(57)【要約】【課題】剛性を向上させる部分や剛性を向上させる程度を調整するといった柔軟な対応が可能であり、直径１０ｍｍ程度のイヤホンにも適用できる振動板を提供する。【解決手段】熱可塑性の合成樹脂フィルムからなる振動板基材３１と、振動板基材３１の、振幅方向前方となるおもて面に設けられた表層３２と、を有し、表層３２は、マトリクス樹脂に対し、３質量％以上３０質量％以下のセルロースナノファイバーを含有する接着剤を塗布することで形成されたものである。また、振動板基材３１は、振幅方向前方に向かって膨らんだドーム部３１１と、ドーム部３１１の外周に連設されボイスコイル２２が固定されるネック部３１２と、ネック部３１２の外周に連設され振幅方向前方に向かって膨らんだエッジ部３１３と、を有し、表層３２は、ネック部３１２のみに設けられたものであってもよい。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性の合成樹脂フィルムからなる振動板基材と、
前記振動板基材の、振幅方向前方となるおもて面に設けられた表層と、を有し、
前記表層は、マトリクス樹脂に対し、３質量％以上３０質量％以下のセルロースナノファイバーを含有する接着剤を塗布することで形成されたものであることを特徴とする振動板。
【請求項２】
前記振動板基材は、振幅方向前方に向かって膨らんだドーム部と、該ドーム部の外周に連設されボイスコイルが固定されるネック部と、該ネック部の外周に連設され振幅方向前方に向かって膨らんだエッジ部と、を有し、
前記表層は、前記ドーム部及び前記ネック部のみに設けられたものであることを特徴とする請求項１記載の振動板。
【請求項３】
前記振動板基材は、振幅方向前方に向かって膨らんだドーム部と、該ドーム部の外周に連設されボイスコイルが固定されるネック部と、該ネック部の外周に連設され振幅方向前方に向かって膨らんだエッジ部と、を有し、
前記表層は、前記ネック部のみに設けられたものであることを特徴とする請求項１記載の振動板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱可塑性の合成樹脂フィルムからなる振動板基材を有する振動板に関する。
【背景技術】
【０００２】
イヤホン、ヘッドホン、スピーカ等には、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルムやＰＣ（ポリカーボネート）フィルム等の熱可塑性の合成樹脂フィルムからなる振動板が採用されている。熱可塑性の合成樹脂フィルムからなる振動板は、軽量で反応がよく、音響特性、安定性、耐久性、さらには加工性やコストなどの点で優れている。一方、合成樹脂フィルムからなる振動板は、内部損失は大きいが、剛性が小さいために音速が小さく高音の伸びにやや欠けるという課題を有している。
【０００３】
この点で、マグネシウムやチタン等の金属をおもて面に蒸着した振動板が採用されているが、重量が重くなるとともに、製造コストが高くなってしまうといった問題がある。そこで、タンデンシャルコルゲーション等の補強リブを形成し、剛性を向上させた振動板が提案されている（例えば、特許文献１等参照）。また、実質的にセルロースナノファイバーのみを含む抄紙体から構成される振動板も提案されている（例えば、特許文献２等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０７−１２３４９２号公報
【特許文献２】特開２０１７−１２６９４６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、音質を向上させるためには、剛性を向上させる部分や剛性を向上させる程度の微妙な調整が必要になる。しかしながら、特許文献１の振動板では成形型を変更しなければならず、特許文献２記載の振動板では素材の調整が必要になる。このため、どちらも柔軟な対応が難しい。また、特許文献２記載の振動板は、直径５０ｍｍ程度のヘッドホン用の振動板は製造できるものの、直径１０ｍｍ程度のイヤホン用の振動板は製造することができないのが現状である。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑み、剛性を向上させる部分や剛性を向上させる程度を調整するといった柔軟な対応が可能であり、直径１０ｍｍ程度のイヤホン用の振動板にも適用できる振動板を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を解決する本発明における振動板は、熱可塑性の合成樹脂フィルムからなる振動板基材と、
前記振動板基材の、振幅方向前方となるおもて面に設けられた表層と、を有し、
