JP6473894B2 - 振動板とこれを用いたラウドスピーカ、およびラウドスピーカを用いた電子機器と移動体装置 - Google Patents

Description

本発明は、各種電子機器等に使用されるラウドスピーカ用の振動板とこれを用いたラウドスピーカ、およびラウドスピーカを用いた電子機器と移動体装置に関する。

従来のラウドスピーカ用振動板の一例は、天然繊維とマイカとを含んでいる。マイカを含む振動板は高い剛性を有する。なお、振動板は、天然繊維とマイカなどを水に混ぜた状態で、抄紙することによって作製される（例えば特許文献１）。

特開昭６３−１０２５９６号公報

本発明の振動板は、抄紙層と、抄紙層に積層された抄造層とを含んでいる。抄紙層は、天然繊維と熱可塑性樹脂とを含んでいる。抄造層は、１５０ＧＰａ以上の引張弾性率を有した繊維を含んでいる。

以上の構成では、抄紙層の表面に、引張弾性率の大きい繊維を抄くことによって形成された抄造層が設けられている。そのため、この振動板は高い弾性率を有する。さらに、抄紙層は、天然繊維と熱可塑性樹脂とを混ぜて抄いているので、全体として振動板は軽い。そして、抄紙層の総重量に対する天然繊維の含有量は、１０重量％以上７０重量％以下で、抄紙層の密度は、０．２５ｇ／ｃｍ３以上、１．００ｇ／ｃｍ３以下であり、抄造層に含まれた繊維は炭素、アルミナ、ステンレス、チタンからなる群より選ばれた１種以上である。したがって、振動板の音圧レベルは向上し、かつ振動板の高域限界周波数も高い。その結果、この振動板を用いたラウドスピーカの音質は優れている。

図１は本発明の実施の形態によるラウドスピーカの断面図である。 図２は本発明の実施の形態による他のラウドスピーカの断面図である。 図３は本発明の実施の形態による振動板の模式断面図である。 図４は図３に示す振動板の断面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察像を示す図である。 図５は図３に示す振動板における抄紙層の表面のＳＥＭ観察像を示す図である。 図６は図３に示す振動板におけるスキン層の断面のＳＥＭ観察像を示す図である。 図７は図３に示す振動板の前駆体である積層体の断面の模式図である。 図８は本発明の実施の形態による電子機器の外観図である。 図９は本発明の実施の形態による移動体装置の構成図である。

本実施の形態による振動板を説明するに先立ち、電子機器などに搭載されるラウドスピーカに要求される特性の動向を説明する。電子機器としては、たとえばミニコンポやテレビなどのＡＶ機器や、スマートホンやタブレット端末などの携帯機器などが挙げられる。近年の電子機器は、音源のデジタル化により、優れた音を再生できる。これらの動向に対応するため、ラウドスピーカには、再生周波数帯域が広いこと、ダイナミックレンジが広いこと、さらに歪が低いことなどが要求される。

たとえば、高域を専用に再生するラウドスピーカ（以降、ツィータ）は、高域の音質に大きく影響している。したがって、高域側の再生限界周波数の高いツィータが求められる。一方、低域から高域までの周波数の音を再生するラウドスピーカ（以降、フルレンジスピーカ）には、より広い周波数で音を再生できることが求められている。したがって、高域側の限界周波数の高いフルレンジスピーカが必要である。ラウドスピーカにおいて、振動板が最もこれらの特性に大きく影響している。したがって、高域側の限界周波数の高い振動板が要求される。そのために、振動板は軽くかつ高い剛性を有することが必要である。このような振動板では音圧レベルが向上し高域限界周波数を高めることができる。

以下、図１および図２を参照しながら、軽く、かつ高い剛性を有する本実施の形態のラウドスピーカ１１について説明する。図１は、ラウドスピーカ１１の断面図である。図２は、他の例のラウドスピーカ１１の断面図である。ラウドスピーカ１１は、フレーム１２と、磁気ギャップ１３を有した磁気回路１４と、ボイスコイル１５と、振動板２１とを含んでいる。磁気回路１４は、フレーム１２と結合されている。

図１に示す構成では、磁気回路１４はフレーム１２内に収納されている。あるいは図２に示すように、磁気回路１４は、フレーム１２の背面側の中央部に結合されていてもよい。

磁気回路１４は、図１に示すように、内磁型であることが好ましい。この構成により、ラウドスピーカ１１を小さくできる。この場合、磁気回路１４は、マグネット１４Ａと、ヨーク１４Ｂと、プレート１４Ｃとを含んでいる。マグネット１４Ａは、ヨーク１４Ｂとプレート１４Ｃとの間に挟まれている。なお、ヨーク１４Ｂには、プレート１４Ｃの側面と対向する内面が形成されている。そして、プレート１４Ｃの側面と、ヨーク１４Ｂの内面の間に磁気ギャップ１３が形成されている。

なお、磁気回路１４は、内磁型に限られず、図２に示すように外磁型でもかまわない。この場合、磁気回路１４は、マグネット１４Ｄと、ヨーク１４Ｅと、プレート１４Ｆとを含んでいる。なお、ヨーク１４Ｅは、中央部に設けられたセンターポール１４Ｇを含んでいる。また、プレート１４Ｆは環状である。そして、マグネット１４Ｄは、ヨーク１４Ｅとプレート１４Ｆとの間に挟まれている。この場合、プレート１４Ｆの内側の側面は、センターポール１４Ｇの外周の側面と対向している。そして、プレート１４Ｆの内周の側面と、センターポール１４Ｇの外周の側面との間に磁気ギャップ１３が形成されている。あるいは磁気回路１４は、内磁型と外磁型とを組み合わせた方式でもかまわない。

