WO2012140880A1 - スピーカ用樹脂成形部品およびこれを用いたスピーカならびにこのスピーカを用いた電子機器および移動体装置 - Google Patents

Abstract

　スピーカ用樹脂成形部品は、樹脂と、ミクロフィブリル状態まで微細化され、かつ炭化された竹繊維を含んでいる。この構成とすることにより、高弾性率と高内部損失とを両立できるスピーカ用樹脂成形部品を実現できる。

Description

スピーカ用樹脂成形部品およびこれを用いたスピーカならびにこのスピーカを用いた電子機器および移動体装置

　本発明は各種スピーカに使用されるスピーカ用樹脂成形部品と、これを用いたスピーカおよびステレオセットやテレビセット等の電子機器および移動体装置に関する。

　従来のスピーカ用樹脂成形部品について説明する。

　従来のスピーカ用樹脂成形部品は、ポリプロピレン等の樹脂を射出成形することによって形成されていた。

　この樹脂材料の種類としては、一般的にポリプロピレン等の単一材料が使用されている。なお、この樹脂に繊維等の強化材を添加することにより、スピーカ用樹脂成形部品として必要な特性を実現していた。

　尚、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１、２が知られている。

特開昭５９－１７６９９５号公報 特開２００５－２３６４９７号公報

　本発明のスピーカ用樹脂成形部品は、ミクロフィブリル状態まで微細化され、かつ炭化された竹繊維と、樹脂を含む。

　以上の構成とすることにより、スピーカ用樹脂成形部品の高剛性化と高内部損失化の両立を図り、スピーカの音質向上を図ることができる。また、環境破壊を抑制できるという効果も有している。さらに、スピーカ用樹脂成形部品を用いたスピーカの特性や音質の調整の自由度を大きくできる。

図１は、本実施の形態１における第１の例のスピーカ用樹脂成形部品の概念図である。 図２は、本発明の実施の形態１のスピーカ用樹脂成形部品における竹繊維のミクロフィブリル状態を示すＳＥＭ観察図である。 図３は、本発明の実施の形態１におけるスピーカの断面図である。 図４は、本発明の実施の形態１における第２の例のスピーカ用樹脂成形部品の概念図である。 図５は、本発明の実施の形態１における第３の例のスピーカ用樹脂成形部品の断面図である。 図６は、本発明の実施の形態１における第３の例のスピーカ用樹脂成形部品の上面図である。 図７は、本発明の実施の形態１における第４の例のスピーカ用樹脂成形部品の断面図である。 図８は、本発明の実施の形態１における第５の例のスピーカ用樹脂成形部品の断面図である。 図９は、本発明の実施の形態２における電子機器の外観図である。 図１０は、本発明の実施の形態３における移動体装置の概念図である。

　（実施の形態１）
　以下、実施の形態１について、図面を用いて本発明を説明する。図１は、実施の形態１における第１の例のスピーカ用樹脂成形部品の概念図である。

　図１に示すように、実施の形態１におけるスピーカ用樹脂成形部品１１は、微細化された炭化竹繊維１３と、樹脂１２とを含む。この微細化された炭化竹繊維１３は、ミクロフィブリル状態まで微細化され、かつ炭化された竹繊維である。

　この構成とすることにより、微細化された炭化竹繊維１３が、ミクロフィブリル状態まで微細化された繊維の持つ効果と、炭化された繊維が持つ効果の相乗効果を発揮する。その結果、高弾性率と高内部損失とを両立できるスピーカ用樹脂成形部品１１を実現できる。

　微細化された炭化竹繊維１３が奏する相乗効果については、以下に詳しく説明する。竹繊維は、ミクロフィブリル状態まで微細化されることによって、図２に示すように、繊維が枝状に分岐した構造となる。この竹繊維は、太い幹状部分１３Ａと、羽毛化部分１３Ｂを有する。この羽毛化部分１３Ｂは、幹状部分１３Ａの表面に形成されたに細い羽毛状の繊維である。図２は、非炭化状態の竹繊維を、ミクロフィブリル状態まで微細化した繊維の写真であるが、微細化された炭化竹繊維１３も上記と同じ構造を呈する。このような構造を有することによって、微細化された炭化竹繊維１３は、樹脂１２やその他のフィラーとの絡み合いが向上する。

　また、微細化された炭化竹繊維１３の硬度は非常に硬い。さらに、微細化された炭化竹繊維１３は、太い幹状部分１３Ａを有しているので、ミクロフィブリル状態まで微細化された状態でも炭化竹繊維の持つ高い剛性が保たれる。したがって、微細化された炭化竹繊維１３の硬度は、非常に硬い。それに加えて、上述したように、微細化された炭化竹繊維１３は、羽毛化部分１３Ｂが樹脂１２と絡み合やすくなる。これらの結果、スピーカ用樹脂成形部品１１の弾性は、単なる竹繊維や、単なる炭化物を用いた場合に比べて大幅に向上する。

　さらに、微細化された炭化竹繊維１３は、多数のポア（穴）を有しているので、炭化竹繊維の表面積は大きい。したがって、炭化竹繊維と樹脂１２とが接触する面積が大きくなる。その結果、微細化された炭化竹繊維１３と樹脂１２との結着力は大きくなる。したがって、さらにスピーカ用樹脂成形部品１１の弾性を大きくできるという点に加えてさらに、スピーカ用樹脂成形部品１１の内部損失を大きくできる。

　ところが従来のスピーカ用樹脂成形部品では、弾性率の増大と内部損失の増大とは相反する。そこで実施の形態におけるスピーカ用樹脂成形部品１１は、上述した構成によって、上記課題を解決し、高弾性率と高内部損失とを両立できる高音質なスピーカ用樹脂成形部品１１を提供する。その結果、スピーカ用樹脂成形部品１１は、低歪でクリアな音を再生できる。そして、本実施の形態におけるスピーカ用樹脂成形部品１１を搭載すれば、スピーカの音質を向上させることができる。

　また、微細化された炭化竹繊維１３は、樹脂１２やフィラーなどの添加剤と良好に結着する。その結果、スピーカ用樹脂成形部品１１に使用する樹脂１２やフィラーの選択範囲が大きくできる。したがって、このスピーカ用樹脂成形部品１１を用いたスピーカの特性や音質の調整の自由度を大きくできる。