前記表層は、マトリクス樹脂に対し３質量％以上３０質量％以下のセルロースナノファイバーを含有する接着剤を塗布することで形成されたものであることを特徴とする。
【０００８】
ここで、セルロースナノファイバーとは、繊維径がナノサイズのセルロース繊維をいう。セルロースナノファイバーの繊維径（平均繊維径）は、例えば２ｎｍ〜１００ｎｍである。セルロースナノファイバーの長さ（平均長さ）は、例えば０．１μｍ〜１００μｍである。セルロースナノファイバーのアスペクト比（長さ／径）は、例えば５０〜１０００である。また、前記振動板は、イヤホン、ヘッドホンあるいはツィーターの振動板に用いられるものであってもよい。
【０００９】
本発明の振動板によれば、前記おもて面全体に前記表層を設けることも可能であるとともに、該表層を設ける位置を限定したり、前記接着剤の塗布量を変えることができる。これにより、剛性を向上させる部分や剛性を向上させる程度を調整するといった柔軟な対応が可能になる。この結果、例えば、振動板メーカーにおいて、イヤホンメーカー等の要求に応じて、前記表層を設ける位置や前記接着の塗布量を調整することも容易になる。また、従来使用していた、合成樹脂フィルムからなる振動板を、前記振動板基材として用いることもできる。さらに、前記振動板基材は、従来の合成樹脂フィルムからなる振動板と同様の素材、方法によって製造できるため、直径１０ｍｍ程度のイヤホン用の振動板にも適用可能となる。またさらに、セルロースナノファイバーは、高密度かつ高強度という特性を持ち、具体的には鋼鉄の１／５の軽さで５倍以上の強さを備えると共に、マグネシウム等の金属と比べ、安価な素材である。このため、マグネシウムやチタン等を蒸着する態様に比べ、高音の音質が向上すると共に、製造コストを抑えることが可能になる。
【００１０】
また、本発明の振動板において、前記振動板基材は、振幅方向前方に向かって膨らんだドーム部と、該ドーム部の外周に連設されボイスコイルが固定されるネック部と、該ネック部の外周に連設され振幅方向前方に向かって膨らんだエッジ部と、を有し、
前記表層は、前記ドーム部及び前記ネック部のみに設けられたものであってもよい。
【００１１】
前記表層を、前記ドーム部及び前記ネック部のみに設けることによって、効率的に高音の音質を向上させることができる。
【００１２】
さらに、本発明の振動板において、前記振動板基材は、振幅方向前方に向かって膨らんだドーム部と、該ドーム部の外周に連設されボイスコイルが固定されるネック部と、該ネック部の外周に連設され振幅方向前方に向かって膨らんだエッジ部と、を有し、
前記表層は、前記ネック部のみに設けられたものであることが好ましい。
【００１３】
前記表層を、前記ネック部のみに設けることによって、よりピンポイントで音響特性に影響する部分の剛性を向上させることができ、音の硬さをやわらげ、より聞きやすい音にすることが可能になる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、剛性を向上させる部分や剛性を向上させる程度を調整するといった柔軟な対応が可能であり、直径１０ｍｍ程度のイヤホンにも適用できる振動板を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明における振動板を適用するイヤホンの一般的な構造を示す分解斜視図である。
【図２】図１に示すドライバユニットの断面図である。
【図３】（ａ）は、図２に示す振動板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。
【図４】実施例１、実施例２および比較例で得られた振動板の周波数特性を示す図である。
【図５】（ａ）は、第１変形例の振動板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図６】（ａ）は、第２変形例の振動板の平面図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。本発明の振動板は、イヤホン、ヘッドホンあるいはツィーターの振動板に適用することができる。
【００１７】
図１は、本発明における振動板を適用するイヤホンの一般的な構造を示す分解斜視図である。
【００１８】
図１に示すように、イヤホン１は、イヤーピース１２１を有するフロントハウジング１２と、ドライバユニット１３と、スタビライザー１４と、リヤハウジング１５とを備え、ドライバユニット１３が、フロントハウジング１２とリヤハウジング１５に収容されて構成されている。
【００１９】
図２は、図１に示すドライバユニット１３の断面図である。この図２では、右側が、詳しくは後述する振動板３における振幅方向の前方になる。
【００２０】
