は、筒状のコイル支持部６により支持される。またボイスコイル支持部６はダンパ７を介してフレーム１１に支持され、その軸方向Y（図中上下方向）に前後動自在に振動できる。このコイル支持部６の上端部はスピーカ用振動板（本発明のスピーカ用振動板の一例）８に支持されている。さらにコイル支持部６の上端部にはセンターキャップ９が設けられている。

スピーカ用振動板８の外周部はエッジ１０の内周部と連結し、エッジ１０の外周部がフレーム１１によって支持されている。エッジ１０の外周部の上端部には、ガスケット１２が設けられている。

このようなスピーカ用振動板は、複数の繊維が交絡されてなる繊維交絡体を備え繊維交絡体に複数の粒子が付着しており、これら複数の粒子は、無機材料で形成された無機粒子と、無機粒子に付着した樹脂で形成されている。

無機粒子としては、マイカ、グラファイト等が挙げられる。特に、所望の粒子径を有するマイカを選び、無機粒子として用いることができる点、又は所望の粒子径を有するマイカを無機粒子として用い、複数の繊維の交絡により形成される繊維交絡体の空隙内にマイカを留めることができる点、又は複数の繊維の交絡によりマイカを繊維交絡体に拘束できる点で好ましい。

マイカの大きさとしては、スピーカ用振動板強化材として用いられる一般的な大きさであればよく、例えば目開きが０．２〜２ｍｍ程度のメッシュを通過したものを用いることができるが、大きさは特に問わない。

無機粒子は、例えば、その表面に樹脂が付着したものを用いることができる。この樹脂により水に対する粒子のぬれ性が減少し、その結果、繊維交絡体の繊維と粒子との密着性が向上する。このため、繊維交絡体内の空隙が比較的小さくなり、スピーカ振動板への水の浸入が防止され、結果としてスピーカ用振動板の防水性を向上させることが可能となる。

樹脂には、水に対するぬれ性が小さい樹脂として、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、シロキサン結合を有する有機物を用いることができる。このうち、樹脂がポリスチレンであると繊維にパルプを用いた場合には、パルプに対する密着性又は定着性が高い点であるので特に好ましい。

さらに、樹脂としてカチオン性の樹脂を用いることが、水（抄紙スラリー）中での天然繊維との親和性が高くできる点で好ましい。また、繊維交絡体中の無機粒子と天然繊維との間の空隙の発生を抑制できる点で好ましい。このようなカチオン性を有する樹脂を構成するものとしてスルホン基を有する高分子化合物が挙げられる。このようなスルホン基を有する高分子化合物の一例のモデル的化学式として、化学式（１）に示すようにポリスチレンにスルホン基を導入（水素をスルホン基で置換）したものが挙げられ、より具体的な高分子化合物の例として化学式（２）に示したもの（ポリスチレンスルホン酸。なお、化学式（２）ではイオン化した状態を示してある。）が挙げられる。

このような樹脂を、例えば無機粒子の表面に付着させる方法としては、例えば溶媒に樹脂を溶解した溶液、あるいは、分散媒に樹脂を分散させたエマルションに、無機粒子を浸漬し、必要に応じて攪拌した後、溶媒または分散媒を乾燥等の手段で除去する方法が挙げられる。

樹脂の付着量としては、上記のように無機粒子に対する水のぬれ性を低下させることができればよく、あらかじめ検討して決定するが、例えば重量比で無機粒子１００に対して０．５以上５以下である。

樹脂が付着した無機粒子の例Ｂを図２にモデル的に示す。図中符号２０は無機粒子、２１は無機粒子に付着した樹脂をそれぞれ表す。

繊維交絡体を構成する繊維は、一般にスピーカ用振動板に用いられる天然繊維、化学繊維、合成繊維、及び、無機繊維などが挙げられる。また、繊維の交絡度を高める（空孔率を低減させる）観点から、比較的短い長さを有する繊維を用いることができる。これにより、スピーカ用振動板のヤング率や内部損失等を勘案して適宜調整できる。繊維交絡体はこれら繊維を抄紙して形成することができる。