　さらに、微細化された炭化竹繊維１３を用いているので、環境破壊を抑制できる。

　以下に、本実施の形態におけるスピーカ要成形部品を用いたスピーカ３０について詳細に説明する。図３は、本発明の実施形態１におけるスピーカの断面図である。

　図３に示すように、本実施の形態におけるスピーカ３０は、磁気回路２４、フレーム２６、振動板２７、ボイスコイル２８、エッジ２９、ダストキャップ３１などを含んでいる。

　磁気回路２４は、マグネット２１、上部プレート２２、ヨーク２３を含み、着磁されたマグネット２１を上部プレート２２およびヨーク２３により挟み込んで構成されている。磁気回路２４は、フレーム２６の下部に結合されている。

　振動板２７の外周部には、エッジ２９が接着されている。そして、このエッジ２９の外周部が、フレーム２６の周縁部に接着された構成となっている。この構成により、振動板２７は、エッジ２９を介してフレーム２６へと連結される。

　ボイスコイル２８は、振動板２７の背面側（図３における下方向）であり、かつ振動板２７の中心部に配置されている。ボイスコイル２８の一方端は、振動板２７へ結合されており、ボイスコイル２８の他方端は、磁気回路２４の磁気ギャップ２５にはまり込んでいる。

　ダストキャップ３１は、振動板２７の前面側であり、かつ振動板２７の中心部に結合されている。

　以上、磁気回路２４が内磁型である場合について説明したが、これに限定されず、磁気回路２４が外磁型のスピーカに適用しても良い。磁気回路２４が内磁型である場合、ヨーク２３にフレーム２６が結合される。一方、磁気回路２４が外磁型である場合、上部プレート２２にフレーム２６が結合される。

　本実施の形態におけるスピーカ用樹脂成形部品１１は、振動板２７とフレーム２６およびダストキャップ３１である。つまり、本実施の形態では、これら振動板２７とフレーム２６およびダストキャップ３１は、微細化された炭化竹繊維１３を含んでいる。なお、本実施の形態では、振動板２７とフレーム２６およびダストキャップ３１すべてに微細化された炭化竹繊維１３を含んでいる。しかしこれに限らず、微細化された炭化竹繊維１３は、振動板２７とフレーム２６およびダストキャップ３１のうちの少なくともいずれかひとつに用いてもよい。

　以上の構成より、スピーカ３０は、スピーカ用樹脂成形部品１１の剛性や弾性率の向上に加え、内部損失も大きくできる。したがって、スピーカ３０は、スピーカ用樹脂成形部品１１における共振が低減され、高音をクリアに再生でき、かつ低音域から高音域までの広い帯域の音を再生できる。その結果、本実施の形態におけるスピーカ３０は、単なる竹繊維用いた場合に比べて、さらに高音質な音を再生することができる。また、スピーカ３０の音圧レベルも大きくできるので、さらに大きな出力が可能なスピーカ３０を実現することができる。

　さらに、スピーカ用樹脂成形部品１１の剛性や弾性率は大きいので、仮にスピーカ３０へ過大信号などが入力された場合や、スピーカ用樹脂成形部品１１へ加重や振動が加えられた場合などにおいても、スピーカ用樹脂成形部品１１の破壊は抑制される。したがって、高信頼なスピーカ３０を実現することができる。

　次に、本実施の形態におけるスピーカ用樹脂成形部品１１について詳細に説明する。図４は、実施の形態１における第２の例のスピーカ用樹脂成形部品の概念図である。本例においてスピーカ用樹脂成形部品１１は、樹脂１２と微細化された炭化竹繊維１３と添加剤１４を含む。そして、スピーカ用樹脂成形部品１１は、これら竹繊維と樹脂１２と添加剤１４とが、射出成形またはシート成形されることによって形成されている。したがって、生産性や寸法安定性が向上したスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることができる。

　本例において、微細化された炭化竹繊維１３の叩解度は、０ｃｃから３７ｃｃの間の値としている。微細化された竹繊維の叩解度と、この微細化された竹繊維を用いた抄紙成形物の引張強度との関係を（表１）に示す。

　（表１）に示すように、叩解処理を施して竹繊維を微細化することにより、抄紙成形物の強度は向上している。これは、微細化された竹繊維同士の絡み合いが促進されることによって、抄紙成形物の強度が向上したことを示している。もちろん、微細化された炭化竹繊維１３も、同じ効果を奏する。したがって、樹脂１２の中において、微細化された炭化竹繊維１３同士の絡み合いが促進され、スピーカ用樹脂成形部品１１の強度は向上する。

　微細化された炭化竹繊維１３の叩解度が、５５０ｃｃ以上である場合、炭化竹繊維の叩解度は十分に進んでいない。微細化された炭化竹繊維１３の叩解度が、８０ｃｃに達すると、炭化竹繊維の叩解度は進んだ状態となっている。微細化された炭化竹繊維１３の叩解度が５５０ｃｃから８０ｃｃまでの間、微細化された炭化竹繊維１３の引張強度は、徐々に上昇する。

　微細化された炭化竹繊維１３の叩解度が８０ｃｃよりも小さくなると、微細化された炭化竹繊維１３の引張強度が向上する度合いは、著しく大きくなる。そして微細化された炭化竹繊維１３の引張強度は、叩解度が約３７ｃｃを下回ると飽和状態となる。すなわち、微細化された炭化竹繊維１３の叩解度を０ｃｃから３７ｃｃの間の値とすることにより、微細化竹繊維によるスピーカ用樹脂成形部品１１に対する補強効果は安定する。そこで、本実施の形態における微細化された炭化竹繊維１３の叩解度は、３７ｃｃ以下としている。その結果、たとえ材料による引張強度などがばらついたとしても、安定した剛性を有するスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることができる。