図２に示すように、ドライバユニット１３は、収容部４１と収容部４１から外側に張り出したフランジ４２とを有するハウジング４、ハウジング４の収容部４１に収容された磁気回路２１及びボイスコイル２２、ボイスコイル２２の前方に設けられた振動板３、および振動板３の前方を覆うように設けられたプロテクタ５を備えている。
【００２１】
図３（ａ）は、図２に示す振動板３の平面図であり、図３（ｂ）は、同図（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。なお、図３（ａ）は、振動板３を前方から見た図であり、紙面と直交する方向が、振動板３の振幅方向になる。図３（ｂ）は、上下方向が振動板３の振幅方向になり、上方が前方になる。
【００２２】
図３（ａ）及び同図（ｂ）に示すように、振動板３は、フィルム状の振動板基材３１と、振動板基材３１の振幅方向前方となるおもて面に設けられた表層３２と、振動板基材３１の裏面に設けられたダイヤフラムリング３３を有している。
【００２３】
振動板基材３１は、熱可塑性の合成樹脂フィルムからなるものであり、例えば、ＰＥＴフィルム、ＰＣフィルム、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）フィルム、ＰＡ（ポリアミド）フィルム、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）フィルム、ＰＥＩ（ポリエーテルイミド）フィルム等が例示できる。また、振動板基材３１の厚さは、イヤホン、ヘッドホンあるいはツィーター等、適用する対象に応じて２μｍ以上５０μｍ以下の範囲で調整すればよい。イヤホン１に適用する本実施形態の振動板３は、一般的には２μｍ以上８μｍ以下程度であり、好ましくは６μｍ程度である。なお、イヤホン１に適用される本実施形態における振動板基材３１の直径は、１０ｍｍ程度である。
【００２４】
振動板基材３１は、中央部に設けられ振幅方向前方に向かって膨らんだドーム部３１１と、ドーム部３１１の外周に連設された平面状のネック部３１２と、ネック部３１２の外周に連設され振幅方向前方に向かって膨らんだエッジ部３１３とを有したものである。なお、ドーム部３１１は、中央部分が凹んだものであってもよい。また、本実施形態の振動板基材３１は、エッジ部３１３の外周に連設されたフランジ部３１４を有し、フランジ部３１４の裏面にダイヤフラムリング３３が固定されている。
【００２５】
図２に示すように、ドライバユニット１３に組み込まれた状態の振動板３は、ネック部３１２が、ボイスコイル２２の一端に、例えば接着剤によって接合固定されている。また、振動板３は、ダイヤフラムリング３３が、ハウジング４のフランジ４２に取り付けられている。ドライバユニット１３は、ボイスコイル２２に不図示のコードを介して入力された音声信号に従い振動板３を駆動し、振動板３の前方の空気に対して粗密状態を変化させることにより、音声信号に応じた音を前方へ導出するものである。
【００２６】
本実施形態では、ボイスコイル２２に接着し、ボイスコイル２２から直接振動が伝えられる部分となるネック部３１２のおもて面に、接着剤を塗布することで形成された表層３２が設けられている。すなわち、本実施形態では、振動板３において、ボイスコイル２２から直接振動が伝えられる部分のみの剛性を向上させている。
【００２７】
接着剤は、マトリクス樹脂にセルロースナノファイバーを含有し、その他、必要な硬化剤や各種添加剤等も含有するものである。
【００２８】
ここで用いられるセルロースナノファイバーは、例えば、セルロースを解繊する方法で製造されたものを用いることができる。セルロースとしては、解繊材料や微細化材料として利用可能なものであればよい。例えば、パルプ、綿、紙、レーヨン・キュプラ・ポリノジック・アセテートなどの再生セルロース繊維、バクテリア産生セルロース、ホヤなどの動物由来セルロースなどが利用可能である。なお、これらのセルロースは必要に応じて表面を化学修飾処理したものであってもよい。
【００２９】
セルロースを解繊する方法としては、例えばセルロースの水懸濁液等を、リファイナー、高圧ホモジナイザー、グラインダー、一軸または多軸混練機、ビーズミル等による機械的な磨砕、ないし叩解することにより解繊する方法を使用することができる。なお、これらの方法を１種または複数種類組み合わせてセルロースナノファイバーを製造してもよい。
【００３０】
