JP6820535B2

JP6820535B2 - スピーカ用振動板およびこれを用いたスピーカ

Info

Publication number: JP6820535B2
Application number: JP2017050680A
Authority: JP
Inventors: 平岡　英敏; 英敏平岡
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2017-03-16
Filing date: 2017-03-16
Publication date: 2021-01-27
Anticipated expiration: 2037-03-16
Also published as: US10405119B2; US20180270597A1; JP2018157286A

Description

本発明は各種音響機器に使用されるスピーカ用振動板に関するものである。

スピーカ用振動板には、セルロース材料を抄紙工程を経て成形するセルロース振動板と、樹脂材料を金型に注入して成形する樹脂振動板等がある。自動車のエンジンルームや自動車の車室などの過酷な環境下に設置されるスピーカでは、防水性やコストや比重の観点から熱可塑性樹脂であるポリプロピレンをベース樹脂に使用して樹脂成形された振動板が多用されている。

特許文献１には、下記の（１）（２）の構造のスピーカ用振動板が開示されている。

（１）モリブデン箔またはポリイミド樹脂フィルムを金型成形した振動板基材の上に、セラミックス粉または金属粉を堆積し、その表面にダイヤモンド膜層を蒸着したスピーカ用振動板
（２）ダイヤモンド膜層を蒸着した後に前記振動板基材を除去したスピーカ用振動板
特許文献２には、下記の（３）〜（５）の構造のスピーカ用振動板が開示されている。

（３）振動板基板の上にダイヤモンド層を析出した後に前記振動板基板を除去したスピーカ用振動板
（４）振動板基板の上にダイヤモンド状炭素とダイヤモンドからなる混在層を析出した後に前記振動板基板を除去したスピーカ用振動板
（５）振動板基板の上にダイヤモンド層を析出した後にダイヤモンド状炭素層を析出し、さらにダイヤモンド層を析出した後に前記振動板基板を除去したスピーカ用振動板

特開平３−８５１００号公報特公平７−１０１９５７号公報

スピーカの音響特性の向上には、振動板材料の内部損失と比弾性率をバランス良く設定することが必要である。しかし、従来のセルロース振動板や樹脂振動板では、大きな弾性率が得られず、弾性率を大きくするためには比重の高い材料を用いる必要がある。比重の高い材料を用いた場合には、スピーカ用振動板の軽量化を実現することができず、音圧レベルの低下を招く等、音響特性の向上に制限がある。

また、特許文献１では、厳密にはダイヤモンドと基材である金属や樹脂は化学結合しないため、効果はごく限られたレベルとなる。また、特許文献２では、ダイヤモンドそのものを振動板として使用するため、コストとして高価となり非現実的であり、また、工程としてもＣＶＤ（chemical vapor deposition 化学気相蒸着）のみで振動板の厚みに堆積させるには時間がかかりすぎる。

本発明は、大きな弾性率が得られ、しかも軽量化できるスピーカ用振動板を提供することを目的とする。

本発明のスピーカ用振動板は、水酸基を有する振動板材料を主原料とし、前記振動板材料の材料分子に、２つ以上の水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合している、ことを特徴とする。

振動板の材料分子に、２つ以上の水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合しているので、材料分子間に剛直な結合を発現させることができ、比重を高めることなく弾性率の高い振動板材料が得られるので、スピーカの音響特性の向上を実現できる。

（ａ）〜（ｅ）本発明の実施例１の製造工程図（ａ）〜（ｆ）本発明の実施例２の製造工程図本発明のスピーカ用振動板を使用したスピーカの断面図

（実施例１）
この実施例１では、抄紙工程で使用する抄紙材料に、２つの水素結合性官能基を有したダイアモンドイドであるアダマンタンを配合した。スピーカ用振動板は、図１（ａ）〜（ｅ）の工程で製造できる。

（ａ）の工程では、漉き槽１に抄紙網２を固定して、漉き槽１内へ抄紙材料３を投入する。ここで使用する振動板材料には、木または竹のパルプの繊維が固まっているのを叩解によりほぐして作成する。叩解は、フッ素エマルジョンまたはパラフィン系エマルジョンの少なくとも何れかの防水剤をパルプと同時に投入して、防水剤をパルプに吸着させながら叩解する。防水性をさらに向上させるために、樹脂エマルジョンを叩解機に追加しても良い。防水剤の紙材料に対する混合の割合は、５〜１０重量％であった。上記の他に使用できる防水剤としては、シリコン／シラン系のものを使用できる。

樹脂エマルジョンは、エポキシ、アクリル、エステル系、あるいは合成樹脂、例えば、酢酸ビニル重合体、アクリル酸エステル共重合、エチレン・酢酸ビニル・アクリル酸共重合である。抄紙材料３には、ヒドロキシメチルアダマンタノールを固形分で５〜５０％、具体的には効果とコストバランスとして１０％配合した。５％それ以下であれば効果は無く、５０％以上であれば脆くなり、形状維持が困難となる。