　微細化された炭化竹繊維１３の平均繊維径が５μｍより大きい場合、繊維の絡み合いを強化させるという作用が小さい。したがって、スピーカ用樹脂成形部品１１において、微細化された炭化竹繊維１３の優れた特長が出にくい。そこで、本実施の形態において、微細化された炭化竹繊維１３の平均繊維径は、５μｍより小さく、さらにＬ／Ｄ（平均繊維長／平均繊維径）が１０以上としている。その結果、微細化された炭化竹繊維１３は、樹脂１２やフィラーなどの添加剤１４との絡み合いが良好となる。したがって、高い剛性のスピーカ用樹脂成形部品１１を実現できる。

　本実施の形態において、微細化された炭化竹繊維１３は、ミキサー、ビーター、リファイナー、圧力式ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、ガラスやジルコニアなどを原料としたビーズを媒体とした粉砕機や一軸もしくは多軸押出機などによって製造できる。

　なお、微細化された炭化竹繊維１３を得るための炭化温度は、高温（５００℃以上）であることが望ましい。５００℃以上の温度で炭化することにより、硬質な微細化された炭化竹繊維１３を得ることができる。

　微細化された炭化竹繊維１３の混入量は、３重量％以上で、かつ３０重量％以下が望ましい。微細化された炭化竹繊維１３の含有量が３重量％未満の場合、スピーカ用樹脂成形部品１１の曲げ弾性率を向上させる働きが小さい。一方、微細化された炭化竹繊維１３の含有量が３０重量％を超えた場合、微細化された竹繊維が樹脂１２内で均一に分散するのが困難になる。さらに、微細化された炭化竹繊維１３の流動性が低下し、射出成形によるスピーカ用樹脂成形部品１１の薄肉成形が困難になる。

　以上のように、微細化された炭化竹繊維１３の含有量は、３重量％以上で、かつ３０重量％以下とすることにより、上述したような微細化された炭化竹繊維１３の効果を最も効果的に発揮することができる。

　微細化された炭化竹繊維１３を得るための竹は、竹科の植物であれば特に制約はない。ただし、竹齢１年以内の竹やたけのこは用いない。このように、スピーカ用樹脂成形部品１１には、１年以上を経過した竹から得た微細化された炭化竹繊維１３を用いる。その結果、スピーカ用樹脂成形部品１１は、音響的にスピーカ用樹脂成形部品１１として必要な特性（高剛性、強靭性、高内部損失など）を確保できる。２年以上を経過した竹から得られる微細化された炭化竹繊維１３は、生育年数に応じて、剛性や強靭性は若干大きくなる。そこで本実施の形態では、竹齢１年以上の竹から得られる微細化された炭化竹繊維１３を用いている。

　一般的に針葉樹や広葉樹などの木材は成長するのに４０年以上かかる。したがって、一度伐採すると森林の復元まで膨大な時間を要し、過多な木材の伐採は環境破壊を引き起こす。一方、竹は針葉樹や広葉樹に比べて、成長速度が非常に速い。したがって、１年以上経過すれば、竹林は伐採前と同程度にまで復元されるので、竹林の破壊などの自然破壊を抑制できる。その結果、竹は地球上の限られた資源を活用するという観点から見ても非常に有効な材料である。このように、竹を使用すれば、木材を使用した場合に比べて、環境破壊を抑制することができるスピーカ用樹脂成形部品１１を提供できる。さらに、竹は１年経過すれば竹林が復元されるので、微細化された炭化竹繊維１３は安定して継続的かつ安価に入手できる。したがって、安価なスピーカ用樹脂成形部品１１を提供できる。

　図２に示した微細化された非炭化竹繊維と同様、微細化された炭化竹繊維１３は、太い幹状部分１３Ａを有している。したがって、炭化された状態でも竹繊維の持つ高い剛性は、失われておらず、微細化された炭化竹繊維１３の硬度は、非常に硬い。それに加えて、微細化された炭化竹繊維１３は、羽毛化部分１３Ｂが樹脂１２やフィラーなどの添加剤１４と絡み合やすくなる。これらの結果、スピーカ用樹脂成形部品１１の剛性は、単なる微細化された竹繊維や、単なる炭化繊維を用いた場合に比べて大幅に向上する。

　さらに微細化された炭化竹繊維１３は、高温（少なくとも５００℃以上の温度）で炭化されているので、微細化された炭化竹繊維１３には、多数のポア（穴）が発生する。その結果、樹脂１２やフィラーとの絡み合いは、さらに良くなる。また、微細化された炭化竹繊維１３の（主に表面部分に表出した）ポアには、樹脂１２が充填される。その結果、微細化された炭化竹繊維１３と樹脂１２とが、接触する面積が大きくなる。したがって、単なる微細化された竹繊維や、単なる炭化繊維を用いたスピーカ用樹脂成形部品１１に比べて、剛性や弾性率を大きくでき、かつ内部損失も大きくできるスピーカ用樹脂成形部品１１を実現できる。

　なお、微細化された炭化竹繊維１３を得るために、さらに高温（８００℃以上）で炭化すれば、微細化された炭化竹繊維１３中のポアの数はさらに多くなる。したがって、さらに剛性や弾性率を大きく、かつさらに内部損失も大きくできるスピーカ用樹脂成形部品１１を実現できる。

　以上のように、微細化された炭化竹繊維１３を含むスピーカ用樹脂成形部品１１は、竹繊維の炭化と、竹繊維の微細化との相乗効果によって、高剛性化と高内部損失化とを両立できる。その結果、スピーカ用樹脂成形部品１１は、不要共振を低減でき、歪が少なく、音圧向上や再生帯域の拡大をすることができる。したがって、スピーカ３０の高音質化を実現することができる。

　一般的に、微細化処理を施していない炭化材料を使用した場合、樹脂材料との親和性が低く、炭化材料が補強材として効果的に作用しにくい。このような場合、微細化処理を施していない炭化材料に表面処理（たとえばシラン処理など）を行う必要がある。しかし、微細化された炭化竹繊維１３は、羽毛化部分１３Ｂによって、樹脂１２や添加剤１４に対してアンカー効果が生じる。その結果、微細化された炭化竹繊維１３と、樹脂１２や添加剤１４との親和性は大きくなるので、微細化された炭化竹繊維１３と樹脂１２や添加剤１４との間の機械的な接着性も向上する。したがって、高剛性のスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることができる。