ボイスコイル１５は、第１端と第２端とを有している。第１端は振動板２１に結合されている。一方、第２端は磁気ギャップ１３へ挿入されている。

振動板２１は、前面と、前面の反対の背面を有している。振動板２１の外周部は、フレーム１２の外周部に連結されている。なお、振動板２１は、エッジを含んでもかまわない。振動板２１は、図１に示すドーム型振動板２１Ａ、あるいは図２に示すコーン型振動板２１Ｂのいずれでもかまわない。ドーム型振動板２１Ａの中央部は図１に示すように前面へ突出している。なお、ドーム型振動板２１Ａの中央部には、お椀状の凹みが形成されていてもかまわない。この場合、お椀状の凹みは、ラウドスピーカ１１の背面側に向かって凹むように配置されている。一方、コーン型振動板２１Ｂの形状は、図２に示すように、前方側が開いたラッパ状である。

次に、振動板２１について、図３、図４を参照しながら、説明する。図３は、振動板２１の模式断面図である。図４は、振動板２１の断面を観察した走査電子顕微鏡（以降、ＳＥＭ）による観察像である。振動板２１は、抄紙層２２と、抄造層２３とを含んでいる。抄造層２３は、抄紙層２２の表面に積層されている。なお、抄紙層２２は、天然繊維２２Ａと熱可塑性の樹脂２２Ｂとを含んでいる。そして、抄紙層２２は、天然繊維２２Ａと樹脂２２Ｂとを水中に混合状態分散させて抄く（以降、抄紙する）ことによって形成できる。なお、樹脂２２Ｂは、化学繊維２２Ｃであることが好ましい。

一方、抄造層２３は、１５０ＧＰａ以上の引張弾性率を有した繊維２３Ａを含んでいる。抄造層２３は、繊維２３Ａを水中に分散させて抄く（以降、抄造する）ことによって形成できる。

次に、振動板２１を作製する際の天然繊維２２Ａと樹脂２２Ｂを抄く作業や、繊維２３Ａを抄く作業について、簡単に説明する。抄紙層２２を作製する際、最初に水へ天然繊維２２Ａと樹脂２２Ｂとを投入し、これらの分散液を調製する。そしてこの分散液を網上に供給して脱水することによって、抄紙層２２の前駆体を作製する。そして、抄紙層２２の前駆体を加熱・プレスすることによって、抄紙層２２を形成する。

なお、抄造層２３を作製する作業は、抄紙層２２を作製する作業と同じである。この場合、天然繊維２２Ａと樹脂２２Ｂに代えて、繊維２３Ａを用いて、抄造層２３の前駆体を作製する。

振動板２１では、抄紙層２２の表面に抄造層２３が形成されているので、弾性率が向上する。さらに、抄紙層２２は、天然繊維２２Ａを含むので軽い。また、抄紙層２２は抄紙によって形成されているので、天然繊維２２Ａ同士の間には隙間が形成されている。したがって、振動板２１はさらに軽くなる。その結果、振動板２１の音圧レベルが向上し、かつ高域限界周波数も高くできる。さらに、振動板２１は、抄紙層２２と抄造層２３との積層構造である。その結果、振動板２１の内部損失も向上する。したがって、振動板２１の中高域レンジの周波数特性にピークやディップが発生することを抑制できる。

そして、振動板２１を組み込んで、図１あるいは図２に示すラウドスピーカ１１を製作すれば、ラウドスピーカ１１は優れた音を再生できる。さらに、振動板２１の弾性率を大きくできるので、ボイスコイル１５の振動が振動板２１へ伝わる効率を高くできる。したがって、特に振動板２１では、高域側の限界周波数が高くなる。

なお、抄紙層２２が樹脂２２Ｂを含んでいるので、振動板２１の内部損失は大きい。したがって、紙のみで作製された振動板に比べて、振動板２１から出力される音の過度応答を小さくできる。したがって、音源をより忠実に再生できる。

さらに、樹脂２２Ｂとして化学繊維２２Ｃを用いた場合、化学繊維２２Ｃ同士の絡み合いや、化学繊維２２Ｃと天然繊維２２Ａとの絡み合いが増加する。したがって、振動板２１の剛性がさらに大きくなる。そして、天然繊維２２Ａと樹脂２２Ｂとの配合比率を調整することによって、振動板２１の内部損失を所望の値に設定できる。さらに、天然繊維２２Ａとして選択する材料や、樹脂２２Ｂとして選択する材料などの組み合わせによって、振動板２１の内部損失を所望の値に設定できる。

なお、図３では、抄造層２３は抄紙層２２の一方の面にのみ形成されているが、これに限られない。抄造層２３は、抄紙層２２の両面に形成してもかまわない。この構成により、さらに振動板２１の弾性率を大きくできる。

抄紙層２２の厚みは、０．０５ｍｍ以上、０．２ｍｍ以下であることが好ましい。抄造層２３の厚みは、０．０５ｍｍ以上、０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。ただし、この場合、抄造層２３の厚みに対する抄紙層２２の厚みの比率は、１以上、１０以下であることが好ましい。なお、抄造層２３の厚みに対する抄紙層２２の厚みの比率は、８以下であることがさらに好ましい。

