(57)【要約】  【課題】  立ち上がりの良い音響を放音することができながら、音質を向上させることができるスピーカ用振動板等を提供することを目的としている。  【解決手段】  金属製の第１の層２Ａと、高弾性繊維を含んだ樹脂製の第２の層２Ｂとを含む複数層が積層されて成るスピーカ用振動版２である。このように、第１の層によって立ち上がり良く音を放音することができる。また、第２の層によって振動板の振動減衰率が高められ、減衰していない振動と次回の振動とが混濁することが効果的に防止できる。これによって、立ち上がり良く音を放音することができながら、音質の良い音響を放音することができる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の第１の層と、高弾性繊維を含んだ樹脂製の第２の層とを含む複数層が積層されて成るスピーカ用振動版。
【請求項２】
第１の層はマグネシウムを含み、第２の層は前記高弾性繊維としてパラ型アラミド繊維を含むことを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用振動板。
【請求項３】
前記第１の層が最前面に形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスピーカ用振動板。
【請求項４】
請求項１〜３の何れかに記載のスピーカ用振動板をコーンとして用いたことを特徴とするスピーカユニット。
【請求項５】
請求項４に記載のスピーカユニットを備えたスピーカ装置。
【請求項６】
金属製の第１の層を成形する工程と、
高弾性繊維を含んだ樹脂製の第２の層を成形する工程と、
第１の層と第２の層とを接着材によって互いに接合させる工程と、
を含むことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法。
【請求項７】
金属製の第１の層を成形する工程と、
高弾性繊維を含んだ樹脂製の第２の層を成形する工程と、
第１の層と第２の層との間に未硬化の熱硬化性の接着シートを介在させた状態で、第１の層と第２の層とを熱プレスする工程と、
を含むことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法。
【請求項８】
金属製の第１の層を成形する工程と、
高弾性繊維布に未硬化の熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグクロスを第１の層に接触させた状態で、第１の層とプリプレグクロスとを熱プレスする工程と、
を含むことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法。
【請求項９】
金属製の第１の層を成形する工程と、
未硬化の熱硬化性樹脂を含む接着シートを介して高弾性繊維布を第１の層に接触させた状態で、高弾性繊維布と第１の層とを熱プレスする第２の層の形成工程と、
を含むことを特徴するスピーカ用振動板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、スピーカ用振動板、これを用いたスピーカユニット、スピーカ装置及びスピーカ用振動板の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、弾性率の高い金属材料で形成された振動板をスピーカ装置のコーンとして用いることは一般的に行われている（例えば、非特許文献１）。かかる振動板は弾性率が高いため、押圧／牽引されると速やかに振動を開始し、これによって、立ち上がりの良い音響を放音することができるという利点がある。
【非特許文献１】“ＹＡＭＡＨＡ  Ｎｅｗｓ  Ｒｅｌｅａｓｅ”[online]、平成１３年１２月１０日、ヤマハ株式会社、[平成１７年３月２５日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：http://www.yamaha.co.jp/news/2003/03121001.html＞
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、金属材料によって形成された振動板は振動減衰率が著しく小さく、このため、減衰していない振動が次回の振動と混濁する場合がある。これによって、スピーカ装置から放音される音響の音質が劣化する。
【０００４】
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、立ち上がりの良い音響を放音することができながら、音質を向上させることができるスピーカ用振動板、これを用いたスピーカユニット、スピーカ装置及びスピーカ用振動板の製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するために本発明では以下の手段を採用している。
