KR101959358B1 - 스피커용 진동판 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 진동판에 특징이 있는 스피커에 관련된 것이다.
본 발명에 따르면 베이스층의 주요 성분인 제1 소재보다 미세한 크기를 가진 제2 소재를 주요 성분으로 하는 충진재에 의해 베이스층의 방사면에 있는 굴곡홈이나 틈들을 메꾼 진동판이 제시된다.
본 발명에 따른 진동판 기술이 적용된 스피커는 선명한 음질 구현과 음향의 방향성이 향상된다.

Description

스피커용 진동판 제조방법{METHOD OF MANUFACTURING DIAPHRAGM}

본 발명은 스피커에 관한 것으로, 특히 선명하고 방향성이 뚜렷한 음질을 구현하기 위한 진동판과 관련된다.

스피커는 전기적인 신호를 음향으로 전환하기 위해 발명된 오래된 도구이다.

스피커는 영구자석이 형성하는 자기장과 간섭하는 자기장에 의해서 진동판이 진동하면서 음향을 발생시키도록 구현되는 구조를 가지며, 그 목적과 크기에 맞게 다양한 형태로 제작될 수 있다.

일반적으로 스피커는 그 구동 방식에 따라서 다이나믹 스피커와 아마츄어 스피커로 분류될 수 있다.

다이나믹 스피커는 아마츄어 스피커에 비하여 상대적으로 대형이고 생산성이 좋으면서 넓은 대역의 음향 재생에 유리해서 티브이(TV), 오디오시스템 및 이어폰 같은 대부분의 음향기기에 사용된다.

아마츄어 스피커는 다이나믹 스피커에 비하여 상당히 작은 소형이며 진동판이 얇은 금속이어서 표면이 매우 매끄럽고 반응성이 뛰어나 고음질 구현에 적합하기 때문에 보청기에 주로 사용되지만, 정밀성이 요구되기 때문에 고가이다.

그 중 본 발명은 다이나믹 스피커에 관한 것이다.

다이나믹 스피커의 진동판은 대형의 경우에는 섬유질의 목재 펄프를 압착하여 제작하고, 소형의 경우에는 합성수지재의 얇은 필름으로 제작한다. 만일, 대형의 경우에 진동판을 합성수지재의 얇은 필름으로 적용하면 그 넓이에 비하여 경도의 보장이나 반응성이 곤란하고, 필름을 두텁게 하면 경도가 보장되는 대신 음향의 구현성이 떨어진다. 그래서 대형 스피커에는 목재 펄프로 제작된 진동판이 적용되는 것이 일반적이다.

그런데, 목재 펄프로 제작된 진동판은 잦은 진동에도 불구하고 그 형태가 유지되는 경도를 가지기는 하지만, 도 1에서 참조되는 바와 같이 표면이 거칠어서 음향이 방사되는 방사면에 다양한 굴곡이나 섬유질 사이의 틈을 가지고 있다. 이로 인해 방사면의 굴곡들에 의해 형성된 굴곡홈이나 틈들에 의해 방사 특성이 흐트러져서 깨끗한 음질 구현이 쉽지 않고, 음향의 방향성이 불균일해진다. 즉, 방사면에서 포인트마다 매질(공기)의 타격 방향이 제 각각이기 때문에 그 만큼의 음향의 왜곡이 발생하고 음향의 방향성도 틀어지는 것이다.

한편, 대한민국 공개특허공보 제10-2014-0045138호는 나노 사이즈의 섬유 물질로 나노 섬유 층을 형성하고, 그 양면에 합성수지재의 필름을 부착하는 기술(이하 '종래기술'이라 함)을 제시한다.

종래기술에 의하면 필름에 의해 매끄러운 표면을 가질 수는 있지만, 고가의 나노 섬유로 베이스를 형성한다는 점에서 비용 상승이 필수적이고, 나노 섬유 층의 경도 보장과 반응성이 떨어진다. 그리고 합성수지재의 필름을 나노 섬유 층에 부착시키는 데서 오는 부분 부분의 질량 차이로 인한 불량률 상승 및 양산성 하락은 필연적이다. 따라서 종래기술을 대형 스피커에 적용하는 것은 실질적으로 곤란하다.

본 발명의 목적은 목재 펄프를 사용하여 제작하면서도 표면이 매끄러운 진동판에 관한 기술을 제공하는 것이다.

본 발명에 따른 스피커용 진동판은 섬유질의 제1 소재를 주요 성분으로 하며, 음향이 방사되는 방사면에 다양한 표면 굴곡이나 틈을 가지는 베이스층이 구비되고, 상기 베이스층의 방사면에 있는 다양한 표면 굴곡에 의해 형성된 굴곡홈이나 틈들을 메꿈으로써 상기 베이스층의 방사면을 매끄럽게 하여 선명한 음질의 구현과 음향의 방향성이 향상될 수 있도록 상기 제1 소재보다 미세한 입자 크기를 가지는 섬유질의 제2 소재를 주요 성분으로 하는 충진재로 상기 베이스층의 방사면을 표면 처리한다.

