(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂を筒状成形体として焼結したものをボイスコイル用のボビンとして用いることにより、ボイスコイルの耐熱性を向上させたことを特徴とするスピーカ。
【請求項２】
円柱状の治具の側面に可燃性高分子樹脂をほぼ均一な膜厚となるようにコーティングし、さらにその表面にシリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂をほぼ均一な塗布厚となるようにコーティングし、治具ごと所定の温度で焼結した後、前記可燃性高分子樹脂が分解する温度で加熱することにより、前記可燃性高分子樹脂の層を消失させ、この後、前記無機系高分子樹脂の層からなる円筒状のボビンを前記治具から取り外すことを特徴とするボイスコイル用ボビンの製造方法。
【請求項３】
円柱状の治具の側面に、ほぼ均一な厚みを有し軸方向に複数の切れ目を有する紙パルプを可燃性の接着剤を用いて貼付し、その表面にシリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂をほぼ均一な膜厚となるようにコーティングし、治具ごと所定の温度で焼結した後、前記紙パルプの炭化する温度で加熱することにより、前記紙パルプの層を消失させ、この後、前記無機系高分子樹脂の層からなる円筒状のボビンを前記治具から取り外すことを特徴とするボイスコイル用ボビンの製造方法。
【請求項４】
前記円柱状の治具として、熱膨張係数の小さいセラミック材料で作製したものを用いる請求項２又は３記載のボイスコイル用ボビンの製造方法。
【請求項５】
シリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂を筒状成形体として焼結して得られたボビンに、前記無機系高分子樹脂をコーティングした線材を巻回してコイルを形成し、さらにコイル表面に前記無機系高分子樹脂をコーティングしたのち焼結してボビンと線材とを固着することを特徴とするボイスコイルの製造方法。
【請求項６】
シリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂を紙パルプ基材に含浸させて焼結することにより無機皮膜が形成された紙基材振動板を用いたことを特徴とするスピーカ。
【請求項７】
前記紙パルプ基材に複数のスリットを適当な間隔で設け、前記紙パルプ基材の両面に前記無機系高分子樹脂を塗布して焼結することにより、前記紙パルプ基材の両面に前記無機系高分子樹脂の層が形成されると共に、前記複数のスリットに充填された無機系高分子樹脂の架橋部によって前記紙パルプ基材の両面の無機系高分子樹脂の層が接続されている請求項６記載のスピーカ。
【請求項８】
前記無機系高分子樹脂が、シリコーン樹脂と合成雲母とを１：１の比率で配合したものを主成分とする請求項１、６又は７記載のスピーカ
【請求項９】
前記無機系高分子樹脂が、シリコーン樹脂と合成雲母とを１：１の比率で配合したものを主成分とする請求項２、３又は４記載のボイスコイル用ボビンの製造方法。
【請求項１０】
前記無機系高分子樹脂が、シリコーン樹脂と合成雲母とを１：１の比率で配合したものを主成分とする請求項５記載のボイスコイルの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は音響機器等に用いられるスピーカとその製造方法に関し、詳しくはボイスコイル及び振動板の耐熱性の向上を目的とする改善に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、オーディオ関連業界における再生音楽ソースのデジタル化に伴い、音響出力機器としてのスピーカには、従来よりもさらに高音質化、高出力化が望まれている。
【０００３】
スピーカのボイスコイルは、特に大出力スピーカにおいて、その動作温度が数百度にも達するため、ボイスコイルの銅線にコーティングされた絶縁皮膜が熱によって劣化し、銅線間のショートが発生することがある。またそのような高温度では、ボイスコイルの線材とボビンとを固着している接着剤が劣化し、コイルのばらけが生じ破壊に至るおそれもある。
【０００４】