繊維としてパルプを用いる場合には、一般的に繊維が長い針葉樹パルプ（Ｎ−ＢＫＰ。繊維長は一般に２〜５ｍｍ。）を用いるが、より短い繊維、例えば広葉樹パルプ（繊維長は一般に１〜２ｍｍ。）を若干量併用することで繊維交絡体内の、水が浸入しやすい空隙の発生を少なくし、スピーカ用振動板の防水性を向上させることが可能となる。このときの好ましい配合質量比としては例えば針葉樹パルプ繊維１００に対して広葉樹パルプ繊維等のより短い繊維を５以上２０以下の範囲とする。

無機粒子の表面に樹脂が付着した粒子、繊維、及び、水を有する抄紙スラリーを用いて抄造して、複数の粒子が内部で分散して配置された繊維交絡体が得られる。この繊維交絡体には複数の粒子が付着している。なお、抄紙スラリーには、さらに各種染料や顔料等の着色剤等を配合してもよい。また、抄造後に必要に応じて、染色、スピーカ用振動板のヤング率を向上させるために樹脂を繊維交絡体内に含浸したり繊維交絡体に塗布したりするなどの加工を行ってもよい。

本発明のスピーカ用振動板は、抄造により得られた上記の繊維交絡体をそのまま用いてもよく、また、この繊維交絡体を複数、積層してスピーカ用振動板を形成してもよい。また、上記の繊維交絡体を、無機粒子の表面に樹脂が付着した粒子を有しない繊維交絡体を積層してスピーカ用振動板を構成してもよい。あるいは、交絡体以外の材料（無機材料で形成された繊維及び有機材料で形成された化学繊維等からなる織布及び不織布等）を積層してもよい。

なお、無機粒子がスピーカ用振動板の音響放射面の表面ないし表面付近に配置されているようにすると、スピーカ用振動板のヤング率向上に効果的に寄与することが可能となるとともに、無機粒子がマイカの場合にはスピーカ用振動板をスピーカ装置に組み込んだときの美観を向上させることができるので、好ましい。

図３（ａ）に、スピーカ用振動板の音響放射側の表面近くに樹脂が付着した無機粒子Ｂを配置した例のモデル図を示す。

また、無機粒子が音響放射面とは反対の面の表面ないし表面付近に配置されているとスピーカ用振動板の表面の外観を維持しながらヤング率を向上できたり、又はスピーカ用振動板の裏面の防水性を向上できる点で好ましい。

また、図３（ｂ）にモデル的に示すように、スピーカ用振動板の両面の表面又は表面近くに樹脂が付着した無機粒子Ｂを配置することもできる。このとき、スピーカ用振動板のヤング率を高めることができる。また、必要に応じて、スピーカ用振動板の音響放射面とは反対の面の表面又はこの表面近くに樹脂が付着した無機粒子Ｂを配置することもできる。

以上、本発明について、好ましい実施形態を挙げて説明したが、本発明のスピーカ用振動板、及び、スピーカ装置は、上記実施形態の構成に限定されるものではない。

当業者は、従来公知の知見に従い、本発明のスピーカ用振動板、及び、スピーカ装置を適宜改変することができる。このような改変によってもなお、本発明のスピーカ用振動板、及び、スピーカ装置の構成を具備する限り、もちろん、本発明の範疇に含まれるものである。

以下に、本発明のスピーカ用振動板及びスピーカ装置についての具体例を示す。

＜樹脂が表面に付着した無機粒子の作製＞
無機粒子としては、目開きが０．３ｍｍの篩い（６０メッシュ）を通過したマイカ粉末を用いた。樹脂を構成する高分子化合物としては上記化学式（２）で表されたポリスチレンスルホン酸を用いた。