次に、抄造層２３について説明する。繊維２３Ａは、炭素繊維であることが好ましい。炭素繊維の引張弾性率は、２００ＧＰａ以上である。また、炭素繊維の比重は、１．７６であり、非常に軽い。なお、繊維２３Ａは、炭素繊維に限られず、金属繊維でも良い。さらに、繊維２３Ａは、炭素繊維と金属繊維とを含んでもよい。金属繊維は、たとえばアルミナ、ステンレス、チタンなどで形成されている。あるいは、繊維２３Ａとしては、各種の酸化金属系の材料を用いてもかまわない。なお、繊維２３Ａとしては、これらの種の材料の中から、１種、もしくは２種以上の材料を混合して使用してもよい。

抄造層２３の主繊維として炭素繊維を用いる場合、抄造層２３は、補助繊維として少量の金属繊維を含むことが好ましい。あるいは、補助繊維は化学的に製作された合成繊維を含んでも良い。この構成により、抄造層２３と抄紙層２２との界面での結合力が向上する。抄造層２３は、補助繊維として、少量の金属繊維と合成繊維の双方を含んでも良い。

抄造層２３は、樹脂２３Ｂを含むことが好ましい。抄紙層２２の樹脂２２Ｂは熱プレスによって溶融して、抄造層２３の繊維２３Ａ同士の間の隙間へに流入することがある。このようにして樹脂２３Ｂが形成される。この構成により、抄造層２３に樹脂２３Ｂを含む構成とすることができる。この場合、樹脂２３Ｂは、繊維２３Ａへ付着している。したがって、樹脂２３Ｂは、繊維２３Ａ同士を橋渡しできる。あるいは、樹脂２３Ｂは、繊維２３Ａ同士の間の隙間を埋めることができる。したがって、抄造層２３の弾性率を向上できるので、振動板２１の弾性率も向上する。

抄造層２３は、熱可塑性の樹脂２３Ｃをさらに含むことが好ましい。この場合、抄造層２３の前駆体を作製する際に、繊維２３Ａと樹脂２３Ｃとを水に分散した液を抄くことにより、抄造層２３に、樹脂２３Ｃを含ませることができる。なお、樹脂２３Ｃは、加熱によって溶融するので、繊維２３Ａに付着している。したがって、樹脂２３Ｃは、繊維２３Ａ同士を橋渡しできる。あるいは、樹脂２３Ｃが、繊維２３Ａ同士の間の隙間を埋めることもできる。したがって、抄造層２３の弾性率を向上できるので、振動板２１の弾性率も向上する。

また、抄紙層２２に含まれた樹脂２２Ｂと、抄造層２３に含まれた樹脂２３Ｃの結びつきにより、抄紙層２２と抄造層２３との間の密着強度が向上する。したがって、振動板２１の弾性率が向上するので、振動板２１の発生する音の伝達ロスを小さくできる。

なお、樹脂２３Ｃの含有率は、抄造層２３の総重量に対して、１０重量％以上、５０重量％未満であることが好ましい。また、樹脂２２Ｂと樹脂２３Ｃとは、同じ樹脂を使用することが好ましい。この構成により、抄紙層２２と抄造層２３との結合が強くなり、振動板２１の弾性率が向上する。

樹脂２３Ｃは、化学繊維２３Ｄを含むことが好ましい。この構成により、化学繊維２３Ｄと繊維２３Ａ、さらには化学繊維２３Ｄ同士が絡み合う。したがって、振動板２１の弾性率が向上する。また、熱プレスによって化学繊維２３Ｄの一部が溶融して、繊維２３Ａに付着する。したがって、化学繊維２３Ｄは、繊維２３Ａ同士を橋渡しできる。あるいは、化学繊維２３Ｄが、繊維２３Ａ同士の間の隙間を埋めることもできる。したがって、抄造層２３の弾性率を向上できるので、振動板２１の弾性率も向上する。なお、樹脂２３Ｃは、化学繊維２３Ｄを熱で溶かすことによって形成することもできる。

抄造層２３は、樹脂２２Ｂと樹脂２３Ｃを含むことがさらに好ましい。この構成では樹脂２２Ｂと樹脂２３Ｃの結着力によって、さらに抄造層２３の弾性率を向上できるので、振動板２１の弾性率も向上する。

さらに、抄造層２３は表面部に、樹脂２３Ｃで形成されたスキン層２３Ｅを含むことが好ましい。スキン層２３Ｅの一部は、樹脂２３Ｃによって抄造層２３の内部へ埋設されている。すなわち、繊維２３Ａ同士の隙間が、樹脂２３Ｃによって埋まっている。この構成により、抄造層２３の剛性はさらに向上する。また、抄造層２３の表面で繊維２３Ａが、毛羽立つことを抑制できる。さらに、抄造層２３の表面部の滑らかさが向上するので、振動板２１を前面側から見た場合の美観が向上する。

次に、抄紙層２２について説明する。抄紙層２２は、天然繊維２２Ａと、樹脂２２Ｂとを含んでいる。天然繊維２２Ａのカナダ標準濾水度による叩解度は、２００ｍｌ以上、７００ｍｌ以下であることが好ましい。この構成により、天然繊維２２Ａ同士が絡み合い、振動板２１の骨組を天然繊維２２Ａによって構成できる。したがって、振動板２１の剛性を大きくできる。また、天然繊維２２Ａの叩解度は２００ｍｌ以上であるので、抄紙時の濾水速度を速くできる。したがって、振動板２１の生産性が向上する。なお、樹脂２２Ｂとして化学繊維２２Ｃが含まれる場合、化学繊維２２Ｃと天然繊維２２Ａとの絡み合いが向上する。したがって、振動板２１の剛性がさらに大きくなる。