スピーカのボイスコイル用線材として、銅線をワニスなどの有機系材料で絶縁コーティングしたものが多く用いられているが、このような線材は耐熱温度が低い。また、ボビンとコイルとの接着剤にも同様の有機系材料を用いることが多いが、やはり耐熱温度が問題になる。モニタースピーカのように大出力が必要なスピーカでは、内部で発生する熱により、コイル線材の絶縁皮膜およびボビンとの接着剤として用いられている有機系材料が劣化し、線間ショートやコイルのばらけといった不具合が生じやすい。このため、スピーカの性能が制限され、紙パルプ振動板や布エッジに比べて耐久性の高い複合材料振動板やゴムエッジを用いたり、磁束密度の高いネオジウム磁石を用いても、スピーカの性能を極限まで発揮できないのが現状である。
【０００５】
ボイスコイルの耐熱性を向上させるために、ボビンの材料として一般に熱伝導性の良いポリイミドフィルムやアルミニウムが用いられているが、スピーカを大出力で連続的に使用した場合、ボビンそのものが劣化し、初期の形状および物理特性を維持することができなくなる。短期的には温度が４００℃近くになるとポリイミドフィルムは炭化し、アルミニウムは変形を生じてしまう。
【０００６】
また、スピーカの振動板に関して、耐熱性や剛性を向上させるために振動板そのものをセラミックス又は金属で形成したものがある。しかし、いずれの材料も比重が高く、振動板の重量増加に伴って音圧が低下することから用途が限定される。また、いずれの材料を用いた場合も材料費及び製造費が高価であり、さらに、無機系材料に特有の音質が付加されるといった特性面での問題が生じるため、汎用的なスピーカにはなり得ない。
【０００７】
その他の振動板材料として、紙基材にセラミックスラリーを塗布した後焼結したものや紙パルプ振動板にセラミックスを直接溶射して剛性を付与したものもある。しかし、内部の紙パルプが燃焼または炭化するような高温（約３００〜４００℃）の環境下ではセラミック層の反りや剥離が生じるため、そのような高温環境下における耐熱性の面からいえば実用的ではない。セラミック層に反りが生じた場合、振動の対称性が失われて破壊に至る場合もある。セラミック層の剥離が生じた場合はパルプが燃えやすくなるので、可燃面積の大きい大口径スピーカには、単にセラミックスを紙パルプに塗布しただけの振動板は安全面から好ましくない。
【０００８】
一方、高温下で反りや剥離が生じないだけの剛性を保つ厚みをセラミック層に持たせようとすると、振動板の重量増加による音圧の低下、材料費の上昇、セラミックスの物性に起因する音質の変化等の問題が生ずる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来のスピーカにあっては、ボイスコイルの皮膜の材料、線材とボビンとの接着剤、振動板の材料が高出力化、高性能化を妨げる要因となっている。
【００１０】
そこで、本発明は、材料および製造面においてコストパフォーマンスに優れた無機系材料をボイスコイルや振動板に用いることにより、安価で耐熱性に優れたスピーカを提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明のスピーカは、シリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂を筒状成形体として焼結したものをボイスコイル用のボビンとして用いる。これによって、ボイスコイルの耐熱性が向上する。
【００１２】
ボイスコイル用ボビンの具体的な製造方法として好ましくは、円柱状の治具の側面に可燃性高分子樹脂をほぼ均一な膜厚となるようにコーティングし、さらにその表面にシリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂をほぼ均一な塗布厚となるようにコーティングし、治具ごと所定の温度で焼結した後、前記可燃性高分子樹脂が分解する温度で加熱することにより、前記可燃性高分子樹脂の層を消失させ、この後、前記無機系高分子樹脂の層からなる円筒状のボビンを前記治具から取り外す。可燃性高分子樹脂の層が消失することによって治具とボビンとの間に隙間ができ、治具からボビンを外しやすくなる。このようにして、継ぎ目がなく連続性を有する無機系耐熱ボビンの量産が可能になる。
【００１３】