　そこで、本実施の形態では、微細化された炭化竹繊維１３に対して表面処理を行っていない。このように微細化された炭化竹繊維１３の表面処理工程を削除あるいは、簡素化することも可能となる。したがって、微細化された炭化竹繊維１３の表面処理工数も低減でき、低価格なスピーカ用樹脂成形部品１１を提供できる。もちろん、微細化された炭化竹繊維１３に対して、表面処理を行えば、さらに微細化された炭化竹繊維１３と樹脂１２や添加剤１４との間の機械的な接着性も向上する。したがって、さらに高剛性のスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることができる。

　樹脂１２と添加剤１４の結着性が悪い場合、スピーカ用樹脂成形部品１１は所望の特性（強度、弾性率、内部損失など）を得ることができない。たとえば、ポリプロピレン樹脂（非極性）と有極性の添加剤１４との結着性は悪い。本発明では、微細化された炭化竹繊維１３が、樹脂１２や添加剤１４と絡み合う。その結果、樹脂１２と添加剤１４との結着力は大きくなる。したがって、スピーカ用樹脂成形部品１１に対して、使用できる材料の範囲を広げることができる。その結果、従来では不可能であったような特性の実現や、幅広い音質の実現をできるスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることができる。

　以上のように、スピーカ用樹脂成形部品１１は、樹脂の特徴でもある耐湿、耐水性を保持しつつ、スピーカの幅広い音質のバリエーションの拡充をすることができる。また、大出力対応や、優れた外観、さらには生産性も向上できるスピーカ３０を実現できる。したがって、スピーカ用樹脂成形部品１１を用いたスピーカ３０は、一般の電子機器以外に、大音量を出力する音響機器や、屋外で利用される音響機器、さらには自動車などへも搭載が可能となり、スピーカ３０の用途が拡大できる。

　次に、添加剤１４について説明する。要求する音を再生するため、スピーカ用樹脂成形部品１１には、種々の添加剤１４が添加されている。なお、添加剤１４は、スピーカ用樹脂成形部品１１の強化材として添加される。添加剤１４には、天然繊維、マイカ、グラファイト、タルク、炭酸カルシウム、クレイ、さらには炭素繊維、アラミド繊維などが用いられる。

　天然繊維であれば、木材繊維や、非木材繊維を利用することができる。木材繊維では、針葉樹、広葉樹などから得られる繊維が利用される。非木材繊維では、竹、ケナフ、ジュート、マニラ麻、ガンピなどの非木材から得られる繊維が利用される。針葉樹や広葉樹などの木材は成長するのに４０年以上かかる。したがって、一度伐採すると森林の復元まで膨大な時間を要するので、過多な伐採は環境破壊を起こす。一方、非木材は、針葉樹や広葉樹に比べて、成長速度が非常に速い。したがって、環境破壊を抑制することができる。

　一般的に非木材繊維は、木材繊維に比べて、靱性があり、剛直である。したがって、非木材繊維を添加したスピーカ用樹脂成形部品１１の剛性は高くなり、歪が少なくクリアな音質と、明瞭な音を再生することができる。

　特に竹の非炭化繊維（非炭化竹繊維という）を用いた場合、さらにスピーカ用樹脂成形部品１１の剛性を大きくできる。これは、非炭化竹繊維も炭化竹繊維と同様に剛性が高く、かつ軽いためである。なおこの場合、竹繊維（非炭化竹繊維と、微細化された炭化竹繊維１３とを合計した繊維）の混入比率が３重量％に満たない場合、竹繊維の効果がほとんど現れない。一方、竹繊維の混入比率が６０重量％より多い場合、竹繊維と樹脂１２との混練に長時間必要となる。また、射出成形も困難となる。したがって、スピーカ用樹脂成形部品１１の生産性が低下する。またスピーカ用樹脂成形部品１１の寸法安定性が悪化するので、スピーカ用樹脂成形部品１１の形状の自由度も小さくなる。

　したがって、樹脂１２に混入する竹繊維の含有量は、３重量％以上で、かつ６０重量％以下が望ましい。樹脂１２に混入する竹繊維の含有量をこの配合比率の範囲内とすることにより、竹繊維の効果が効率よく発揮され、かつ生産性と品質とが向上する。

　竹繊維の含有量を５１重量％越とすることにより、スピーカ用樹脂成形部品１１は、石油由来の樹脂１２のみによって成形された従来のスピーカ用樹脂成形部品とは異なり、焼却廃棄することができる。

　なお、非炭化竹繊維の叩解度は、０ｃｃから３７ｃｃの間であることが望ましい。このようなレベルまで微細化された非炭化竹繊維は、微細化していない非炭化竹繊維に比べて、弾性率が大きい。また、羽毛化部分１３Ｂを有しているので、微細化された非炭化竹繊維間の結合や、微細化された非炭化竹繊維と微細化された炭化竹繊維１３との間の結合がより強固になる。したがって、微細化された非炭化竹繊維が添加されたスピーカ用樹脂成形部品１１は、これらの相乗効果により、微細化されていない非炭化竹繊維を添加した場合に比べて、より弾性率が高くなる。

　さらに、非炭化竹繊維の一部またはすべてを竹粉に代えても良い。このようにすることにより、よりスピーカ３０は、より自然で明るい音色を出すことができる。

　あるいは、非炭化竹繊維の一部または全部を（非微細化）粉砕竹炭に代えても良い。この構成により、スピーカ用樹脂成形部品１１の弾性率と内部損失を大きくできる。粉砕竹炭は、適当な長さに切断した竹を約５００℃以上の温度で炭化させ、この炭化させた竹を粉砕して得ている。この粉砕竹炭の粒径は、１５０μｍ以下であることが望ましい。粉砕竹炭の粒径が１５０μｍより大きい場合、樹脂１２の中での粉砕竹炭の分散が困難となる。その結果、スピーカ用樹脂成形部品１１の外観不良や品質バラツキを発生しやすくなる。なお、粉砕竹炭の粒径は、微細化された炭化竹繊維１３の大きさに近づけた方が良い。このようにすることにより、粉砕竹炭が、樹脂１２や微細化された炭化竹繊維１３の中で良好に分散する。