【０００６】
（１）本発明は、金属製の第１の層と、高弾性繊維を含んだ樹脂製の第２の層とを含む複数層が積層されて成るスピーカ用振動版であることを特徴とする。この構成によれば、第１の層によって振動板が高弾性なものとなるため、押圧乃至は牽引されることによって振動板は速やかに振動を開始し、これによって立ち上がり良く音を放音することが可能となる。しかしながら、第１の層のみでは振動減衰率が著しく小さくなり、減衰していない振動が次回の振動と共振してノイズを発生する。ここで、本発明では、高弾性繊維を含む樹脂で形成された第２の層が第１の層とともに積層されているため、第２の層を積層することで音の立ち上がりに影響を与えない程度に振動板の弾性率を維持しながら、振動板の振動減衰率が高められる。これによって、立ち上がり良く音が放音されるとともに、減衰していない振動と次回の振動との混濁が効果的に防止される。
【０００７】
（２）本発明は、上記スピーカ用振動板において、第１の層はマグネシウムを含み、第２の層は前記高弾性繊維としてパラ型アラミド繊維を含むことを特徴とする。この構成によれば、立ち上がりよく音が放音されるとともに、更にノイズの発生を抑制して音響の音質を向上させることが可能である。
【０００８】
（３）本発明は、上記スピーカ用振動板において、前記第１の層が最前面に形成されていることを特徴とする。この構成によれば、前方から放音される音響、すなわちスピーカ装置にスピーカ用振動板が搭載された場合に装置外部に放音される音響の音質を更に向上させることが可能となる。
【０００９】
（４）本発明は、上記スピーカ用振動板をコーンとして用いたことを特徴とするスピーカユニットである。
【００１０】
（５）本発明は、上記スピーカユニットを備えたスピーカ装置である。これらのスピーカユニット及びスピーカ装置の構成によれば、立ち上がり良くかつ音質の良い音響を発生することが可能となる。
【００１１】
（６）本発明は、金属製の第１の層を成形する工程と、高弾性繊維を含んだ樹脂製の第２の層を成形する工程と、第１の層と第２の層とを接着材によって互いに接合させる工程と、を含むことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。
【００１２】
（７）本発明は、金属製の第１の層を成形する工程と、高弾性繊維を含んだ樹脂製の第２の層を成形する工程と、第１の層と第２の層との間に未硬化の熱硬化性の接着シートを介在させた状態で、第１の層と第２の層とを熱プレスする工程と、を含むことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。
【００１３】
（８）本発明は、金属製の第１の層を成形する工程と、高弾性繊維布に未硬化の熱硬化性樹脂が含浸されたプリプレグクロスを第１の層に接触させた状態で、第１の層とプリプレグクロスとを熱プレスする工程と、を含むことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法である。
【００１４】
（９）本発明は、金属製の第１の層を成形する工程と、未硬化の熱硬化性樹脂を含む接着シートを介して高弾性繊維布を第１の層に接触させた状態で、高弾性繊維布と第１の層とを熱プレスする第２の層の形成工程と、を含むことを特徴するスピーカ用振動板の製造方法である。
【００１５】
上記方法によって、金属製の第１の層と、高弾性繊維を含んだ樹脂製の第２の層とを含む複数層が積層されて成るスピーカ用振動版を精度良く製造することが可能となる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、第１の層によって立ち上がり良く音を放音することができる。また、第２の層によって振動板の振動減衰率が高められ、減衰していない振動と次回の振動との混濁を効果的に防止することができる。これによって、立ち上がり良く音を放音することができながら、音質の良い音響を放音することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１〜図４を参照して本発明の一実施形態であるスピーカ装置１００について説明する。
【００１８】
（スピーカ装置１００の構成）
図１は、本発明の一実施形態にかかるスピーカ装置１００の概略構成図である。スピーカ装置１００は、特に低音を出力するに適したものであり、例えばウーファとして用いられるに適したものである。スピーカ装置１００は、前面に開口部を有する内空で略直方体状のキャビネット２０と、このキャビネット２０の開口部に取り付けられた、前方側に開口する略椀型のスピーカユニット１０とを備える。スピーカユニット１０は、オーディオ装置等の音源装置（図略）からアナログオーディオ信号を入力するための信号線１０ａを接続し、この信号線１０ａを介して入力されたアナログオーディオ信号を音波に変換するものである。スピーカユニット１０の前方側の音波と後方側の音波は位相が逆になっており、キャビネット２０がスピーカユニット１０の後方側を覆うことで、後方側の音波が前方側の音波を打ち消さないようにしている。これによって、前方側の音波が装置外部に放音されるようになっている。