天然繊維２２Ａの繊維長は０．８ｍｍ以上、３ｍｍ以下であることが望ましい。このように、繊維長が０．８ｍｍ以上の天然繊維２２Ａの剛性は大きい。したがって、振動板２１の剛性も大きくなる。また、３ｍｍ以下の繊維長の天然繊維２２Ａは、水中で均一に分散しやすい。したがって、抄紙層２２において、天然繊維２２Ａの分布の偏りの発生を抑制できる。したがって、振動板２１は、不要な共振音の発生を抑制できる。

抄紙層２２の総重量に対する天然繊維２２Ａの配合比率は、１０重量％以上、９０重量％以下であることが好ましい。なお、天然繊維２２Ａの配合比率は、抄紙層２２の総重量に対して、１０重量％以上、７０重量％以下であることがさらに好ましい。天然繊維２２Ａの配合比率が、１０重量％以上であれば、振動板２１の剛性が大きくなる。したがって、振動板２１は、迫力ある音を出力できる。また、天然繊維２２Ａの配合比率を９０重量％以下とすることにより、振動板２１の形状の自由度が増す。たとえば、振動板２１がドーム型振動板２１Ａである場合、ドーム高さを高くできる。したがって、ドーム型振動板２１Ａの剛性を大きくできる。その結果、ドーム型振動板２１Ａは、高域側の再生周波数を高くできる。またドーム型振動板２１Ａの歪も小さくできる。

天然繊維２２Ａとしては、木材系や非木材系の植物を原料とした繊維を用いることができる。木材系の植物としては、針葉樹、広葉樹等などを用いることができる。一方、非木材系の植物としては、竹、バナナ、パイナップル、笹、ケナフ、ジュート、バガス、マニラ麻、ガンピ等を用いることができる。そして、これらの中から、適宜１種類の材料を使用、あるいは２種類以上の材料を混ぜて使用することにより、振動板２１の特性や音質を調整できる。

たとえば、天然繊維２２Ａとして、針葉樹あるいは広葉樹を用いた場合、振動板２１の内部損失は高く、音質も優れている。この場合、振動板２１は、金属系の材料を用いた振動板に比べて、特に中低域の音のピークの発生を抑制できる。

また、たとえば天然繊維２２Ａとして、非木材系の植物を原料とした繊維を用いた場合、木材資源が枯渇することを抑制できる。したがって、非木材系の植物を原料とした天然繊維２２Ａは、地球環境の破壊を抑制できる。

特に天然繊維２２Ａとしては、竹を原料とした繊維（以降、竹繊維２２Ｅ）を用いることが好ましい。振動板２１を焼却する際、竹の成長の過程で大気中から吸収した二酸化炭素が、大気中へ戻る。したがって、竹繊維２２Ｅを用いた振動板２１は、化石燃料を原料とする振動板に比べて二酸化炭素ガスの増加を抑制できる。

一般的に、竹は生後５０日ほどで成長する。そこで、生後１年以上を経過した竹を振動板２１の材料として用いることは、森林（木材）の枯渇を抑制できる。また、竹は繁殖力が強いので、竹林を放置した場合、他の森林の成長を阻害する。このような竹を工業的な材料として用いているので、竹林が他の森林の成長を阻害することを抑制できる。また、生後１年以上を経過した竹から得られた竹繊維２２Ｅでは、振動板２１に使用するために必要となる弾性率や内部損失などの特性が安定している。したがって、生後１年以上を経過した竹から得られた竹繊維２２Ｅを用いて振動板２１を作製することにより、音響特性のばらつきの発生を抑制できる。

なお、竹繊維２２Ｅに含まれるリグニンの含有率は、竹繊維２２Ｅの総重量に対して、０．５重量％以上、２０重量％以下であることが望ましい。リグニンの含有量が２０重量％を超える場合、竹繊維２２Ｅの表面に含まれる過度のリグニンによって、水素結合に由来する竹繊維２２Ｅ同士の接着が阻害される。したがって、振動板２１の強度が不足する。さらにリグニンの含有率が多い場合には、振動板２１の形状を形成することすら困難となる。したがって、竹繊維２２Ｅのリグニンの含有率を２０重量％以下とすることにより、振動板２１の内部損失の値が大きくなる。そのため、振動板２１によって発生するラウドスピーカ１１の中高域でのピークやディップなどを抑制できる。

天然繊維２２Ａは、ミクロフィブリル化された微細化竹繊維２２Ｆを含むことが好ましい。微細化竹繊維２２Ｆの含有率は、抄紙層２２の総重量に対して、１重量％以上、３０重量％以下であることが望ましい。微細化竹繊維２２Ｆは、天然繊維２２Ａ同士を結び付けるバインダーとして働く。その結果、振動板２１の剛性が向上する。また、微細化竹繊維２２Ｆの含有率が３０重量％以下であるので、抄紙時に天然繊維２２Ａなどの分散性の低下を抑制できる。さらに、振動板２１の外観の美観を損ねることも抑制できる。一方、微細化竹繊維２２Ｆを３０重量％を超えて含む場合、天然繊維２２Ａを抄紙する際、抄紙の濾水時間が長くなるため、振動板２１の生産コストが増加する。

