(57)【要約】【課題】本発明は各種音響機器に使用されるスピーカ用振動板の生産設備に関するものであり、音質の向上と振動板の生産性および品質の向上が課題であった。【解決手段】本発明のスピーカ用振動板の生産設備は、圧空成形時の圧縮空気の圧力と流量を段階的に制御してシート状のフィルム材料を成形することにより、高精度成形を可能とし、振動板の寸法や形状安定性を向上させることで音質向上を図り、振動板の生産性、品質や信頼性の向上を実現する構成としたものである。【選択図】図１
2006013985.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧空成形によりフィルムを成形して振動板を得るスピーカ用振動板の生産設備であって、少なくとも、振動板を所定の形状に形成する金型と、圧縮空気の吐出手段と、圧縮空気の圧力制御手段を含んで構成し、前記圧力制御手段は、圧縮空気の圧力を段階的または任意に制御可能なスピーカ用振動板の生産設備。
【請求項２】
圧空成形によりフィルムを成形して振動板を得るスピーカ用振動板の生産設備であって、少なくとも、振動板を所定の形状に形成する金型と、圧縮空気の吐出手段と、圧縮空気の流量制御手段を含んで構成し、前記流量制御手段は、圧縮空気の流量を段階的または任意に制御可能なスピーカ用振動板の生産設備。
【請求項３】
請求項１と請求項２を共に含んで構成したスピーカ用振動板の生産設備。
【請求項４】
圧縮空気の圧力は、最大圧力が０．８ＭＰａ以上とした請求項１〜３のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板の生産設備。
【請求項５】
金型加熱手段を設けた請求項１〜４のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板の生産設備。
【請求項６】
フィルム加熱手段を設けた請求項１〜５のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板の生産設備。
【請求項７】
金型冷却手段を設けた請求項１〜６のいずれか一つに記載のスピーカ用振動板の生産設備。
【請求項８】
請求項１〜７に記載のいずれか一つのスピーカ用振動板の生産設備により得られたスピーカ用振動板。
【請求項９】
磁気回路に結合されたフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、この振動板に結合されるとともに、その一部が上記磁気回路の磁気ギャップに配置されたボイスコイルとからなり、上記振動板は請求項８に記載の振動板を用いて構成したスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種音響機器に使用されるスピーカの中で、主に樹脂製のスピーカ用振動板の生産設備及びこれを用いて得られたスピーカ用振動板に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スピーカ用振動板としては、紙、金属、樹脂等が従来から使用されており、夫々の材料が有する特徴や用途等によって適宜選定して用いられており、その中で小型軽量化や低コスト化の観点から樹脂を用いた振動板が多く用いられている。
【０００３】
また、このような樹脂を用いたスピーカ用振動板は、比較的口径が大きくて厚みも厚いものに関しては射出成形方式によって生産されているが、この射出成形方式は精度が高く、複雑な形状にも対応可能であるが、厚みが薄いものに対しては難しく、また成形時間が長く必要なために生産性が悪いというものである。
【０００４】
また、口径が小さくて厚みも薄いものに関しては樹脂フィルムを用いて金型で成形する方法が一般に用いられており、この金型で成形する場合には、樹脂フィルムを所定の振動板形状に成形するための加工がなされた雌雄の一対の金型を用いるものと、同じく樹脂フィルムを所定の振動板形状に成形するための加工がなされた一つの金型を用いて圧空成形あるいは真空成形を行う方式がある。
【０００５】
なお、最近の市場要求では、低コスト化、高生産性の要求が強く、このために特に小型のスピーカ用振動板の生産設備においては、雌雄の一対の金型を用いてプレスを行う生産設備や、一つの金型を用いて圧空成形あるいは真空成形を行う生産設備が主流になりつつあり、この中でも、雌雄の一対の金型を用いてプレスを行う生産設備より、一つの金型を用いて圧空成形あるいは真空成形を行う生産設備の方が低コスト化や高生産性に関しては優れており、樹脂フィルムを用いたスピーカ用振動板の生産設備においてはこれらが主流になってきているといっても過言ではない状況である。
【０００６】
図４はこのような一つの金型を用いて圧空成形を行う従来のスピーカ用振動板の生産設備を示したブロック図であり、図５はこのスピーカ用振動板の生産設備により得られたスピーカ用振動板の断面図を示したものである。
【０００７】
図４に示すように、少なくとも振動板を所定の形状に形成する金型８と、圧縮空気の吐出手段５とを含んで構成している。
【０００８】