ポリスチレンスルホン酸５質量部を水５０質量部に溶解し、この溶液に上記のマイカ１００質量部を浸漬し攪拌した。その後、溶液からマイカを取り出し、取出したマイカを乾燥させて、樹脂が無機粒子の表面に付着した粒子を作製した。なお、樹脂が無機粒子の表面に付着した付着量は上記浸漬前と乾燥後の重量変化で確認したところ、重量比で無機粒子１００に対して樹脂は１であった。

＜スピーカ用振動板の作製＞
上記で作製した樹脂が無機粒子の表面に付着した粒子５０質量部、針葉樹パルプ繊維３０、広葉樹パルプ５、繊維長１〜２ｍｍの範囲にあるポリエチレン系樹脂で形成された化学繊維を１５質量部とから抄紙スラリーを調製し、コーン形状の、実施例のスピーカ用振動板（外径：１１０：ｍｍ、内径：２６．５ｍｍ）を得た。

また、同様にして、但し、表面への樹脂付着処理を行わない、実施例で用いた同じ大きさのマイカを用いて比較例１のスピーカ用振動板を得た。

＜防水性の評価＞
これらスピーカ用振動板の音響放射面に同じ質量のおもりを、スピーカ用振動板の内周部を塞ぐ位置に載せ音響放射側の逆側の面を同時に水に浸した。約６秒後に比較例１のスピーカ用振動板では音響放射面において水の浸潤が確認されたが、このとき、実施例のスピーカ用振動板では音響放射面においての水の浸潤は生じておらず、実施例のスピーカ用振動板が高い防水性を備えていることが確認された。

図２にその様子を示す写真を示す。図２中左側が実施例のスピーカ用振動板、右側が比較例１のスピーカ用振動板であり、後者ではその内周部付近に水の浸潤を示す濃色の変色域が観察される。

＜スピーカ装置への組み込みと評価＞
実施例のスピーカ用振動板、比較例１のスピーカ用振動板、また、比較例１のスピーカ用振動板と同様に作製した後、その音響放射面に対してラッカー系処理剤を２０ｇ／ｍ²となるよう塗布した比較例２のスピーカ用振動板をそれぞれ図１に示したスピーカ装置に組み込み、その評価を行った。その結果、特に防水処理のためにラッカー系樹脂を塗布した比較例２では、ヤング率が向上する一方で、内部損失の低下があり、音圧周波数特性が平坦化し難く、これに対して、抄紙後の防水処理を必要としない実施例のスピーカ用振動板を有するスピーカ装置では、比較例２のスピーカ用振動板を用いたスピーカ装置よりも優れていることが確認された。

１ バックプレート
２ ポールピース
３ マグネット
４ プレート
５ ボイスコイル
６ ボイスコイル支持部
７ ダンパ
８ スピーカ用振動板
９ センターキャップ
１０ エッジ
１１ フレーム
１２ ガスケット
１３ 磁気回路

Claims (6)

1. 繊維交絡体と、前記繊維交絡体に付着した複数の粒子を備え、
   前記複数の粒子は、無機材料で形成された無機粒子と当該無機粒子に付着した樹脂とで形成されていることを特徴とするスピーカ用振動板。
2. 前記樹脂は、スルホン基を有することを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用振動板。
3. 前記樹脂は、前記スルホン基を有するポリスチレンであることを特徴とする請求項２に記載のスピーカ用振動板。
4. 前記無機粒子はマイカであることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のスピーカ用振動板。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載のスピーカ用振動板と、当該スピーカ用振動板を支持するフレームと、ボイスコイルと、磁気回路と、を備え、
   音響放射側における前記繊維交絡体の表面ないし表面付近に、前記複数の粒子があることを特徴とするスピーカ装置。
6. 前記繊維交絡体は前記ボイスコイルを支持しており、
   前記ボイスコイル側における前記繊維交絡体の面には、前記複数の粒子があることを特徴とする請求項５に記載のスピーカ装置。