可燃性高分子樹脂の膜を治具に形成する代わりに、ほぼ均一な厚みを有する紙パルプを可燃性の接着剤を用いて治具に貼付してもよい。この場合、円筒状に貼付した紙パルプの軸方向に複数の切れ目を設けておくことが好ましい。紙パルプの熱収縮による歪みが複数の切れ目箇所に分散されるので、その上に形成された樹脂膜の亀裂が抑制される。
【００１４】
上記のようなボイスコイル用ボビンの製造方法に使用される円柱状の治具としては、熱膨張係数の小さいセラミック材料で作製したものを用いることが好ましい。
【００１５】
また、上記のようにして作製された無機系耐熱ボビンを用いてボイスコイルを製造する方法として、同じくシリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂をコーティングした線材を上記ボビンに巻回してコイルを形成し、さらにコイル表面に前記無機系高分子樹脂をコーティングしたのち焼結してボビンと線材とを固着することが好ましい。このようにして作製されたボイスコイルは、高温下でも線材の皮膜が劣化してショートしたり線材ががばらるといった不具合が発生しにくく、耐熱性に優れたものとなる。
【００１６】
また、本発明のスピーカの他の特徴は、シリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂を紙パルプ基材に含浸させて焼結することにより無機皮膜が形成された紙基材振動板を用いていることにある。
【００１７】
好ましくは、前記紙パルプ基材に複数のスリットを適当な間隔で設け、前記紙パルプ基材の両面に前記無機系高分子樹脂を塗布して焼結する。この方法によれば、前記紙パルプ基材の両面に前記無機系高分子樹脂の層が形成されると共に、前記複数のスリットに充填された無機系高分子樹脂の架橋部によって前記紙パルプ基材の両面の無機系高分子樹脂の層が接続される。この結果、無機系高分子樹脂層の剛性が増すと共に、無機系高分子樹脂層と紙パルプ基材との剥離が生じにくくなる。
【００１８】
なお、ボイスコイル用ボビン、線材の皮膜、振動板のいずれに用いられる無機系高分子樹脂についても、シリコーン樹脂と合成雲母とを１：１の比率で配合したものを主成分とすることが好ましい。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明によるスピーカの製造方法の実施形態を、ボイスコイル用ボビンの製造、ボイスコイルの製造、振動板の製造に分けて順番に説明する。
【００２０】
まず、ボイスコイル用ボビンの第１の製造方法を図１〜４に沿って説明する。図１に示すような円柱状の治具Ｂを用意する。治具の材料としては、セラミックのような高温における熱膨張係数の低い無機材料が望ましい。この円柱状の治具Ｂの表面に、図２に示すように、アクリル樹脂１をディップコートする。この際、樹脂の膜厚が１００ミクロン程度になるように、溶液の濃度および引き上げ速度を調整する。アクリル樹脂の代わりに、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、ウレタン樹脂、ウレア樹脂等を用いてもよい。要は、可燃性の高分子樹脂であればよく、燃焼分解温度が低いほど望ましい。
【００２１】
その後、約８０℃の恒温槽内で１時間程度、乾燥硬化させる。次に、アクリル樹脂の皮膜１の上に、シリコーン樹脂と合成雲母とをほぼ１：１の比率で配合したものを主成分とする無機系高分子樹脂をディップコートする。この場合も、溶液の濃度および引き上げ速度を調整して膜厚が１００ミクロン程度となるようにする。また、図３に示すように、アクリル樹脂の皮膜の上端部及び下端部に掛かるように、マスクテープ２ａ，２ｂを予め貼っておく。したがって、上下のマスクテープ２ａ，２ｂの間においてアクリル樹脂の皮膜１の上に無機系高分子樹脂３がディップコートされる。
【００２２】
このようにして円柱状の治具Ｂに２層の皮膜が形成されたものを、約８０℃の恒温槽内で乾燥硬化させ、さらに約２００℃の恒温槽内で１時間程度、焼結させる。次に約４００℃の電気炉内で１時間程度加熱し、アクリル樹脂を燃焼分解させる。冷却後、残った無機系高分子樹脂層３を治具Ｂから取り外す。消失したアクリル樹脂１００ミクロン分の空隙が無機系高分子樹脂層３と治具Ｂとの間に生じているので、容易に無機系高分子樹脂層３を治具Ｂから取り外すことができる。