詳細を説明すると、図４の中で、１は昇圧装置、２は供給エアー、３はブースター、４は圧力制御弁、５は吐出弁、６は供給エアー、７はステージ、８は金型、９はヒーター、１０は温度センサー、１１は加熱ブロック、１２は圧力センサーをそれぞれ示すものである。
【０００９】
この生産設備により、あらかじめ振動板材料として準備されたシート状のフィルム材料をステージ７に投入し、金型加熱により温度をかけながらステージ７と金型８により型締めして、空気圧により一定圧力を加えることにより金型８に沿わせて成形していた。
【００１０】
そしてその後、金型冷却により温度が下がって形状安定した時点で型開きし、金型８から離型することにより振動板成形品を取出していた。
【００１１】
その後、抜き金型により振動板の外形を抜き加工して図５に示す振動板１７を得ていた。
【００１２】
ここで、空気圧により圧力を加える場合には、０．８ＭＰａ以下の圧力を一定時間変化することなく加えることにより金型に沿わせて成形していた。
【００１３】
なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１および特許文献２が知られている。
【特許文献１】特開昭５５−１６２６９６号公報
【特許文献２】特公平７−１０１９５３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかしながら上記一つの金型を用いて圧空成形を行う従来のスピーカ用振動板の生産設備では、予め準備されたシート状のフィルム材料を成形しているため、複雑な形状や精度を出すのが難しく、また成形時間や成形温度の厳しい管理が必要であり、この管理状態が悪いと、スプリングバックの発生により、形状安定性が低下して変形、形状歪、寸法外れ等の品質上の問題を発生するものであった。
【００１５】
なお、複雑な形状や精度、さらには形状安定性を確保するためには、圧空成形時の空気の圧力を上げ、金型に浮きなく沿わせ、一定時間加熱維持させる工程が必要であるが、空気の圧力を上げると、材厚が薄い場合はＴｇ（ガラス転移点）付近で急激に粘度が下がるため、フィルム材料が破れてしまうという品質上の課題を抱えるものであった。
【００１６】
また、成形後においても、その成形が甘い場合は複雑な形状や深い形状の部分が、スプリングバックの発生により形状変形を起こし、当初のシート形状に近い状態に戻る傾向があった。
【００１７】
本発明は、上記課題を解決するもので、複雑な形状の振動板であっても、破れ等の問題の発生がなく、精度良く成形でき、スピーカとしての性能向上と良好な生産性を両立できる優れたスピーカ用振動板の生産設備を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記課題を解決するために本発明のスピーカ用振動板の生産設備は、圧空成形によりフィルムを成形して振動板を得るスピーカ用振動板の生産設備において、シート状のフィルム材料を金型に沿わせて成形する際に、圧縮空気の圧力と流量を段階的に制御して成形するようにしたものである。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように本発明によるスピーカ用振動板の生産設備は、圧空成形時の圧縮空気の圧力と流量を段階的に制御してシート状のフィルム材料を成形することにより、複雑な振動板形状であっても精度良く成形することができる。
【００２０】
そして、使用するフィルム材料の物性や成形性に応じて圧縮空気の圧力と流量を細かく制御することで、無理なく成形できるとともに残留応力を低減させることができる。
【００２１】
よって、シート状のフィルム材料の破れをなくすことができると共に、元のシート形状に戻ろうとするスプリングバック力を低減させ、振動板の寸法や形状安定性、品質や信頼性の向上を実現することができる。
【００２２】
さらには、これらの振動板を使用したスピーカの音圧周波数特性や歪特性等の諸特性の良好化を実現することができる。
【００２３】
さらに、振動板の材厚を薄く設定できることから、スピーカの小型化や高音圧化に適した振動板とすることができる。
【００２４】
このように本発明は、性能と品質の向上を実現できる優れたスピーカ用振動板やスピーカを提供することができ、その工業的価値は非常に大なるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１〜７に記載の発明について説明する。
【００２６】
図１は本発明の実施の形態１によるスピーカ用振動板の生産設備を示したブロック図である。
【００２７】
図１に示すように、少なくとも振動板を所定の形状に形成する金型８と、圧縮空気の吐出手段５と、圧縮空気の圧力制御手段１３を含んで構成している。
【００２８】
ここで、従来と異なる点は、圧縮空気の圧力制御手段１３を設けて構成している点である。
【００２９】
詳細を説明すると、図１の中で、１は昇圧装置、２は供給エアー、３はブースター、５は吐出弁、６は供給エアー、７はステージ、８は金型、９はヒーター、１０は温度センサー、１１は加熱ブロック、１２は圧力センサー、１３は圧力制御手段をそれぞれ示すものである。
【００３０】