　添加剤１４としてマイカを添加した場合、スピーカ用樹脂成形部品１１の弾性率を高くすることができる。グラファイトを添加した場合は、スピーカ用成形部の弾性率と内部損失を大きくできる。タルク、炭酸カルシウム、クレイを添加した場合は、スピーカ用成形部の内部損失を大きくできる。アラミド繊維を添加した場合は、微細化された炭化竹繊維１３とアラミド繊維との絡み合いによって、スピーカ用樹脂成形部品１１の弾性率を下げることなく、スピーカ用樹脂成形部品１１の内部損失を大きくすることができる。ミクロフィブリル状態まで微細化したアラミド繊維を添加した場合は、微細化された炭化竹繊維１３とミクロフィブリル状態まで微細化したアラミド繊維の絡み合いがさらに強くなるため、さらに高弾性率であり、かつさらに高内部損失なスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることできる。あるいは、化学繊維として炭素繊維のような高強度、高弾性率繊維を使用しても良い。

　次に、樹脂１２について説明する。樹脂１２は、オレフィン樹脂を使用することが望ましい。ポリメチルペンテンやポリプロピレンは比重が小さい樹脂であるので、スピーカ用樹脂成形部品１１の軽量化にも効果がある。特に、ポリプロピレンは結晶性で比較的、耐熱性が高く、成形性も良好である。

　また、樹脂１２は、用途に応じて、結晶性樹脂と非晶性樹脂を使い分ける。その他にも、高い耐熱性や、高い耐溶剤性が必要な場合、樹脂１２はエンジニアリングプラスチックを用いる。その結果、樹脂材料の物性値を活かしたスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることが可能となる。

　あるいは、樹脂１２は、環境配慮のために植物由来の樹脂を使用することも可能である。植物由来の樹脂の中でもポリ乳酸は、特に微細化された炭化竹繊維１３との相溶性が良く、ポリプロピレン以上の相溶性を有する。また、微細化された炭化竹繊維１３は、ポリ乳酸の結晶化を促進する。したがって、スピーカ用樹脂成形部品１１の強度や耐熱性がさらに向上する。また、成型時の工数（冷却時間）を削減することができるので、低コストなスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることができる。

　さらに、添加剤１４としてマイカやタルクを添加すれば、マイカやタルクが、結晶化促進剤の役割を果たし、ポリ乳酸の結晶化をさらに促進する。本実施の形態において、微細化された炭化竹繊維１３も、ポリ乳酸の結晶化を促進する。したがって、マイカやタルクなどの結晶化促進剤の添加量を削減できるので、スピーカ用樹脂成形部品１１の軽量化もできる。

　ポリプロピレンは、非極性樹脂である。そこで、相溶化剤を添加してもよい。この場合、非極性の樹脂１２と微細化された炭化竹繊維１３との相溶性を良化させることができる。したがって、樹脂１２と微細化された炭化竹繊維１３との結着性を良くでき、スピーカ用樹脂成形部品１１の弾性率や耐熱性を向上させることができる。

　特に、相溶化剤は、ビニル基やメタクリロキシ基、メルカプト基を有するシランを用いる。たとえば、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３－メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３－メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３－メルカプトプロピルトリメトキシシランなどである。

　また、相溶化剤はこれに限定されることなく、その他のシランカップリング剤を用いても良い。あるいは、非極性の樹脂１２を無水マイレン酸などで変性することにより、樹脂１２に極性を持たせるなどの処理を行っても良い。なお、樹脂１２としてポリ乳酸を使用する場合は、相溶化剤としてタンニンを用いても良い。

　なお、微細化された炭化竹繊維１３は、非微細化竹繊維に比べて、樹脂１２との相溶性が良好である。したがって、相溶化剤の使用量を削減することも可能となる。

　以上のように、本発明のスピーカ用樹脂成形部品１１は、微細化された炭化竹繊維１３が、相溶化剤としての働きも奏しているので、適宜それらの材料を組合せることにより、幅広い物性値のスピーカ用樹脂成形部品１１を得ることができる。そして、これらのスピーカ用樹脂成形部品１１から選択して、組み合わせれば、幅広い音質のスピーカ３０を製造することができる。

　また、微細化された炭化竹繊維１３の色は黒いので、別途黒系色等の着色剤を混入する必要もない。

　図５は、実施の形態１における第３の例のスピーカ用樹脂成形部品の断面図である。図６は、実施の形態１における第３の例のスピーカ用樹脂成形部品の上面図である。本例におけるスピーカ用樹脂成形部品１１は、振動板２７である。

　図５および図６に示すように、本例における振動板２７は、樹脂１２と、微細化された炭化竹繊維１３とを含んだ材料を射出成形によって得ている。なお、振動板２７は、シート成形によって形成しても良い。また、図４に示したような添加剤１４を添加しても良い。なお、本例における振動板２７には、第２の例におけるスピーカ用樹脂成形部品１１のいずれの構成を用いても良い。

　この構成により、振動板２７に十分な剛性や強靭性を与えることができる。また、微細化された炭化竹繊維の比重は非常に小さい。したがって、振動板２７の重量を軽くできる。その結果、振動板２７の剛性と音速を向上することができるので、振動板２７の歪みを低減できる。これらの構成により、振動板２７の音圧レベルの向上や高域限界周波数の拡大等の音質向上を図ることができる。なお、本実施の形態における振動板２７では、特に高域での音圧レベルの向上が顕著である。

　振動板２７は、微細化された炭化竹繊維１３を含むことにより、弾性率と内部損失が共に向上する。つまり微細化されていることと、炭化されていることとが、相乗的に効果を発揮する。したがって、振動板２７の再生帯域を拡大でき、振動板２７は広い周波数帯域において明瞭な音を再生できる。つまり、振動板の剛性不足に起因する共振を低減し、高音域において低歪でクリア、かつ高い音圧レベルを得ることができる。また低音域においても良好な重低音を再生できる。