微細化竹繊維２２Ｆの繊維長は、０．１ｍｍ以上、０．８ｍｍ以下であることが好ましい。この構成により、振動板２１の剛性を大きくできる。さらに、微細化竹繊維２２Ｆの叩解度は、２００ｍｌ以下であることが望ましい。微細化竹繊維２２Ｆの叩解度が２００ｍｌを超える場合、一般的な竹繊維２２Ｅに比べて、振動板２１の特性に大差がない。したがって、２００ｍｌ以下の叩解度の微細化竹繊維２２Ｆを含むことにより、振動板２１の剛性はさらに高くできる。

さらに、抄紙層２２は、必要に応じて強化材２６を含んでも良い。強化材２６としては、充填材、無機繊維、防水剤、顔料等を用いることができる。そして、所望の特性や音質に応じて、これらのなかから適宜、強化材２６を選択する。なお、強化材２６は、これらの種の中から１種類、あるいは２種類以上を組み合わせて使用してもかまわない。強化材２６としては、たとえばアラミド繊維、カーボン繊維、水酸化アルミニウムなどを用いることができる。

抄紙層２２が強化材２６としてアラミド繊維やカーボン繊維を含む場合、振動板２１の弾性率が向上する。この場合、強化材２６の添加量は、抄紙層２２の総重量に対し、１重量％以上、４５重量％以下であることが好ましい。この構成により、振動板２１の弾性率を向上できる。なお、強化材２６の含有量が１重量％未満である場合、強化材２６の効果が小さい。また、強化材２６の含有量が４５重量％以下であるので、振動板２１内において強化材２６が偏って分散することを抑制できる。さらに振動板２１の比重の増加を抑制できる。

抄紙層２２が強化材２６として水酸化アルミニウムを含む場合、強化材２６の添加量は、抄紙層２２の総重量に対して、３０重量％以上、７０重量％以下であることが望ましい。抄紙層２２は、水酸化アルミニウムを３０重量％以上含んでいるので、抄紙層２２の難燃性を向上できる。また、強化材２６の含有量が７０重量％を超えると抄紙層２２を形成することが困難である。

抄紙層２２の密度は、０．２５ｇ／ｃｍ^３以上、１．００ｇ／ｃｍ^３以下であることが好ましい。なお、抄紙層２２の密度は、微細化竹繊維２２Ｆなどの補助材料、強化材２６、天然繊維２２Ａ、樹脂２２Ｂの種類や含有量などを調整することによって、所望の値に設定できる。抄紙層２２の密度が、０．２５ｇ／ｃｍ^３以上であるので、振動板２１の強度を大きくできる。したがって、振動板２１から出力される音の歪を小さくできる。この場合、特に高音域での歪の発生を抑制できる。さらに、抄紙層２２の密度を１．００ｇ／ｃｍ^３以下としているので、樹脂製の振動板に比べて振動板２１の重量を軽くできる。したがって、振動板２１から出力された音の音圧が低下することを抑制できる。

前述のように、樹脂２２Ｂには、化学繊維２２Ｃを含むことが好ましい。この構成により、化学繊維２２Ｃと天然繊維２２Ａ、あるいは化学繊維２２Ｃ同士が絡み合う。したがって、振動板２１の剛性が向上する。なお、樹脂２２Ｂは、熱によって化学繊維２２Ｃを溶かすことによって形成してもかまわない。

なお、化学繊維２２Ｃの一部は、溶融していてもかまわない。そして、化学繊維２２Ｃの溶融した部分が、他の化学繊維２２Ｃや、天然繊維２２Ａへ付着していることが好ましい。この構成により、化学繊維２２Ｃが、他の化学繊維２２Ｃ同士の間、あるいは天然繊維２２Ａ同士の間、さらに化学繊維２２Ｃと天然繊維２２Ａとの間を橋渡しする。したがって、振動板２１の剛性を向上できる。

次に、抄紙層２２に形成されたスキン層２２Ｄについて、図３、図５、および図６を参照しながら説明する。図５は、抄紙層２２の表面を観察したＳＥＭ観察像を示す図である。図６は、スキン層２２Ｄの断面を観察したＳＥＭ観察像を示す図である。図３に示すように、抄紙層２２は、樹脂２２Ｂで形成されたスキン層２２Ｄを含むことが好ましい。なお、抄紙層２２において、抄造層２３と反対の面に、樹脂２２Ｂのスキン層２２Ｄが形成されていることが好ましい。スキン層２２Ｄは、天然繊維２２Ａ同士の間を橋渡しする樹脂２２Ｂを含んでいる。この構成により、抄紙層２２の剛性を大きくできる。したがって、振動板２１では、歪が低減され、かつ振動板２１の高域限界周波数が大きくなる。

単一の金属の材料による振動板と比較して、振動板２１の内部損失の値は向上する。また、単一の樹脂の材料による振動板に比べて軽く、弾性率が高いため、音圧レベルが向上し、再生帯域を拡げることができる。

一般的に振動板の後へ出力される音と、振動板２１の前へ出力される音との位相差は約１８０度である。通気性の大きな振動板は、振動板の後へ出力された音と、振動板の前へ出力された音とが混ざり、音に歪みが生じる。ところが、スキン層２２Ｄを有している振動板２１の通気性は小さい。したがって、振動板２１から背面側に出力された音が、前面側に出力された音と混ざることを抑制できる。したがって、振動板２１は、さらに歪みを小さくでき、かつ音圧レベルを向上できる。また、空気漏れによって発生する振動板２１の音の歪も低減できる。さらに、振動板２１の耐湿性や耐水性も向上する。