なお、ここでは水酸基を有する振動板材料として木または竹のパルプを記載したが、麻、カジノキ、ガンピ、コウゾ、マユミ、ミツマタ、亜麻、木綿、サトウキビ、マニラアサ、バナナ、アブラヤシなどのパルプ、キチン、キトサンなどでも良い。

（ｂ）の工程では、漉き槽１の底部より排水して抄紙網２の上にコーン４を堆積する。さらに網５が固定された抄紙台６を漉き槽１に配置する。

（ｃ）の工程では、抄紙網２の上に堆積しているコーン４を、抄紙台６を降下させて網５を介して吸着の後に上昇させて、コーン４を抄紙網２から剥がして持ち上げる。

（ｄ）の工程では、金型７に固定した金網８の上に、コーン４を転写して、金型９と重ね合わせて加熱プレス成形する。或いは、温風を用いてノンプレス成形する。これによって（ｅ）に示したスピーカ用振動板１０を作成した。

この実施例１で作成したスピーカ用振動板１０は、弾性率４ＧＰａ，内部損失０．０４であった。

（比較例１）
上記の実施例１では、抄紙料３にヒドロキシメチルアダマンタノールを配合して抄紙したが、この比較例１ではヒドロキシメチルアダマンタノールを配合していない抄紙料を使用した以外は、実施例１と同じにしてスピーカ用振動板を製造した。比較例１のスピーカ用振動板は弾性率２ＧＰａ，内部損失０．０４であった。実施例１のスピーカ用振動板１０との重量変化はなかった。

この比較例１と実施例１を比べて分かるように、ヒドロキシメチルアダマンタノールを配合した抄紙材料３を使用した実施例１のスピーカ用振動板は、比較例１と同じ重量で弾性率を高めることができ、スピーカに使用した場合には、平坦で安定した周波数特性と高域限界周波数の伸長、高忠実再生を実現できる。なお、ヒドロキシメチルアダマンタノールを配合した抄紙材料３を使用した場合には、コーン４の原材料のパルプの材料分子に、水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合していると考えられる。

さらに、完成したスピーカ用振動板１０の内部の材料分子間と、スピーカ用振動板１０の表面の材料分子間に、水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合していると考えられる。

（実施例２）
図２（ａ）〜（ｆ）は実施例２の製造工程を示す。

（ａ）の工程では、漉き槽１に抄紙網２を固定して、漉き槽１内へ抄紙材料３を投入する。この実施例２では、抄紙工程で使用する抄紙材料３として比較例１と同じ抄紙材料３を使用した以外は、実施例１の（ａ）と同じにした。

（ｂ）の工程では、漉き槽１の底部より排水して抄紙網２の上に抄紙のコーン４を堆積する。さらに網５が固定された抄紙台６を漉き槽１に配置する。

（ｄ）の工程では、金型７に固定した金網８の上に、コーン４を転写して、金型９と重ね合わせて加熱プレス成形する。具体例は、プレス温度は２００℃、圧力は０．２ＭＰａプレス時間は２０秒である。或いは、温風を用いてノンプレス成形する。

（ｅ）の工程では、成形後のコーン４を含浸剤１１に浸けた。コーンと含浸剤の温度は常温であった。浸漬時間は１０秒で、常温で３０分乾燥後、１２０℃で３０分でエポキシを熱硬化させた。含浸剤１１は、アルコール可溶性エポキシ樹脂とヒドロキシメチルアダマンタノールの割合が一例では８：２で、固形分１０ｗｔ％のイソプロピルアルコール溶液である。更にエポキシ樹脂の硬化剤としてイミダゾール系硬化剤を０．５％これに加える。

これによって（ｆ）に示したスピーカ用振動板１０を作成した。

この実施例２で作成したスピーカ用振動板１０は、弾性率４ＧＰａ，内部損失０．０４であった。

なお、含浸剤１１のアルコール可溶性エポキシ樹脂とヒドロキシメチルアダマンタノールの割合が８：２であったが、アルコール可溶性エポキシ樹脂：ヒドロキシメチルアダマンタノールが、８：２の場合に限定されることなく、ヒドロキシメチルアダマンタノールが全部で、アルコール可溶性エポキシ樹脂がない場合でも良い。エポキシ樹脂は脆さをカバーするためのものであって、多ければ、アダマンタン骨格の効果は控えめになり、硬くなくなる傾向になり、少なければ、アダマンタンだけの膜となり、脆くなる傾向になる。ただ、基材の紙と水素結合するので、構造は保つことができる。

（比較例２）
上記の実施例２では、含浸剤１１にエポキシ樹脂とヒドロキシメチルアダマンタノールを配合したものを使用したが、この比較例２ではヒドロキシメチルアダマンタノールを配合していないエポキシ樹脂だけの含浸剤１１を使用した以外は、実施例２と同じにしてスピーカ用振動板を製造した。比較例２のスピーカ用振動板は弾性率３ＧＰａ，内部損失０．０２であった。実施例２のスピーカ用振動板１０との重量変化はなかった。