【００２３】
このようにして、無機系高分子樹脂層からなる図４に示すような円筒状のボイスコイル用ボビンが得られる。このボビンは切れ目や継ぎ目がなく連続性を有する筒状成形体であり、熱膨張が生じた場合は円周方向へ均一に膨張するので、変形による重心の移動がない。したがって、ボイスコイル駆動時の垂直運動を安定に保つことができる。また、従来の切れ目があるボビンのように切れ目を中心とした局部的な歪みが発生することはない。従って、高温下での動作においても、接着剤やボイスコイル皮膜への悪影響が少なくなる。
【００２４】
上記のボイスコイル用ボビンの第１の製造方法で用いたアクリル樹脂（または他の可燃性高分子樹脂）の代わりに、紙パルプを用いてもよい。つまり、ボイスコイル用ボビンの第２の製造方法では、１００ミクロン程度の均一な厚さの紙パルプ４を、図５に示すように、円柱状の治具Ｂに巻き付けて糊着し、円周方向を８等分するように紙パルプ４に切れ目５を入れておく。予め短冊状に切断したものを治具Ｂの周囲に糊着してもよい。
【００２５】
この切れ目５は、高温下で紙パルプが収縮する際に、その上に形成された樹脂皮膜に与える影響を緩和する働きを有する。つまり、切れ目がない場合は、紙パルプが熱収縮してついには紙パルプに亀裂が生ずるが、この際、紙パルプの上に形成された樹脂皮膜の歪みがその亀裂部分に集中して、やがて樹脂皮膜にも亀裂が生じてしまう。これに対して、予め複数の切れ目を設けておけば、紙パルプの熱収縮による歪みが複数の切れ目箇所に分散されるので、樹脂の亀裂が抑制される。
【００２６】
後の工程は第１の製造方法と同様である。紙パルプの上端部及び下端部をマスクした後、シリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂を紙パルプの上にディップコートする（図３）。そして、８０℃の恒温槽内での乾燥硬化および２００℃の恒温槽内での焼結を経て、４００℃の電気炉内で紙パルプ４を燃焼分解させる。冷却後、無機系高分子樹脂層３を治具Ｂから取り外せば図４に示すような円筒状ボビンが得られる。
【００２７】
次にボイスコイルの製造方法を図６および７に沿って説明する。上記のような方法で作られたボビン３を図６に示すような設備の巻線機６にセットする。図６の設備は、線材７の樹脂コーティングから巻線までを連続して行うためのものである。未処理の線材（銅線）７はリール８から送り出され、ディップ槽９を通過することによって樹脂コーティングされる。ディップ槽９には、シリコーン樹脂と合成雲母とがほぼ１：１の比率で配合されたものを主成分とする無機系高分子樹脂溶液が入っている。溶液の濃度は、線材にコーティングされた樹脂の膜厚が１０ミクロン程度になるように調整されている。なお、線材には直径は３００ミクロン程度の銅線を用いることが好ましい。
【００２８】
この後、線材は、樹脂皮膜を乾燥させるために、約２００℃に調節された加熱乾燥管１０を通過する。このようにしてして、シリコーン樹脂と合成雲母とを主成分とする無機系高分子樹脂の皮膜が形成された線材は巻線機６に供給され、ボビン３に巻回される。
【００２９】
巻き線が完了したボビン（ボイスコイル）を巻線機６から取り外し、さらに巻線全面を１００ミクロン程度のの厚さの皮膜で覆うように、シリコーン樹脂と合成雲母とを主成分とする無機系高分子樹脂の吹き付けを行なう。その後、このボイスコイルを８０℃の恒温槽中に約１時間放置し、さらに約２００℃にて１時間程度の焼結を行なう。こうして得られた図７に示すようなボイスコイルを約７００℃の電気炉内に約１時間放置するテストを行ったところ、亀裂や変形等の異常はみられなかった。また、そのボイスコイルを用いてスピーカの動作テストをしたところ、正常に動作した。
【００３０】
上記のボイスコイル製造方法では、線材の樹脂コーティングから巻線までを連続して行っているが、場合によっては、線材の樹脂コーティングと巻線とを別々にバッチ処理してもよい。この場合は、線材を樹脂コーティングして乾燥させた後、巻線機に供給する代わりにリール８と同様の巻取機で巻き取る。巻線を行う際に、巻取機から巻線機へコーティング済みの線材が直接供給される。線材にコーティングする樹脂の膜厚調節は、樹脂溶液の濃度だけでなく、線材の移動速度によっても行うことができる。また、樹脂コーティングを複数回（例えば３回）に分けて行うことにより、皮膜の品質を高めて、曲げによる皮膜剥離やピンホールの発生を防止することができる。