【００１９】
図２は、図１で示すスピーカユニット１０の構成を示す断面図である。スピーカユニット１０は、前方（図中の上方）に向かって拡径する略円錐形状の振動板２と、この振動板２の後方に取り付けられ、振動板２を振動させる略円柱状の励振機構３とを備える。振動板２は、例えば板状部材から形成されており、その前方端部が前方側に円筒面状に膨出されたエッジ部２１となっている（振動板２の構成については詳しくは後述する）。振動板２の後方端部の中央には、透穴２２が形成されており、この透穴２２には円筒状のコイルボビン４の前端が嵌合されて固着されている。コイルボビン４は例えば樹脂を含浸した紙や布、エポキシ樹脂で固めたガラス繊維材料等の合成樹脂材料から成る。コイルボビン４の前端は、キャップ５によって振動板２の内部から閉蓋されている。
【００２０】
励振機構３は、中央に突部３１ａを有する円盤状のヨーク３１と、このヨーク３１の前面と背面に固定配置された円環状のマグネット３２（３２ａ，３２ｂ）とをケース３ａ内に備える。ヨーク３１は磁性材料から形成されており、マグネット３２は厚み方向の磁束を発生するように、すなわち前面部と後面部とがそれぞれ磁極となるようになっている。前面側のマグネット３２ａの上面には円盤状で磁性材料から成るトッププレート３３が固着されている。トッププレート３３には前方に向かって拡径された略椀形状のフレーム６の後端が取り付けられている。フレーム６は、その外周に亘って略等間隔に複数の開口部が形成され、この開口部によってフレーム６の外部と内部との空気の流通が自由になり、フレーム６によって振動板２の振動を抑制することが防止されている。このフレーム６は例えば十分な剛性を有する金属製材料によって形成されているものである。
【００２１】
フレーム６の前端には振動板２のエッジ部２１がガスケット２１ａによって取り付けられている。また、フレーム６の内壁における下方位置には、例えば紙や布によって形成され、可撓性及び振動吸収性を有するダンパ７の一端が固着されている。このダンパ７の他端はコイルボビン４の外周に固着されており、ダンパ７によってコイルボビン４は前後方向に移動可能にフレーム６に懸架されている。コイルボビン４が前方に移動するとコイルボビン４によって振動板２が前方へ押圧され、コイルボビン４が後方に移動するとコイルボビン４の押圧が開放されて後方に牽引され、この押圧／牽引によって振動板２が振動して放音することができるようになっている。
【００２２】
トッププレート３３は中央部に穴３３ａが形成されており、その穴３３ａの内には突部３１ａの先端がトッププレート３３と所定のギャップを空けるような位置で挿入されているとともに、コイルボビン４の後端が突部３１ａ及びトッププレート３３の間でこれらの部材と所定間隔を空けるように遊挿されている。コイルボビン４の遊挿部の外周面には金属線が巻き回されて円筒状に形成されたボイスコイル８が固着されている。
【００２３】
ボイスコイル８には引き出し線（図略）が接続されており、引き出し線は錦糸線９を介して信号線１０ａに接続されている。ボイスコイル８は、引き出し線から信号線１０ａ及び錦糸線９を介したアナログオーディオ信号が入力される。この信号の入力によってボイスコイル８に流れる電流の大きさ及び向きに応じた電磁力が発生して、ボイスコイル８及びコイルボビン４は前後方向に移動する。このようにして、コイルボビン４は前後方向に移動し、上述したようにコイルボビン４の移動にともなって振動板２が押圧／開放されて振動し、これによって、振動板２から音響が発生される。
【００２４】
フレーム６は最前端にフランジ６１が形成されており、このフランジ６１がキャビネット２０の前側面に例えばビス等によって固定されることによって、スピーカユニット１０はキャビネット２０に取り付けられている。
【００２５】
図３は、図１で示す振動板２をより詳細に示す断面図である。振動板２は、２層構造を有しており、前面層２Ａと背面層２Ｂとが積層されて成っている。前面層２Ａと背面層２Ｂとは異なった材料によって形成されたものであり、前面層２Ａは金属製材料から成り、背面層２Ｂは高弾性繊維を含む樹脂から成る。このように、前面層２Ａは金属製材料から成るものであるため、高弾性なものとなる。このため、ボイスコイル８の移動に応答して比較的速やかに振動を開始し、これによって立ち上がりよく音響を放音することが可能となる。しかしながら、前面層２Ａは金属製材料から成るため振動減衰率（tanσ）が小さく、このため、前面層２Ａだけでは減衰していない振動と次回の振動との混濁が原因で音質が劣化する。