セルロースナノファイバーの平均繊維径は３ｎｍ以上１５０ｎｍ以下が好ましく、より好ましくは３ｎｍ以上１００ｎｍ以下である。平均繊維径が３ｎｍ未満であると、セルロースナノファイバーの結晶構造が失われ、振動板３の剛性を十分に向上できないおそれがある。一方、平均繊維径が１００ｎｍを超える場合もセルロースナノファイバーがマトリクス樹脂中で沈降するおそれがある。ここで、セルロースナノファイバーの平均繊維径とは、ランダムに採取した４０本のセルロースナノファイバーを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した値の平均値をいう。また、セルロースナノファイバーの最大繊維径は、セルロースナノファイバーの分散性の点で、１０００ｎｍ以下であることが好ましく、特に好ましくは５００ｎｍ以下である。
【００３１】
セルロースナノファイバーの平均長さの下限としては、１μｍが好ましく、２μｍがより好ましい。一方、セルロースナノファイバーの平均長さの上限としては、６μｍが好ましく、４μｍがより好ましい。セルロースナノファイバーの平均長さが１μｍに満たないと、振動板３の剛性を十分に向上できないおそれがある。一方、セルロースナノファイバーの平均長さが６μｍを超えると、セルロースナノファイバー同士が絡み合い易くなり、マトリクス樹脂中でセルロースナノファイバーの分散性が低下するおそれがある。なお、ここで、セルロースナノファイバーの平均長さとは、ランダムに採取した４０本のセルロースナノファイバーを走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で測定した値の平均値をいう。
【００３２】
マトリクス樹脂としては、接着剤として使用できるものであれば特に制限が無く、モノマーであってもオリゴマーであってもポリマーであってもかまわず、ポリマーはホモポリマーであってもコポリマーであってもかまわない。また、これらは一種類でも複数種類を組み合わせて使用してもかまわない。ポリマーの場合、熱可塑性樹脂であっても熱硬化性樹脂であっても、いずれも使用することができる。
【００３３】
必要に応じて配合される硬化剤も特に限定されず、例えば、脂肪族ポリアミン、芳香族アミン、芳香族ポリアミン、ジシアンジアミド、ポリカルボン酸、ポリカルボン酸ヒドラジド、酸無水物、ポリメルカプタン、ポリフェノールなど、量論的反応を行う化合物と、イミダゾール、ルイス酸錯体、オニウム塩のように触媒的に作用する化合物等を例示できる。量論的反応を行う化合物を用いる場合には、硬化促進剤、例えば各種アミン類、イミダゾール、ルイス酸錯体、オニウム塩、ホスフィンなどを用いることができる。
【００３４】
接着剤に含有されるセルロースナノファイバーの量は、マトリクス樹脂に対し３質量％以上３０質量％以下であり、振動板３の剛性の向上と、マトリクス樹脂中でのセルロースナノファイバーの分散性の観点から、マトリクス樹脂に対し５質量％以上１０質量％以下が好ましい。
【００３５】
なお、マトリクス樹脂には従来公知の各種添加剤を含有させてもよい。含有させる添加剤としては、例えば、加水分解防止剤、着色剤、難燃剤、酸化防止剤、重合開始剤、重合禁止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、滑剤、離型剤、消泡剤、レベリング剤、光安定剤（例えば、ヒンダードアミン等）、酸化防止剤、無機フィラー、有機フィラー等が例示できる。
【００３６】
接着剤は、振動板３のネック部３１２に塗布された後、例えば室温で所定時間放置されることによって自然乾燥されて薄膜状に形成される。接着剤の塗布方法は特に限定されるものではなく、手塗りであってもよいし、塗布機（ディスペンサー）を用いてもよい。
【００３７】
次いで、本発明の振動板３を用いたドライバユニット１３の周波数特性を比較例と対比して説明する。
【００３８】
実施例１は、図３に示す、ネック部３１２のみに表層３２を形成した振動板３を、図２に示すようにドライバユニット１３に組み込んだものである。振動板３の振動板基材３１は、厚さ６ｕｍ、直径約１０ｍｍのＰＥＴフィルムを用いた。また、表層３２は、マトリクス樹脂に対し５質量％のセルロースナノファイバーを含有する接着剤を塗布することで形成した。
【００３９】
実施例２は、ネック部３１２のおもて面に加え、ドーム部３１１のおもて面にも表層３２を形成したこと以外は、実施例１と同様にして得た振動板３を用いた。比較例は、表層３２を全く形成しなかったこと以外は、実施例１と同様にして得た振動板３を用いた。
【００４０】
図４は、実施例１、実施例２および比較例で得られた振動板の周波数特性を示す図である。この図４では、実施例１の周波数特性を二点鎖線で示し、実施例２の周波数特性を破線で示し、比較例の周波数特性を実線で示している。なお、図４では、縦軸は出力ｄＢを示し、横軸は周波数Ｈｚを示している。
【００４１】