この比較例２と実施例２を比べて分かるように、ヒドロキシメチルアダマンタノールを配合した含浸剤１１を使用した実施例２のスピーカ用振動板は、比較例２と同じ重量で弾性率と内部損失を共に高めることができ、スピーカに使用した場合には、平坦で安定した周波数特性と高域限界周波数の伸長、高忠実再生を実現できる。

なお、ヒドロキシメチルアダマンタノールを配合した含浸剤１１を使用した場合には、完成したスピーカ用振動板１０の表面の材料分子間に、水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合していると考えられる。

（実施例３）
この実施例３では、抄紙工程で使用する抄紙材料に、３つの水酸基がアダマンタンに直接結合したアダマンタントリオールを配合した。スピーカ用振動板は、図１（ａ）〜（ｅ）の工程で製造できる。アダマンタントリオールを１０％添加したスピーカ用振動板１０は、弾性率４．５ＧＰａ，内部損失０．０４であった。

（実施例４）
この実施例４では、抄紙工程で使用する抄紙材料に、３つの水酸基がアダマンタンに直接結合したアダマンタントリオールを配合した。スピーカ用振動板は、図２（ａ）〜（ｅ）の工程で製造できる。含浸剤の成分、その添加割合は実施例２と同じで実施した。この
スピーカ用振動板１０は、弾性率４．５ＧＰａ，内部損失０．０４であった。

上記の各実施例において、水素結合性官能基を有した前記ダイアモンドイドは、ＯＨ基、ＮＨ基、カルボキシ基、エポキシ基の何れかの官能基をダイアモンドイドに持たせたものである。

上記の各実施例において、水素結合性官能基を有したダイアモンドイドの一例としてアダマンタンの場合を説明したが、ビアダマンタン，ジアマンタンであっても同様である。

図３は本発明のスピーカ用振動板１０を使用したスピーカを示す。

このスピーカは、コーン形状のスピーカ用振動板１０と、ヨーク１２と磁石１３およびプレート１４で構成された磁気回路１５と、磁気回路１５の磁気ギャップ１６の近傍でヨーク１２に取り付けられスピーカ用振動板１０の外周を支持するフレーム１７と、スピーカ用振動板１０の裏面に一端が取り付けられ、他端には磁気ギャップ１６に位置するコイル１８が巻回されたボイスコイル１９とで構成されている。２０はエッジである。ヨーク１２の内周とプレート１４の外周の間に均一な隙間の磁気ギャップ１６が形成されている。ヨーク１２の外周にはフレーム１７の下端が接合されている。スピーカ用振動板１０の中央にはボイスコイル１９が接合されている。スピーカ用振動板１０の外周はエッジ２０を介してフレーム１７の上端に接合されている。ボイスコイル１９とフレーム１７の間には、ダンパー２１が接合されている。スピーカ用振動板１０の中心付近には、磁気ギャップ１６へのゴミの侵入を防ぐダストキャップ２２が設けられている。

以上の構成とすることにより、弾性率と内部損失が高いスピーカ用振動板を使用しているため、スピーカとして、平坦で安定した周波数特性と高域限界周波数の伸長、高忠実再生を実現できる。

本発明はセルロース振動板などの水酸基を有する振動板材料を主原料としている振動板を使用したスピーカの性能向上に寄与する。

１漉き槽
２抄紙網
３抄紙材料
４コーン
５網
６抄紙台
１０スピーカ用振動板
１１含浸剤

Claims

水酸基を有する振動板材料を主原料とし、前記振動板材料の材料分子に、２つ以上の水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合している、スピーカ用振動板。
前記振動板材料の内部の材料分子間に、２つ以上の水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合している、請求項１記載のスピーカ用振動板。
前記振動板材料の表面の材料分子間に、２つ以上の水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合している、請求項１記載のスピーカ用振動板。
２つ以上の水素結合性官能基を有した前記ダイアモンドイドは、
ＯＨ基、ＮＨ基、カルボキシ基、エポキシ基の何れかの官能基をダイアモンドイドに２つ以上持たせたものである、請求項１記載のスピーカ用振動板。
ダイアモンドイドは、
アダマンタン，ジアマンタン，ビアダマンタンの何れかである、請求項４記載のスピーカ用振動板。
スピーカ用振動板と、
ヨークと磁石およびプレートで構成された磁気回路と、
前記磁気回路の磁気ギャップの近傍で前記ヨークに取り付けられエッジを介して前記スピーカ用振動板の外周を支持するフレームと、
前記スピーカ用振動板の裏面に一端が取り付けられ、他端には前記磁気ギャップに位置するコイルが巻回されたボイスコイルを設け、
前記スピーカ用振動板は、水酸基を有する振動板材料を主原料とし、前記振動板材料の材料分子に、２つ以上の水素結合性官能基を有したダイアモンドイドが結合している、
スピーカ。