従来であれば、圧力制御弁が設けられ、圧力の設定は可能であったが、圧縮空気の注入中は常に一定の圧力をかけることしかできなかった。
【００３１】
これに比べて、本発明による圧力制御手段は、圧縮空気の注入中に任意にその圧縮空気の圧力を設定することができる。すなわち、圧力と時間を自由に調整することが可能となるものである。
【００３２】
この生産設備により、あらかじめ振動板材料として準備されたシート状のフィルム材料をステージ７に投入し、金型加熱により温度をかけながらステージ７と金型８により型締めして、空気圧により段階的に圧力を加えることにより金型８に沿わせて成形している。
【００３３】
そしてその後、金型冷却により温度が下がって形状安定した時点で型開きし、金型８から離型することにより振動板成形品を取出している。
【００３４】
その後、抜き金型により振動板の外形を抜き加工して振動板を得ている。
【００３５】
ここで、この空気圧により圧力を加える方法として、従来では圧縮空気の圧力を常に定値に保ちながら実施していたが、本発明は圧縮空気の圧力を段階的に制御して成形している。
【００３６】
これは、１次圧縮空気を注入し、次に圧力を変化させて２次圧縮空気を注入し、さらに圧力を変化させて３次圧縮空気を注入するというように、多段階に分けて圧縮空気の圧力を制御して成形している。
【００３７】
その後、金型冷却により温度が下がって形状安定した時点で型開きし、金型から離型することにより成形された振動板を取出し、抜き金型により振動板の外形を抜き加工して振動板を得ている。
【００３８】
ここで、圧縮空気の圧力の変化のさせ方としては、例えば、急激に圧力をかけてしまうと材料の破断を発生しやすい材料や薄い材料の場合には、低圧で１次圧縮空気を注入し、次に中圧で２次圧縮空気を注入し、さらに高圧で３次圧縮空気を注入するというように、その圧力を順次高めていくという制御が有効である。
【００３９】
このように、多段階に分けて圧縮空気の圧力を制御することで、破断を発生しやすい材料や薄い材料を少しずつ引延ばしながら成形することで、材料に与える負荷を低減させて成形することができ、材料破断の発生を防止することができる。
【００４０】
さらに、複雑な振動板形状であっても、射出成形や雌雄プレス金型成形に頼らずとも精度良く成形することができる。
【００４１】
またこの場合、圧縮空気の温度制御を、圧縮空気の圧力と連動させながら、成形する材料に最適な温度設定とすることで、より有効となり、さらに高精度に成形を実施することが可能となる。
【００４２】
この構成とすることにより、複雑な振動板形状であっても、さらに精度良く成形することができ、シート状のフィルム材料の破れをなくすることができると共に、振動板の寸法や形状安定性、品質や信頼性の向上を実現することができる。
【００４３】
以上の実施形態については、圧縮空気の圧力を３段階に順次高めていく製造方法について説明したが、この実施形態に限定されることなく、圧縮空気の圧力は２段階以上であれば有効である。
【００４４】
また、圧縮空気の圧力の制御方法についても、順次高めていく方法に限定されることなく、順次下げていく方法としたり、高低を繰返したりと、自由に設定でき、その制御パターンについては成形する材料の特性に応じて最適なパターンに設定することが望ましい。
【００４５】
以上説明した製造方法と同様の効果を得ることができ、異なった手段として、圧縮空気の流量を段階的に制御して成形する方法とすることもできる。
【００４６】
当製造方法も、前述した圧縮空気の圧力を段階的に制御して成形する方法と同様の効果があるため、その内容詳細の説明は省略するが、前述した圧力の代わりに、その流量を段階的に制御する、すなわち圧力が一定で時間を変化させて制御することで同様の効果を得ることができる。
【００４７】
図１の生産設備の構成であれば、１３の圧力制御手段を流量制御手段に代えた生産設備である。
【００４８】
また、圧力制御手段と流量制御手段の両方を駆使して細かく制御する生産設備とすることもできる。
【００４９】
そして、使用するフィルム材料の物性や成形性に応じて圧縮空気の圧力と流量を細かく制御することで、無理なく成形できるとともに残留応力を低減させることができる。
【００５０】
よって、シート状のフィルム材料の破れをなくすことができると共に、元のシート形状に戻ろうとするスプリングバック力を低減させ、振動板の寸法や形状安定性、品質や信頼性の向上を実現することができる。
【００５１】
よって、成形する材料の特性や物性、さらに製造方法の形態や性能に合わせて当生産設備としたり、さらに前述の圧力制御方法と組合せて、さらに細やかな流量と圧力の制御を実施することも可能である。
【００５２】
この生産設備とすることにより、さらに高精度な成形、材料破断の防止ができると共に、振動板の寸法や形状安定性、品質や信頼性のさらなる向上を実現することができる。
【００５３】
また、圧縮空気の圧力を、最大圧力が０．８ＭＰａ以上として成形することで、シート状のフィルム材料を、より強く金型に沿わせて成形することができ、複雑な振動板形状や深い振動板形状であっても精度良く成形することができ、形状安定性も向上させることができる。
【００５４】