【００２６】
本実施形態では、前面層２Ａよりも振動減衰率の大きい高弾性繊維を含む樹脂から成る背面層２Ｂが前面層２Ａとともに積層されているため、上述したような共振音の発生を防止する程度に振動板２の振動減衰率を大きくすることが可能となり、これによって、振動板２で発生する音響の音質を良くしている。また、背面層２Ｂが前面層２Ａとともに積層されることにより前面層Ａのみよりも振動板２の弾性は低くなるが、背面層２Ｂは高弾性繊維を含むものであるため、立ち上がりよく音響を放音するに必要なレベルに振動板２の弾性が保持されている。
【００２７】
また、振動板２の前方側に生じる音波の音質は前面層２Ａの材質の影響を大きく受け、前面層２Ａが樹脂製で背面層２Ｂが金属製であるよりも、前面層２Ａが金属製で背面層２Ｂが樹脂製である方が音質が良いことを本願の発明者は発見した。このため、本実施形態では、前面層２Ａと金属製とし、このことによってもスピーカ装置１００から放音される音響の音質の改善が図られている。
【００２８】
なお、前面層２Ａの材料となる金属には、弾性率（Gpa）が４０〜３００であって、振動減衰率（tanσ）が０．００２〜０．００６の金属、例えば、マグネシウム、アルミニウム、ベリウム等を用いることが好ましい。また、背面層２Ｂの材料となる樹脂は、例えばエポキシ樹脂等を用いることが好ましく、高弾性繊維としては、弾性率（Gpa）が１００〜３００であって、振動減衰率（tanσ）が０．０１〜０．０３の繊維、例えば、パラ型アラミド繊維（ケブラー：イ―・アイ・デユポン・ドウ・ヌム―ル・アンド・カンパニ―の登録商標）を用いることが好ましい。この中でも最も音質を改善するのに好ましいのは、前面層２Ａにマグネシウムを用い、背面層２Ｂにパラ型アラミド繊維を用いる組み合わせであることが本願の発明者による実験で明らかになっている。また、例えば、振動板２が２０ｃｍ口径である場合には、振動板２の全体の重量が１５ｇになるように形成され、前面層２Ａの厚みは約０．２〜０．４ｍｍ、背面層２Ｂの厚みは約０．６ｍｍ〜０．８ｍｍ程度に形成されることが好ましい。
【００２９】
（スピーカ装置１００の作用）
以下に、スピーカ装置１００の作用を説明する。スピーカ装置１００には、信号線１０ａを介してアナログオーディオ信号が入力される。このアナログオーディオ信号は、錦糸線９及び引き出し線を介してボイスコイル８に入力される。このオーディオ信号の入力によってボイスコイル８に流れる電流の向き及び大きさに応じて、ボイスコイル８が前後方向に移動する。ボイスコイル８が前方に移動すると、このボイスコイル８の移動によって振動板２が押圧されて振動し、振動板２の前後方向に音波が発生される。
【００３０】
ここで、前面層２Ａが高弾性であるとともに背面層２Ｂも高弾性繊維を含みものであるため、ボイスコイル８からの押圧によって速やかに前面層２Ａが歪み、これによって立ち上がりの良く音波が発生される。振動板２の振動によって生じた音波は後方側の音波はキャビネット２０によって装置外部に放音されることが妨げられ、前方側の音波が装置外部に放音される。
【００３１】
そして、ボイスコイル８が後方に移動すると、これによって振動板２の押圧が開放され、この後に後方に牽引される。これによって振動板２は振動し、音波が発生される。背面層２Ｂが繊維を含む樹脂によって形成されたものであるため、前回の振動板２の振動が速やかに減衰される。このため、前回の振動と今回の振動とが混濁することが防止され、放音される音質の劣化が防止される。この様に、アナログオーディオ信号に応じて、振動板２が繰り返し押圧及び牽引されることで、アナログオーディオ信号が音響に変換される。
【００３２】
上記構成によって、本実施形態にかかるスピーカ装置１００では、立ち上がりの良い音響を放音することができるとともに、前回の振動板２の振動が今回の振動に影響を与えることを防止することでノイズの発生を抑制し、これによって音質良い音響を放音することができる。
【００３３】
なお、本実施形態では、前面層２Ａと背面層２Ｂとの２層構造であるが、これらの他に別の層が形成されて２層より多い多層構造となっていてもよい。
【００３４】
（振動板２の製造方法）
以下に図４〜図７を用いて振動板２の製造方法を説明する。図４は、振動板２の第１の製造方法を説明するための図である。まず、前面層２Ａの成形工程では、例えばプレス成形等によって前面層２Ａを成形する。次に、背面層２Ｂの成形工程では、例えば、加熱することで溶解させた樹脂に高弾性繊維を混ぜ込み、この高弾性繊維を含む溶解樹脂を金型のキャビティーに流し込んで冷やすこと等によって、背面層２Ｂが成形される。次に、前面層２Ａと背面層２Ｂとの接合工程では、前面層２Ａの背面と背面層２Ｂの前面とに接着材を塗布した状態で、前面層２Ａの背面に背面層２Ｂの前面を重ね合わせ、前後方向から押圧することによって前面層２Ａと背面層２Ｂとを互いに接合させる。