図４に示すように、実施例１および実施例２は、比較例に比べ、周波数５０００Ｈｚ〜８０００Ｈｚの高音域の再生帯域の出力が優れ、高音の音質を向上させることができることが分かる。また、実際に聞いた音質は、実施例２よりも実施例１の方が、音の硬さがやわらぎ、より聞きやすい音に感じられた。これは、音響特性に影響する部分の剛性をよりピンポイントで向上でき、振動板の重量アップを抑えることができたことが要因であると予想される。
【００４２】
このように、本発明の振動板３によれば、表層３２を形成する部分や、接着剤の塗布量等を調整することで、剛性を向上させる部分や剛性を向上させる程度を調整するといった柔軟な対応が可能になる。この結果、例えば、振動板メーカーにおいて、イヤホンメーカー等の要求に応じて、表層３２を設ける位置や接着剤の塗布量を調整することも可能になる。また、従来使用していた、合成樹脂フィルムからなる振動板を、振動板基材３１として用いることもできる。さらに、振動板基材３１は、従来の合成樹脂フィルムからなる振動板と同様の素材、方法によって製造できるため、直径１０ｍｍ程度のイヤホン用の振動板３にも適用可能となる。またさらに、セルロースナノファイバーは、高密度かつ高強度という特性を持つと共に、マグネシウム等の金属と比べ、安価な素材である。このため、マグネシウムやチタン等を蒸着する態様に比べ、高音の音質が向上すると共に、製造コストを抑えることが可能になる。
【００４３】
次に、図３に示す振動板３の変形例について説明する。以下に説明する変形例においては、図３に示す実施形態との相違点を中心に説明し、図３に示す実施形態における構成要素の名称と同じ名称の構成要素には、これまで用いた符号を付して説明し、重複する説明は省略することがある。
【００４４】
図５（ａ）は、第１変形例の振動板３’の平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００４５】
図５に示す振動板３’は、ヘッドホンに用いられるものである。本変形例では、振動板基材３１はＰＥＥＫフィルムであり、直径３８ｍｍ程度、厚さ２０μｍのものである。なお、本変形例では、振動板基材３１のエッジ部３１３に放射状のリブ３１３ａが形成され、フランジ部３１４の裏面には、真鍮性のガスケット３４が取り付けられている。
【００４６】
図６（ａ）は、第２変形例の振動板３’’の平面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。
【００４７】
図６に示す振動板３’’は、ツイーターに用いられるものである。本変形例では、振動板基材３１はＰＥＮフィルムであり、直径３２ｍｍ程度、厚さ５０μｍのものである。
【００４８】
第１変形例および第２変形例においても実施形態と同様に、ネック部３１２のみに表層３２を形成した振動板３、ネック部３１２とドーム部３１１に表層３２を形成した振動板３、表層３２を形成しない振動板３を作製し、周波数特性を調べたところ、上述の実施形態と同様の結果が確認された。
【００４９】
本発明によれば、剛性を向上させる部分や剛性を向上させる程度を調整するといった柔軟な対応が可能であり、直径１０ｍｍ程度のイヤホン用の振動板にも適用できる振動板を提供することができる。
【００５０】
本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲で種々の変更を行うことができる。例えば、上述した実施形態や各変形例においては、振動板基材３１における、ネック部３１２のおもて面や、ネック部３１２とドーム部３１１のおもて面に表層３２を形成したが、表層３２を形成する部分は必要に応じて調整することができる。例えば、振動板基材３１のおもて面全体に表層３２を形成してもよいし、フランジ部３１４を除いて、ネック部３１２、ドーム部３１１およびエッジ部３１３のおもて面に表層３２を形成してもよい。さらに、図５に示す第２変形例のように、補強用のリブ３１３ａと組み合わせて、振動板３の剛性を調整することも可能である。ただし、ボイスコイル２２から振動が伝えられ音響特性に大きく影響するネック部３１２のおもて面には、少なくとも表層３２を形成する態様が好ましい。
【符号の説明】
【００５１】
１  イヤホン
１３  ドライバユニット
２１  磁気回路
２２  ボイスコイル
３  振動板
３１  振動板基材
３１１  ドーム部
３１２  ネック部
３１３  エッジ部
３１４  フランジ部
３２  表層
３３  ダイヤフラムリング
３４  ガスケット
４  ハウジング
５  プロテクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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