　微細化された炭化竹繊維１３は、炭化温度が高くなるに従って、ポアの形成が促進される。そこで本例の振動板２７に用いる微細化された炭化竹繊維１３の炭化温度は８００℃以上としている。これによりポアが多く発生するので、内部損失を大きくできる。もちろん、微細化された炭化竹繊維１３は硬いので、高い弾性率を有する振動板２７を実現できる。したがって、高い弾性率でありながら、高い内部損失を両立できる振動板２７を実現できる。

　音響機器や映像機器などの電子機器は、近年のデジタル技術の普及により、高音質化が進んでいる。したがって、これらの電子機器に使用される図３に示したスピーカ３０には、性能の向上が強く要請されている。一方、スピーカを構成する部品の中で、振動板２７は、スピーカ３０の性能や音質の決定に対して、最も大きなウエイトを占めている。したがって、本発明の振動板２７を用いれば、市場の要求に合致する優れた音質を実現できるスピーカ３０を得ることができる。

　従来の樹脂製の振動板は、スピーカとしての特性や音質の調整範囲が非常に狭くなるという欠点を有していた。また、樹脂とパルプ材料を混入した振動板の音質を向上させるためには、振動板の強度を大きくする必要があった。

　そこで、本発明は上述した構成によって、前記課題を解決し、振動板２７の強度や内部損失の値の自由度を大きくし、スピーカ３０の特性や音質の調整の自由度も大きくする。また、振動板２７の耐湿信頼性を確保でき、外観も優れる。さらに、振動板２７の生産性も向上できる。

　次に、スピーカ３０の特性づくり、音づくりについて説明する。振動板２７は、樹脂や添加剤などの種々の材料を組合せることにより、所望の物性値や音質を有する振動板２７を作成している。振動板２７の特性（特性づくり）や音質（音づくり）の実現には、ノウハウが必要であるが、一般に以下に示す方法により実施されることが多い。すなわち、スピーカ３０の特性づくり、音づくりは、スピーカ３０の構成部品のパラメータを変化させることにより行われる。

　例えば、スピーカ３０の構成部品のうち、振動板２７を除く他の部品のパラメータを一定に固定した場合を例にとって、スピーカ３０の特性づくり、音づくりについて説明する。

　振動板２７での可変できるパラメータは、振動板２７自身の物性値、と、振動板２７の面積、形状、重量、面厚等である。そして、スピーカの音圧周波数特性と音質とは、振動板２７の物性値以外の条件により、概略決定される。ところが、振動板２７の面積、形状、重量、面厚などの仕様は、顧客要求などによりスピーカ３０を設計する初期の段階でほぼ決定づけられる。

　そして、この決定した面積、形状、重量、面厚などの仕様によって、振動板２７を作成する。しかしこの振動板２７は、多くの場合、音圧周波数特性上に不要なピークやディップが発生する。その結果、特定の周波数帯域において歪が大きい振動板２７や、音圧周波数特性に大きく左右された音質の振動板２７が出来上がる。これらの歪や音圧周波数特性は、一般的に振動板２７の面積や形状、重量、面厚に起因する。特に振動板２７の振動モードによって決定づけられる。そこで、このような不要なピークやディップや歪を改善し、良好な音質を得るために、振動板２７に使用する材料を選択する。

　以下に振動板２７に用いる材料の選択方法について説明する。本例における振動板２７は、図４に示したように、樹脂１２と微細化された炭化竹繊維１３と添加剤１４とを含んでいる。そこでまず、スピーカに要求される音圧周波数特性や音質、信頼性などを満足できると思われる樹脂１２や添加剤１４を選定する。

　樹脂１２の選定は、樹脂１２を１００％使用した場合の音色と、所望の振動板２７の音色とが近い材料を選定する。ただし、スピーカ３０は発熱するので、樹脂１２には、耐熱信頼性も考慮して選定することが必要である。

　樹脂１２、添加剤１４の選定や、樹脂１２や微細化された炭化竹繊維１３や添加剤１４の添加量材の決定は、それぞれの材料特有の密度、弾性率、内部損失、音色や、振動板２７の形状に成形したときの個々の材料に起因する共振周波数等を考慮しながら行う。

　たとえば、音圧周波数特性上において、削除したい不要なピークやディップが発生し、この不要なピークやディップを抑圧する方法について説明する。

　振動板２７のディップを抑制したい場合、ディップが発生している周波数に共振周波数を有している樹脂材料を選定する。逆に振動板２７のピークを抑制したい場合、ピークが発生している周波数に内部損失を有している添加剤１４などの材料を選定する。

　次に選定した樹脂１２、微細化された炭化竹繊維１３や添加剤１４を高充填したマスターバッチペレットを作製する。そして、このマスターバッチペレットを射出成形して振動板２７を得る。

　このようにして得られた振動板２７の物性値等を計測し、評価する。さらに、その振動板２７を使用してたとえば図３に示すようなスピーカを試作し、実際に特性、音質を計測し、さらに試聴して最終的に評価する。この評価によって、所望の特性や音質が得られない場合、何度も試作プロセスを繰返す。そしてこのプロセスを繰り返すことにより、最適な材料の選定と、それらの配合比率を決定する。

　図５、図６に示したように、樹脂１２と微細化された炭化竹繊維１３とを混入した材料を、射出成形またはシート成形して振動板２７を構成する。この構成により、高弾性率と高内部損失とを両立しているので、振動板２７は比較的ピークやディップの発生が少なくなる。したがって、樹脂１２の選定や添加剤１４の種類や添加量の決定のための検討を行う試作回数も減らすこともできる。

　図７は、実施の形態１における第４の例におけるスピーカ用樹脂成形部品の断面図である。本実施の形態における第４の例のスピーカ用樹脂成形部品１１は、ダストキャップ３１である。

　図７に示すように、本例におけるダストキャップ３１は、樹脂１２と、微細化された炭化竹繊維１３とを混入した材料を射出成形によって得ている。また、図４に示したような添加剤１４を添加しても良い。なお、ダストキャップ３１は、シート成形によって形成しても良い。本例におけるダストキャップ３１には、第１あるいは２の例におけるスピーカ用樹脂成形部品１１のいずれの構成を用いても良い。