상기 제1 소재는 목재펄프이고, 상기 제2 소재는 나노 셀룰로오스이며, 상기 충진재는 나노 셀룰로오스와 물이 1 : 99의 중량비로 혼합된 혼합물이다.

본 발명에 따른 스피커용 진동판의 제조방법은 섬유질의 제1 소재를 주요 성분으로 하는 베이스층을 구비하는 제1 단계; 및 상기 제1 단계에서 준비된 베이스층의 음향이 방사되는 방사면을 섬유질의 제2 소재를 주요 성분으로 하는 충진재로 표면 처리하는 제2 단계; 를 포함하고, 상기 제2 소재는 상기 제1 소재보다 미세한 입자 크기를 가짐으로써 상기 베이스층의 방사면의 굴곡에 의해 형성된 굴곡홈이 메꿔짐으로써 상기 베이스층의 방사면을 매끄럽게 하여 선명한 음질의 구현과 음향의 방향성이 향상될 수 있도록 한다.

상기 제1 소재는 목재펄프이고, 상기 제2 소재는 나노 셀룰로오스이며, 상기 충진재는 나노 셀룰로오스와 물이 1 : 99의 중량비로 혼합된 혼합물이고, 상기 제2 단계는 상기 충진재를 방사면에 도포하고 건조시키는 과정을 복수회 반복한다.

상기 제2 소재는 상기 제1 소재보다 인장강도와 탄성계수가 더 크다.

본 발명에 따른 스피커는 자기장을 형성시키는 영구자석; 상기 영구자석을 지지하는 지지프레임; 입력되는 전기 신호에 의해 상기 영구자석이 형성하는 자기장과 간섭하는 자기장을 형성함으로써 입력되는 전기 신호에 호응하여 진동하는 음향코일; 외측 테두리가 상기 지지프레임 측에 고정되고 내측이 상기 음향코일에 고정되어서 상기 음향코일의 진동에 따라 진동하면서 음향을 발생시키며, 상기한 기재에 따른 진동판; 및 상기 진동판의 외측 테두리가 다소간 진동 가능하면서 탄성력에 의해 위치의 복원이 가능하도록 상기 지지프레임에 상기 진동판의 외측 테두리를 고정하는 에지; 를 포함한다.

본 발명에 따르면 목재 펄프에 의한 진동판의 경도와 반응성을 그대로 유지시키면서도 방사면이 매끄러워서 생산단가 상승과 방사면에 의한 음향의 왜곡이 최소화되고, 음향의 방향성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 종래의 스피커용 진동판을 설명하기 위한 참조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스피커에 대한 개략적인 단면도이다.
도 3은 도 2의 스피커에 적용된 진동판에 대한 개념적인 단면도이다.

본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하되, 설명의 간결함을 위해 중복 또는 실질적으로 동일한 구성에 대한 설명은 가급적 생략하거나 압축한다.

<스피커에 대한 설명>

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 스피커(10)에 대한 단면도이다.

도 2의 스피커(10)는 영구자석(11), 지지프레임(12), 요크(13), 음향코일(14), 진동판(15) 및 에지(16) 등을 포함한다.

영구자석(11)은 음향코일(14)의 진동에 필요한 자기장을 형성시킨다.

지지프레임(12)은 영구자석(11)을 포함하여 궁극적으로 스피커(10)을 이루기 위해 설치되는 모든 필요한 구성을 지지한다.

요크(13)는 영구자석(11)의 자기력선을 음향코일(14)로 유도하는 자기회로를 구성한다.

음향코일(14)은 입력되는 전기적인 신호에 의해 영구자석(11)이 형성하는 자기장과 간섭하는 자기장을 형성함으로써 입력되는 전기 신호에 호응하여 진동한다.

진동판(15)은 외측 테두리가 지지프레임(12) 측에 고정되고, 내측은 음향코일(14)에 고정되어서 음향코일(14)의 진동에 따라 함께 진동하면서 공기를 타격하여 음향을 발생시킨다. 이러한 진동판(15)은 본 발명의 특징적인 구성이므로 차후에 다시 설명한다.

유연성 소재의 에지(16)는 진동판(15)의 외측 테두리가 다소간 진동 가능하면서 탄성력에 의해 위치의 복원이 가능하도록 지지프레임(12)에 진동판(15)의 외측 테두리를 고정한다.

<진동판에 대한 보강 설명>

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 진동판(15)의 단면을 과장하여 도시하였다.

도 3을 참조하면, 진동판(15)은 목재 펄프를 주요 성분으로 하는 베이스층(15a)을 구비한다. 이러한 베이스층(15a)에는 섬유질의 굴곡에 의해 형성된 굴곡홈(BG)이나 섬유질들 사이의 틈(GS)들이 존재한다. 따라서 음향을 방사하는 방사면(EF, 공기 타격면)이 거칠어서 그 상태로는 종래와 같이 음향의 난방사가 이루어질 수밖에는 없다.