【００３１】
もっとも、図６に示した樹脂コーティングから巻線までの一連の設備において、ディップ槽９と加熱乾燥管１０とを複数セット直列に接続することにより、樹脂コーティングを複数回に分けて行ってもよい。
【００３２】
次に振動板の製造方法を図８及び９に基づいて説明する。まず、紙パルプ製のの振動板基材１１に、図８に示すような放射方向のスリット１２を適当な間隔で複数箇所に設ける。次に、この振動板基材１１の両面に、シリコーン樹脂と合成雲母とを１：１の比率で配合したものを主成分とする無機系高分子樹脂１３を塗布する。そして、約８０℃の恒温槽内で１時間程度乾燥した後、約２００℃で１時間程度、焼結させる。
【００３３】
このようにして得られた振動板の断面を図９に示す。これは図８の９Ａ−９Ｂ断面に相当する。紙パルプ基材１１の両面に塗布された無機系高分子樹脂の層１３が、紙パルプ基材に設けられたスリット１２に充填された無機系高分子樹脂の架橋部１３ａによって接続されている状態が示されている。これによって無機系高分子樹脂層１３の剛性が増すと共に、無機系高分子樹脂層１３とパルプ基材１１との剥離が生じにくくなる。ガスバーナーによる加熱実験では、紙パルプ基材が焼失した際にも無機系高分子樹脂層１３の反りが生ずることはなかった。
【００３４】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、シリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂で形成したボビンに同じ樹脂の皮膜を形成した線材を巻回し、コイルの表面にさらに同じ樹脂の皮膜を形成して得られるボイスコイルを用いることにより、高温下でも巻線のショートやばらけが生じにくい耐熱性に優れたスピーカを実現することができる。
【００３５】
また、振動板についても、紙パルプ基材にシリコーン樹脂および合成雲母を主成分とする無機系高分子樹脂を含浸させ、焼結したものを用いることにより、耐熱性を向上させることができる。さらに、紙パルプ基材に複数のスリットを設けて、この部分に充填される樹脂の架橋部によって基材の両面に形成された樹脂膜を接続する構造により、樹脂層と基材との剥離が生じにくくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に係るスピーカのボイスコイル用ボビンの製造工程に用いるセラミック製円柱状治具の外観図
【図２】ボイスコイル用ボビンの製造における一工程を示す外観図
【図３】ボイスコイル用ボビンの製造における他の工程を示す外観図
【図４】本発明の方法によって作製されたボイスコイル用ボビンの外観図
【図５】ボイスコイル用ボビンの他の製造方法における一工程を示す外観図
【図６】本発明によるスピーカのボイスコイル用線材のコーティングから巻線に至る一連の製造設備の概略図
【図７】本発明の方法によって作製されたスピーカ用ボイスコイルの外観図
【図８】本発明の実施形態に係るスピーカの振動板に用いる紙基材の外観図
【図９】図８の紙基材の両面に樹脂コーティングを施して焼結した後の９Ａ−９Ｂ断面図
【符号の説明】
１  アクリル樹脂
２ａ，２ｂ  マスクテープ
３  無機系高分子樹脂
４  紙パルプ
５  切れ目
６  巻線機
７  樹脂コート前の線材
８  線材のリール
９  ディップ槽
１０  加熱乾燥管
１１  紙パルプ基材
１２  スリット
１３  無機系高分子樹脂層
１３ａ  架橋部
【図１】
0003616459.tif 000002
【図２】
0003616459.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003616459.tif 000005
【図５】
0003616459.tif 000006
【図６】
0003616459.tif 000007
【図７】
0003616459.tif 000008
【図８】
0003616459.tif 000009
【図９】
0003616459.tif 000010