　この構成により、ダストキャップ３１に十分な剛性や強靭性を与えることができる。つまり、竹繊維が微細化されていることと、炭化されていることとが、相乗的に効果を発揮する。また、微細化された炭化竹繊維の比重は非常に小さい。したがって、ダストキャップ３１の重量を軽くできる。その結果、ダストキャップ３１の剛性と音速を向上することができるので、ダストキャップ３１の歪みを低減できる。これらの構成により、ダストキャップ３１の高音域の音圧レベル向上や高域側の限界周波数の拡大等の音質向上を図ることができる。

　さらに、このダストキャップ３１を用いたスピーカ３０は、明瞭な音を再生できる。つまり、ダストキャップ３１の剛性不足に起因する共振を低減し、高音域において低歪でクリア、かつ高い音圧レベルを得ることができるスピーカ３０を実現できる。

　音響機器や映像機器などの電子機器は、近年のデジタル技術の普及により、高音質化が進んでいる。したがって、これらの電子機器に使用される図３に示すようなスピーカ３０には、性能の向上が強く要請されている。ところで、ダストキャップ３１は、スピーカ３０の性能や音質のうちで特に高音域の音の再生に対して、大きなウエイトを占めている。したがって、本発明のダストキャップ３１を用いれば、市場の要求に合致する優れた高温を再生できるスピーカ３０を得ることができる。

　ダストキャップ３１は主に高音再生への寄与が大きい。したがって、振動板２７に比べて、広い再生周波数帯域に対する音圧特性の平坦度は要求されない。つまり、ダストキャップ３１は、振動板２７に比べて、内部損失が低くてもかまわない。そこで、本例における微細化された炭化竹繊維１３の炭化温度は、５００℃以上の温度で焼成している。

　スピーカの再生帯域の中でも特にダストキャップは、中高音域から高音域の再生帯域を行う。微細化された竹繊維や、微細化された炭化竹繊維１３は、特に中高音域から高音域にかけて良好な特性と音質をもたらす。したがって、微細化された竹繊維や、微細化された炭化竹繊維１３は、これらの意味からも、ダストキャップ３１に添加する材料として最適な材料である。

　微細化された竹繊維や、微細化された炭化竹繊維１３は、非常に硬度が硬い。また、微細化された竹繊維や、微細化された炭化竹繊維１３は、図２に示すように、羽毛化部分１３Ｂを有しているので、樹脂１２や添加剤などと絡みやすい。したがって、ダストキャップ３１の剛性を大きくし、高域での特性を大幅に改善できるという大きな効果を奏する。

　なお、サブコーンは、本例で説明したダストキャップ３１と同程度の再生帯域を受持つ。そこで、図４に示すように樹脂１２と、微細化された炭化竹繊維１３、添加剤１４とを用いて、サブコーンを製造してもよい。この場合もダストキャップ３１と同様の効果を奏する。

　図８は、実施の形態１における第５の例におけるスピーカ用樹脂成形部の断面図である。本例におけるスピーカ用樹脂成形部品１１は、フレーム２６である。

　図８に示すように、フレーム２６は、樹脂１２と、微細化された炭化竹繊維１３とを混入した材料を射出成形によって得ている。また、図４に示したような添加剤１４を添加しても良い。なお、フレーム２６は、シート成形によって形成しても良い。本例におけるフレーム２６には、第２の例におけるスピーカ用樹脂成形部品１１のいずれの構成を用いても良い。

　この構成により、竹繊維が微細化と、炭化されていることが、相乗的に効果を発揮する。つまり、フレーム２６に十分な剛性や強靭性を与えることができる。さらに、剛性や強靭性が向上するだけではなく、内部損失も向上させることができる。その結果、フレーム２６において制振効果が大きくできる。したがって、フレーム２６の不要共振を抑制できるので、歪の少ない良好な音質を再生できる。その結果、図３に示すような良好な音質の音を再生できるスピーカ３０を実現することができる。

　微細化された炭化竹繊維１３は、湿度に強い。したがって、耐湿信頼性に優れたフレーム２６を実現できる。また、フレーム２６は、射出成型やシート成形によって形成できるので、外観も優れ、また生産性も良好である。

　従来のスピーカ用フレームは、金属や樹脂によって形成される。たとえば金属によって形成される場合、鉄板や、アルミダイキャストが使用されてきた。しかしながら、これら鉄板やアルミダイキャストによるフレームは非常に重量が大きくなる。

　あるいは樹脂を用いた従来のスピーカ用フレームは、剛性が低い。そこで従来のスピーカ用フレームの強度を大きくするために、樹脂を用いた従来のスピーカ用フレームでは、ガラス繊維やマイカなどの無機フィラーを添加する。一般的に、音響性能を満足させるため、重量比３０％以上の無機フィラーが添加されている。しかしながら、無機フィラーを添加すると比重が大きくなり、フレームの重量が重くなる。あるいは、耐衝撃性を向上させるために、ガラス繊維を使用した場合、環境破壊を促進する恐れがある。

　そこで、本実施の形態におけるフレーム２６は、樹脂１２に微細化された炭化竹繊維１３を添加している。樹脂１２や微細化された炭化竹繊維１３は、硬くかつ比重は非常に小さい。したがって、フレーム２６の強度を大きくでき、かつフレーム２６の重量を軽くできる。したがって、このフレーム２６を特に後述する移動体装置（図１０に示す）へ搭載すれば、移動体装置の燃費の改善や、走行性能の改善などに貢献できる。また、微細化された炭化竹繊維１３を用いているので、環境破壊を抑制することもできる。

　一般的にフレーム２６は、振動板２７に比べて、内部損失が低くてもかまわない。そこで、本例における微細化された炭化竹繊維１３の炭化温度は、５００℃以上の温度でよい。

　なお、本例においてフレーム２６に用いる樹脂１２は、ポリプロピレンとしたが、これに限らない。たとえば、フレーム２６に用いる樹脂１２は、ポリカーボネイトでもかまわない。ポリカーボネイトを用いれば、フレーム２６の強靭性を向上できる。

　（実施の形態２）
　以下、実施の形態２を用いて、本発明について説明する。図９は、本発明の実施の形態２における電子機器の外観図である。なお、本実施の形態では、電子機器の一例としてオーディオ用のミニコンポシステム４４を用いて説明する。