スキン層２２Ｄは、天然繊維２２Ａ同士の隙間、あるいは化学繊維２２Ｃ同士の隙間、さらに天然繊維２２Ａと化学繊維２２Ｃとの間の隙間を埋める樹脂２２Ｂを含んでいることがさらに好ましい。

樹脂２２Ｂ、２３Ｂ、２３Ｃには、たとえばポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂などを用いることができる。そして、これらの種の中から、１種の材料を選択して使用してもかまわない。あるいは、これらの種の中から、２種以上の材料を混合して使用してもかまわない。

また、樹脂２２Ｂ、２３Ｂ、２３Ｃには、ポリエチレンテレフタレート（以降、ＰＥＴ）、あるいはポリエチレンナフタレート（以降、ＰＥＮ）、ポリ乳酸などのポリエステル系樹脂を用いることができる。この構成により、振動板２１にピンホールが発生することを抑制できる。したがって、振動板２１の空気の漏れを抑制できるので、振動板２１の音の歪が低減する。また、振動板２１の剛性は、天然繊維２２Ａのみによって作製された振動板に比べ、飛躍的に向上する。したがって振動板２１の再生帯域を拡大できる。

樹脂２２Ｂ、２３Ｂ、２３Ｃ、化学繊維２２Ｃをポリオレフィン系樹脂によって構成した場合、振動板２１の内部損失を向上できる。したがって振動板２１の音の不要な歪を低減できる。樹脂２２Ｂ、２３Ｂ、２３Ｃをアクリル系樹脂によって構成した場合、振動板２１の弾性率を向上できる。したがって、振動板２１の音の不要な歪を低減できる。樹脂２２Ｂ、２３Ｂ、２３ＣをＰＥＮによって構成した場合、振動板２１の剛性を向上できる。さらに、振動板２１の内部損失を向上できる。樹脂２２Ｂ、２３Ｂ、２３Ｃをポリ乳酸によって構成した場合、振動板２１の剛性を向上できる。また、自然由来のポリ乳酸を用いることによって、振動板２１は、地球環境の破壊の抑制に貢献できる。

なお、化学繊維２２Ｃは、天然繊維２２Ａと同様に叩解されていることが好ましい。この構成により、化学繊維２２Ｃの表面積が大きくなる。したがって、化学繊維２２Ｃ同士や、化学繊維２２Ｃと天然繊維２２Ａとの絡み合いを向上できる。その結果、振動板２１の剛性を高くできる。

抄造層２３は、図１および図２に示す振動板２１において、ボイスコイル１５を結合した面に形成することが好ましい。この構成により、振動板２１において、ボイスコイル１５を連結した面の剛性を大きくできる。そのため、ボイスコイル１５の振動が振動板２１へ伝わる効率をさらに高くできる。したがって、特に振動板２１では、高域側の限界周波数がさらに高くなる。

図１に示すように、ラウドスピーカ１１は、たとえばツィータ１１Ａであってもかまわない。この場合、振動板２１は、ドーム型振動板２１Ａであることが好ましい。そして、ボイスコイル１５は、ドーム型振動板２１Ａの背面側に結合することが好ましい。したがって、ドーム型振動板２１Ａにおいて、図３に示す抄造層２３は、ツィータ１１Ａの背面方向を向くように配置されている。なお、抄造層２３は、ドーム型振動板２１Ａの前面側に形成しても良い。さらに、抄造層２３は、振動板２１の前面側と背面側の双方に形成することもできる。

なお振動板２１の形状は、ドーム型以外に、図２に示すようなコーン形状でもかまわない。図２に示すラウドスピーカ１１は、フルレンジスピーカ１１Ｂ、あるいはスコーカ１１Ｃであってもかまわない。この場合、振動板２１は、コーン型振動板２１Ｂであることが好ましい。

コーン型振動板２１Ｂは、ダストキャップやサイドコーンを含んでもかまわない。あるいは振動板２１は、サイドコーンやダストキャップであってもかまわない。ダストキャップやサイドコーンは、主に高音域の音の再生特性に影響している。したがって、ラウドスピーカ１１は、高域の音を忠実に再生できる。

なお、ラウドスピーカ１１において、ボイスコイル１５は、コーン型振動板２１Ｂの前面に結合している。図２ではボイスコイル１５は、コーン型振動板２１Ｂの背面に結合されているように見えるが、実際にはボイスコイル１５がコーン型振動板２１Ｂの前面から少し突出し、その突出した部分とコーン型振動板２１Ｂの前面とが接着されている。したがって、図３に示す抄造層２３は、コーン型振動板２１Ｂの前面に形成することが好ましい。なお、振動板２１は、コーン形状であるが、図１に示すようなドーム形状でもかまわない。

次に、振動板２１の製造方法について、図３を参照しながら、さらに詳しく説明する。振動板２１の製造方法は、抄紙工程と熱プレス工程とを含んでいる。抄紙工程は、抄紙層２２の前駆体を作製する工程と、抄造層２３の前駆体を作製する工程を含んでいる。

抄紙層２２の前駆体を作製する工程では、水中に分散した天然繊維２２Ａと化学繊維２２Ｃとを抄き上げることによって、抄紙層２２の前駆体を作製する。なお、微細化竹繊維２２Ｆなどの補助材料や、強化材２６は、この工程において、天然繊維２２Ａと化学繊維２２Ｃとに混ぜて抄き上げる。抄紙層２２の前駆体において、天然繊維２２Ａと化学繊維２２Ｃの合計の坪量は、３０ｇ／ｍ^２以上、９０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。