따라서 목재 펄프보다 미세한 입자 크기를 가지는 섬유질인 나노 셀룰로오스를 주요 성분으로 하는 충진재(15b)를 사용하여 베이스층(15a)의 방사면(EF)에 있는 굴곡홈(BG)이나 틈(GS)들을 메꾼다. 이러한 충진재(15b)를 이용한 방사면(EF)의 표면 처리를 통해 방사면(EF)을 매우 매끄럽게 형성시킴으로써 방사된 음파의 회절 간섭 등을 최소화시킨다. 이에 따라 방사면(EF)의 각 지점마다 음향의 방사가 고르게 이루어지고 방향성이 정교해져서 깨끗하고 선명한 음질의 구현이 가능해진다.

한편, 제1 소재의 주요 성분인 목재 펄프는 대략 인장강도가 90MPa, 탄성계수 3.0GPa, 내부손실 0.05tanδ이고, 제2 소재의 주요 성분인 나노 셀룰로오스는 인장강도 150MPa, 탄성계수 5.5 GPa, 내부손실 0.05tanδ이다. 이와 같이 본 발명에 따른 진동판(15)은 제1 소재의 주요 성분인 목재 펄프보다 인장강도와 탄성계수가 큰 나노 셀룰로오스를 제2 소재의 주요 성분으로 사용한다. 이러한 이유는 외측 테두리가 에지에 결합되고 내측이 음향코일에 고정되는 진동판(15)의 배치 구조에서 잦은 진동에 따라 미세하나마 방사면(EF) 측의 변화가 더 클 수 있음을 고려한 것이다. 이로써 잦은 진동에 따른 충진재(15b)의 손상 등이 방지될 수 있다. 또한, 이를 통해 인장력과 탄성력이 개선되어 더욱 고음질의 구현이 가능해진다.

<진동판의 제조방법에 대한 설명>

위와 같은 진동판(15)을 만들기 위해서는, 먼저 목재 펄프를 주요 성분으로 하는 베이스층(15a)을 구비하고, 베이스층(15a)의 방사면(EF)에 나노 셀룰로오스를 주요 성분으로 하는 충진재(15b)로 표면 처리한다. 이 때, 표면 처리 과정에서 충진재(15b)가 베이스층(15a)의 방사면(EF)에 있는 굴곡홈(BG)이나 틈(GS)들을 메꾸게 된다.

여기서 충진재(15b)는 나노 셀룰로오스와 물이 혼합된 것이 바람직하다. 이는 나노 셀룰로오스의 높은 점도로 인하여 상용화가 어려운 점을 극복하기 위해서 나노 셀룰로오스의 점도를 개선함으로써 제작 및 상용화를 용이하게 하기 위함이다. 이 때, 나노 셀룰로오스는 물에 분산되어 있으며, 나노 셀룰로오스와 물은 1 : 99의 중량비를 가진다.

그래서 점도가 매우 낮은 위의 충진재(15b)를 베이스층(15a)에 도포하고 건조시키면, 건조 과정에서 나노 셀룰로오스가 방사면(EF)에 있는 굴곡홈(BG)이나 틈(GS)으로 충분히 이동하여 메꿔서 표면을 매끄럽게 형성하게 된다.

이 때, 충진재(15b)의 도포와 건조 과정은 수회 반복될 수 있으며, 반복에 의해 더욱 매끄러운 표면이 형성될 수 있게 된다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 대한 구체적인 설명은 첨부된 도면을 참조한 실시예에 의해서 이루어졌지만, 상술한 실시예는 본 발명의 바람직한 예를 들어 설명하였을 뿐이기 때문에, 본 발명이 상기의 실시예에만 국한되는 것으로 이해되어져서는 아니 되며, 본 발명의 권리범위는 후술하는 청구범위 및 그 균등범위로 이해되어져야 할 것이다.

10 : 스피커
11 : 영구자석
12 : 지지프레임
14 : 음향코일
15 : 진동판
15a : 베이스층 15b : 충진재
BG : 굴곡홈 GS : 틈
16 : 에지

Claims (7)

1. 삭제
2. 삭제
3. 삭제
4. 스피커용 진동판의 제조방법으로서,
   섬유질의 제1 소재로 제작된 베이스층을 구비하는 제1 단계; 및
   상기 제1 단계에서 준비된 베이스층의 음향이 방사되는 방사면을 섬유질의 제2 소재를 포함하는 충진재로 표면 처리하는 제2 단계; 를 포함하고,
   상기 제2 소재는 상기 제1 소재보다 미세한 입자 크기를 가짐으로써 상기 베이스층의 방사면의 굴곡에 의해 형성된 굴곡홈이 메꿔짐으로써 상기 베이스층의 방사면을 매끄럽게 하여 선명한 음질의 구현과 음향의 방향성이 향상될 수 있도록 하고,
   상기 제1 소재는 목재펄프이고,
   상기 제2 소재는 나노 셀룰로오스이며,
   상기 충진재는 나노 셀룰로오스와 물이 1 : 99의 중량비로 혼합된 혼합물이고,
   상기 제2 단계는 상기 충진재를 방사면에 도포하고 건조시키는 과정을 복수회 반복하는
   스피커용 진동판의 제조방법.
5. 삭제
6. 제4 항에 있어서,
   상기 제2 소재는 상기 제1 소재보다 인장강도와 탄성계수가 더 큰
   스피커용 진동판의 제조방법.
7. 삭제

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