　オーディオ用のミニコンポシステム４４は、アンプ４２、操作部４３、エンクロジャー４１と実施の形態１で示したスピーカ３０とを有する。なお、本実施の形態におけるミニコンポシステム４４に用いるスピーカ３０には、実施の形態１におけるいずれの例のスピーカ用樹脂成形部品１１を用いてもかまわない。

　スピーカ３０、操作部４３や、アンプ４２は、エンクロジャー４１内に組込まれている。プレーヤ等の操作部４３は、アンプ４２へ信号を出力する。アンプ４２は入力された信号を増幅し、スピーカ３０へ出力する。そして、スピーカ３０は、本体部のアンプ４２から給電されて、音を発する。

　この構成により、ミニコンポシステム４４は明瞭な音を再生できる。また、低音域では良好な重低音を再生でき、高音域でもクリアな音質の音を再生できる。さらに、高音域での音圧も十分に得ることができ、広い帯域の音を再生することができる。したがって、良好な音質の再生を可能としたミニコンポシステム４４が得られる。

　尚、スピーカ３０の機器への応用として、オーディオ用のミニコンポシステム４４について説明したが、これに限定されることなく持運び可能なポータブル用のオーディオ機器等への応用や、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、携帯電話等の情報通信機器、あるいはコンピュータ関連機器等の電子機器に広く応用、展開が可能である。

　（実施の形態３）
　以下、実施の形態３を用いて、本発明について説明する。

　図１０は、本発明の実施の形態３における移動体装置の概念図である。なお、本実施の形態では、移動体装置の一例として自動車５０を用いて説明する。

　図１０に示すように、本実施の形態における自動車５０は、移動可能な本体部５１と、実施の形態１で示したスピーカ３０を含んでいる。スピーカ３０は、本体部５１内に収納されている。たとえばスピーカ３０は、リアトレイやフロントパネルに組込まれ、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用される。本実施の形態における自動車５０に用いるスピーカ３０には、実施の形態１におけるいずれの例のスピーカ用樹脂成形部品１１を用いてもかまわない。

　この構成とすることにより、上述したようなスピーカ３０の優れた特徴を生かすことができる。すなわちこのスピーカ３０を搭載した自動車５０内における音質を向上させることができる。

　特に、スピーカ３０に対して、図８に示したような、実施の形態１におけるフレーム２６を用いた場合、非常に軽量なスピーカ３０を実現できるので、自動車５０の燃費向上に対して貢献することができる。したがって、自動車５０による二酸化炭素の排出や、化石燃料の減少を抑制できる効果を有する。

　本発明にかかるスピーカ用振動板、スピーカ、電子機器および装置は、精度の高い特性づくり、音づくりが必要な映像音響機器や情報通信機器等の電子機器、さらには自動車等の装置に適用できる。

　１１　　スピーカ用樹脂成形部品
　１２　　樹脂
　１３　　微細化された炭化竹繊維
　１３Ａ　　幹状部分
　１３Ｂ　　羽毛化部分
　１４　　添加剤
　２１　　マグネット
　２２　　上部プレート
　２３　　ヨーク
　２４　　磁気回路
　２５　　磁気ギャップ
　２６　　フレーム
　２７　　振動板
　２９　　エッジ
　３０　　スピーカ
　３１　　ダストキャップ
　４１　　エンクロジャー
　４２　　アンプ
　４３　　操作部
　４４　　ミニコンポシステム
　５０　　自動車
　５１　　本体部

Claims (18)

1. ミクロフィブリル状態まで微細化された炭化竹繊維と、樹脂とを含むスピーカ用樹脂成形部品。
2. 前記微細化された炭化竹繊維は、叩解度が３７ｃｃ以下とした請求項１記載のスピーカ用樹脂成形部品。
3. 前記微細化された炭化竹繊維の含有量は、３重量％以上で、かつ３０重量％以下とした請求項１記載のスピーカ用樹脂成形部品。
4. 天然繊維をさらに含む請求項１記載のスピーカ用樹脂成形部品。
5. 前記天然繊維は非炭化竹繊維とした請求項４記載のスピーカ用樹脂成形部品。
6. 前記微細化された炭化竹繊維と前記非炭化竹繊維の合計は、３重量％以上で、かつ６０重量％以下とした請求項５記載のスピーカ用樹脂成形部品。
7. 前記非炭化竹繊維は、叩解度が３７ｃｃ以下のミクロフィブリル状態まで微細化された請求項５記載のスピーカ用樹脂成形部品。
8. さらに竹粉を含む請求項１記載のスピーカ用樹脂成形部品。
9. さらに粉砕竹炭を含む請求項１記載のスピーカ用樹脂成形部品。
10. ビニル基を有するシラン化合物からなる相溶化剤をさらに含む請求項１に記載のスピーカ用樹脂成形部品。
11. 前記樹脂はポリプロピレンとした請求項１記載のスピーカ用樹脂成形部品。
12. 前記樹脂は、エンジニアリングプラスチックとした請求項１記載のスピーカ用樹脂成形部品。
13. 前記樹脂は植物由来のポリ乳酸とした請求項１記載のスピーカ用樹脂成形部品。
14. マイカ、タルク、グラファイト、クレイ、炭酸カルシウム、アラミド繊維のうちの少なくともいずれか１つを含む請求項１から１３に記載のスピーカ用樹脂成形部品。
15. 磁気回路と、前記磁気回路に結合されたフレームと、このフレームに連結された振動板と、前記振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルとを備え、
    少なくとも前記フレームと前記振動板のいずれか一方は、請求項１に記載のスピーカ用樹脂成形部品であるスピーカ。
16. 磁気回路と、前記磁気回路に結合されたフレームと、このフレームに連結された振動板と、前記振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルと、前記振動板に結合されたダストキャップとを備え、前記ダストキャップは請求項１に記載のスピーカ用樹脂成形部品であるスピーカ。
17. エンクロジャーと、このエンクロジャー内に収納されたスピーカを備え、前記スピーカは、請求項１５または１６に記載のスピーカである電子機器。
18. 移動可能な本体部と、この本体部内に収納されたスピーカを備え、前記スピーカは、請求項１５または１６に記載のスピーカである移動体装置。

Images