天然繊維２２Ａと樹脂２２Ｂとの分散液をたとえば網の上に供給する。分散液のうちの天然繊維２２Ａと樹脂２２Ｂは網の上に堆積した状態で残留し、水は網を通過する。すなわち、抄紙層２２の前駆体に含まれた余分な水分が除去される。その結果、天然繊維２２Ａと樹脂２２Ｂの堆積物が、抄紙層２２の前駆体として網上に残留する。

なお、この状態の抄紙層２２の前駆体は、若干の水分を含んでいる。そこで、抄紙層２２の前駆体を、網の下側からさらに真空吸引することが好ましい。この構成により、抄紙層２２の前駆体から、さらに水分を除去することができる。

抄造層２３の前駆体を作製する工程では、水中に分散させた繊維２３Ａを抄き上げることによって、抄造層２３の前駆体を製作できる。化学繊維２３Ｄを含む場合、化学繊維２３Ｄは、この工程において繊維２３Ａに混ぜおくと良い。なお、抄造層２３の前駆体において、繊維２３Ａの坪量は、１０ｇ／ｍ^２以上、３０ｇ／ｍ^２以下であることが好ましい。

抄造層２３の前駆体を作製する工程は、抄紙層２２の前駆体を作成する工程と同じである。ただし、抄造層２３の前駆体を作製する工程は、天然繊維２２Ａと化学繊維２２Ｃの分散液に代えて、繊維２３Ａの分散液を用いている。

図７は、本実施の形態における積層体の模式図である。振動板２１の製造方法は、積層体２５を作製する工程を含んでもよい。積層体２５を作製する工程では、抄紙層２２の前駆体と抄造層２３の前駆体とを積層して積層体２５の前駆体を作製する。そして、積層体２５の前駆体をローラなどによって圧縮することによってさらに脱水し、かつ所望の厚みへと調整する。そしてその後で、積層体２５の前駆体を乾燥することによって積層体２５を作製する。

なお、図３に示す振動板２１の製造方法は、積層体２５を作製する工程を有しているが、これに限られない。抄造層２３の前駆体を作製する工程で、抄造層２３の前駆体上に繊維２３Ａを堆積させることによって、積層体２５の前駆体を形成してもかまわない。この構成により、別途、抄紙層２２の上に抄造層２３を積層する作業が不要になる。

積層体２５は、乾燥した平板状であることが好ましい。なお、積層体２５は、さらにロール状に巻かれていることが好ましい。この構成により、振動板２１は、熱プレスによって連続的に作製できる。なお、積層体２５は、平板状に限られず、あらかじめ振動板２１の形状に成形しておいてもかまわない。この場合、抄紙工程での抄き網の形状は、振動板２１に似た形状であることが好ましい。さらに、積層体２５は湿っていてもかまわない。

次に、熱プレス工程で、図７に示す積層体２５へ熱と圧力を加えることにより、図３に示す振動板２１を作製している。この際、熱プレス工程の熱によって、化学繊維２２Ｃや化学繊維２３Ｄを溶かして、樹脂２２Ｂや樹脂２３Ｂ、樹脂２３Ｃを形成できる。また、熱プレス工程の圧力によって、積層体２５を所望の形状に成形できる。

図１、図２に示すように、振動板２１は、熱プレスによって製作された熱プレス成形体２４である。熱プレス成形体２４は、図７に示す積層体２５を熱プレスすることによって製作できる。したがって、図３に示す熱可塑性の樹脂２２Ｂは、熱プレスによって溶融し、天然繊維２２Ａに付着する。そして、天然繊維２２Ａ同士は樹脂２２Ｂによって橋渡しされる。その結果、振動板２１の弾性率は、さらに向上する。

なお、熱プレスを行う金型は、上型と下型とを含んでいる。そしてこの工程において、上型と下型との設定温度を変えておくことが好ましい。この構成により、振動板２１には、上型と下型とのうちで設定温度が高い側の面にスキン層２２Ｄが形成される。

以下、本実施の形態における電子機器４４について、図８を参照しながら説明する。図８は電子機器４４の概念図である。電子機器４４は、ラウドスピーカ１１、筐体４１、増幅部４２を含んでいる。なお、ラウドスピーカ１１は、たとえば、ツィータ１１Ａとフルレンジスピーカ１１Ｂとを含むことが好ましい。さらに、電子機器４４は、プレーヤ４３を含んでもかまわない。

ラウドスピーカ１１、増幅部４２、プレーヤ４３は、筐体４１内に収納されている。なお、プレーヤ４３は、増幅部４２に入力される電気信号を出力している。増幅部４２は、入力された電気信号を増幅して、ラウドスピーカ１１へ供給する。

電子機器４４は、たとえばオーディオ用のミニコンポシステムである。なお、電子機器４４はミニコンポシステムに限定されることなく、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、さらには携帯電話やコンピュータ等の情報機器であってもかまわない。

以上の構成により、電子機器４４は、音圧レベルを大きく、また高域限界周波数を高くできるので、ラウドスピーカ１１から優れた音を再生できる。したがって、電子機器４４は、高音質、かつ高品質と、高信頼性を有し、かつ価格も安い。