従来では、０．８ＭＰａ以上の圧力を一定時間変化することなく加えてしまうと、材料により、また材厚により破断を生じるものが非常に多かったが、本発明のように圧力や流量を段階的に制御できる生産設備と組合せることにより有効な方法とすることができる。
【００５５】
また、圧空成形の前に、フィルムを加熱して成形することにより、さらに材料温度を最適値に設定することができ、前記同様に材料破断を防止し、複雑な振動板形状や深い振動板形状であっても精度良く成形することができ、形状安定性も向上させることができる。
【００５６】
このフィルム加熱手段としては、金型により加熱する手段、すなわち金型を加熱することにより、材料温度を上昇させる方法を用いても良いし、プリヒーティング工程を事前に設けて材料加熱させる方法を用いても良い。
【００５７】
さらに、金型に冷却手段を設けて構成しても良い。
【００５８】
この構成とすることにより、成形後の温度低下を促進させ、振動板が形状安定するまでの時間を短縮させることができ、振動板の生産性を向上させることができる。
【００５９】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項８に記載の発明について説明する。
【００６０】
図２は本発明の一実施形態のスピーカ用振動板の断面図を示したものである。
【００６１】
図２は、請求項１〜７に記載のいずれか一つのスピーカ用振動板の生産設備により得られたスピーカ用振動板２７である。
【００６２】
このスピーカ用振動板２７は、実施の形態１でも説明したように、本発明のスピーカ用振動板の生産設備により、シート状のフィルム材料を、圧縮空気の圧力や流量を段階的に制御することで金型に沿わせて成形することで、複雑な形状の振動板や深い形状の振動板を得ている。
【００６３】
これにより、寸法精度の高い振動板や、フィルム材料の破れのない振動板、成形後の形状安定性を向上できる品質や信頼性の高い振動板を得ることができる。
【００６４】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項９に記載の発明について説明する。
【００６５】
図３は本発明の一実施形態のスピーカの断面図を示したものである。
【００６６】
図３に示すように、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により挟み込んで磁気回路２４を構成している。
【００６７】
この磁気回路２４のヨーク２３にフレーム２６を結合し、このフレーム２６の周縁部に本発明の振動板２７を接着し、この振動板２７にこれを駆動させるためのボイスコイル２８を結合している。
【００６８】
そして、このボイスコイル２８は磁気回路２４の磁気ギャップ２５にはまり込むように結合してスピーカを構成している。
【００６９】
ここで、この振動板２７は、請求項８に記載の振動板を用いて構成している。すなわち、複雑な形状や深い形状の振動板であっても、寸法精度が高く、フィルム材料の破れがなく、成形後の形状安定性を向上できる品質や信頼性の高い振動板にて構成している。
【００７０】
この構成とすることにより、スピーカは低歪化と高リニアリティ化を図ることができ、良好な音質を再生できる高性能スピーカを実現することができる。
【００７１】
また、スピーカとしての生産性の向上と、品質や信頼性の向上を実現させることができる。
【００７２】
以上、本発明の振動板２７をスピーカに使用した場合の効果について説明したが、この振動板２７の使用範囲としては、スピーカに限定されることなく、レシーバやマイクロホン等の電気音響変換器であれば、全てに使用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７３】
本発明にかかるスピーカ用振動板は、高音質化および振動板の生産性の向上と品質の向上が必要な各種音響機器に使用される電気音響変換器用振動板およびスピーカ等の電気音響変換器等の用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施の形態における振動板の生産設備を示すブロック図
【図２】本発明の一実施の形態における振動板の断面図
【図３】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図４】従来の振動板の生産設備を示すブロック図
【図５】従来の振動板の断面図
【符号の説明】
【００７５】
１  昇圧装置
２  供給エアー
３  ブースター
４  圧力制御弁
５  吐出弁
６  供給エアー
７  ステージ
８  金型
９  ヒーター
１０  温度センサー
１１  加熱ブロック
１２  圧力センサー
１３  圧力制御手段
１７  振動板
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
２８  ボイスコイル
【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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