次に、本実施の形態における移動体装置５０について、図９を参照しながら説明する。図９は移動体装置５０の概念図である。移動体装置５０は、本体部４８、駆動部４５と、ラウドスピーカ１１を含んでいる。なお、駆動部４５は、動力伝達部４６や、操舵部４７を含んでもかまわない。さらに、操舵部４７には、タイヤなどを含んでもかまわない。

駆動部４５、ラウドスピーカ１１は、本体部４８内に収納されている。駆動部４５は、移動体装置５０を移動させるための動力を発生している。駆動部４５には、たとえば、エンジンあるいはモータを含んでもかまわない。動力伝達部４６は、動力をタイヤなどへ伝達している。動力伝達部４６は、変速機構などを含んでもかまわない。操舵部４７は、たとえば、ハンドルやアクセルペダルなどを含んでもかまわない。

ラウドスピーカ１１は、たとえばリアトレイに配置できる。そしてラウドスピーカ１１は、カーナビゲーションやカーオーディオの一部を構成できる。なお、ラウドスピーカ１１は、リアトレイに限られず、フロントパネル、ドア、天井、ピラー部、インパネ部、床等に配置してもかまわない。

振動板２１は、樹脂製の振動板に比べて軽い。したがって、振動板２１を駆動するためのマグネット１４Ｄ（図２参照）を小さくできるので、ヨーク１４Ｅやプレート１４Ｆも小さくできる。その結果、ラウドスピーカ１１を軽くでき、移動体装置５０も軽くできる。そのため、移動体装置５０の燃費の向上に貢献し、化石燃料の消費量の抑制に貢献できる。

移動体装置５０としては、たとえば自動車である。なお、移動体装置５０は、自動車に限定されることなく、オートバイやバス、電車、船舶、航空機等であってもかまわない。

本発明にかかる振動板は、音質を向上できるという効果を有し、各種電子機器や、移動体装置などに適用できる。

１１ ラウドスピーカ
１１Ａ ツィータ
１１Ｂ フルレンジスピーカ
１１Ｃ スコーカ
１２ フレーム
１３ 磁気ギャップ
１４ 磁気回路
１４Ａ マグネット
１４Ｂ ヨーク
１４Ｃ プレート
１４Ｄ マグネット
１４Ｅ ヨーク
１４Ｆ プレート
１４Ｇ センターポール
１５ ボイスコイル
２１ 振動板
２１Ａ ドーム型振動板
２１Ｂ コーン型振動板
２２ 抄紙層
２２Ａ 天然繊維
２２Ｂ 樹脂
２２Ｃ 化学繊維
２２Ｄ スキン層
２２Ｅ 竹繊維
２２Ｆ 微細化竹繊維
２３ 抄造層
２３Ａ 繊維
２３Ｂ 樹脂
２３Ｃ 樹脂
２３Ｄ 化学繊維
２３Ｅ スキン層
２４ 熱プレス成形体
２５ 積層体
２６ 強化材
４１ 筐体
４２ 増幅部
４３ プレーヤ
４４ 電子機器
４５ 駆動部
４６ 動力伝達部
４７ 操舵部
４８ 本体部
５０ 移動体装置

Claims (15)

1. 天然繊維と熱可塑性の樹脂とを含む抄紙層と、１５０ＧＰａ以上の引張弾性率を有した繊維を含み、前記抄紙層に積層された抄造層と、を備え、前記抄紙層の総重量に対する前記天然繊維の含有量は、１０重量％以上７０重量％以下で、前記抄紙層の密度は、０．２５ｇ／ｃｍ３以上、１．００ｇ／ｃｍ３以下であり、前記抄造層に含まれた前記繊維は炭素、アルミナ、ステンレス、チタンからなる群より選ばれた１種以上である、振動板。
2. 前記振動板は、前記抄紙層と前記抄造層との積層体の熱プレス成形体である、請求項１記載の振動板。
3. 前記積層体は平板状である、請求項２記載の振動板。
4. 前記抄造層は、前記抄紙層に含まれる前記樹脂と同じ樹脂を含む、請求項１記載の振動板。
5. 前記抄造層は、熱可塑性の化学繊維をさらに含む、請求項１記載の振動板。
6. 前記抄造層は、前記振動板の少なくとも一方の面に形成された、請求項１記載の振動板。
7. 前記樹脂は、化学繊維を含む、請求項１記載の振動板。
8. 前記抄紙層は、前記抄造層の形成された面の反対の面に形成されたスキン層を有する、請求項１記載の振動板。
9. 前記抄紙層は強化材をさらに含む、請求項１記載の振動板。
10. 前記振動板はドーム状である、請求項１記載の振動板。
11. 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記載の振動板と、前記フレームに結合され、磁気ギャップを有する磁気回路と、第１端と第２端を有し、前記第１端が前記振動板に結合され、第２端が前記磁気ギャップへ挿入されたボイスコイルと、を備えた、ラウドスピーカ。
12. 前記抄造層は、前記振動板における前記ボイスコイルが結合された面の反対の面に形成された、請求項１１記載のラウドスピーカ。
13. 前記抄造層は、前記振動板において前記ボイスコイルが結合された面に形成された、請求項１１記載のラウドスピーカ。
14. 筐体と、前記筐体内に収納された請求項１１に記載のラウドスピーカと、
    前記筐体内に収納され、かつ前記ラウドスピーカに電気信号を供給する増幅部と、を備えた、電子機器。
15. 本体部と、前記本体部に搭載された駆動部と、前記本体部に搭載された請求項１１に記載のラウドスピーカと、を備えた、移動体装置。