【００３５】
図５は、振動板２の第２の製造方法を説明するための図である。まず、第１の方法と同様にして、前面層２Ａの成形工程及び背面層２Ｂの成形工程で、前面層２Ａと背面層２Ｂとを成形する。次に、前面層２Ａと背面層２Ｂとの接合工程では、前面層２Ａの背面と背面層２Ｂの前面とを接着シートを介在させた状態で重ね合わせる。この接着シートは、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂等が未硬化の状態で含浸された不織布等である。重ね合わされた状態で前後方向から加熱プレス機等によって加熱しながらプレス（熱プレス）することによって、前面層２Ａと背面層２Ｂとを接合する。
【００３６】
図６は、振動板２の第３の製造方法を説明するための図である。まず、第１及び第２の製造方法と同様にして、前面層２Ａの成形工程で前面層２Ａを成形する。次に、背面層２Ｂの形成工程で、前面層２Ａの外周と略同一の大きさを有するプリプレグクロスを前面層２Ａの背面に接触させる。このプリプレグクロスは、高弾性繊維布に例えばエポキシ樹脂等の未硬化の熱硬化性樹脂が含浸されたものである。接触状態で、前面層２Ａとプリプレグクロスと前後方向から加熱プレス機等によって熱プレスすることで、前面層２Ａの背面にプリプレグクロスが接着して硬化し、背面層２Ｂが形成される。
【００３７】
図７は、振動板２の第４の製造方法を説明するための図である。まず、第１及び第２の製造方法と同様にして、前面層２Ａの成形工程で前面層２Ａを成形する。次に、背面層２Ｂの形成工程で、前面層２Ａの外周と略同一の大きさを有する高弾性繊維布を上述のような接着シートを介して前面層２Ａの背面に接触させる。これによって、高弾性繊維布に接着シートに含浸された樹脂が浸透する。この状態で、前面層２Ａと高弾性繊維布とを前後方向から加熱プレス機等によって熱プレスすることで、高弾性繊維布に浸透した樹脂が硬化し、前面層２Ａの背面に樹脂を含む高弾性繊維布が接着されて、背面層２Ｂが形成される。
【実施例】
【００３８】
上記実施の形態に基づいて、実施例のスピーカ装置を作成した。振動板は口径が２０ｃｍで重量が１２ｇである。前面層はマグネシウムで形成され、厚みが２００μｍのマグネシウムコーンであり、背面層はエポキシ樹脂をパラ型アラミド繊維で強化したＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastic）コーンである。
【００３９】
図８は実施例の振動板の振動の時間的推移を説明するための図である。図８（Ａ）は、マグネシウムコーンのみを用いた振動板の振動の時間的推移を示す図である。（Ｂ）は、ＦＲＰコーンのみを用いた振動板の振動の時間的推移を示す図である。（Ｃ）は、実施例の振動板の振動の時間的推移を示す図である。本図では、縦軸が振動強度（ｎＶ）、横軸が時間（ｓｅｃ）を示している。なお、（Ａ）波形を得るための実験で用いたマグネシウムコーンは口径が２０ｃｍで重量が１２ｇであり、厚みが４００μｍである。（Ｂ）の波形を得るための実験で用いたＦＲＰコーンは口径が２０ｃｍで重量が１２ｇである。
【００４０】
（Ａ）（Ｂ）で示すように、マグネシウムコーンは振動開始がＦＲＰコーンよりも早く振動強度が高いが、ＦＲＰコーンが５ｍｓｅｃで振動強度がピーク値から１／１０に減衰しているのに対して、マグネシウムコーンは３０ｍｓｅｃで１／１０に減衰している。（Ｃ）で示すように、実施例の振動板では、振動開始時点はマグネシウムコーンとほぼ同じであり、振動密度もマグネシウムコーンよりは低いがＦＲＰに比較すると高い。また、振動減衰は、ピーク値から１／１０まで７ｍｓｅｃで振動減衰しており、ＦＥＰコーン程速く減衰しないが、マグネシウムコーンに比較して著しく速く振動減衰している。本実験結果からも、実施例の振動板は、振動開始までの立ち上がりが速く音に密度感を与えることができるというマグネシウムコーンの利点を備えるとともに、振動減衰が遅いというマグネシウムコーンの不利益点が改善され、振動減衰が速いというＦＲＰコーンの利点を兼ね備えていることが証明されている。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の一実施形態にかかるスピーカ装置の概略構成図である。
【図２】図１で示すスピーカユニットの構成を示す断面図である。
【図３】図３は、図１で示す振動板をより詳細に示す断面図である。
【図４】振動板２の第１の製造方法を説明するための図である。
【図５】振動板２の第２の製造方法を説明するための図である。
【図６】振動板２の第３の製造方法を説明するための図である。
【図７】振動板２の第４の製造方法を説明するための図である。
【図８】実施例の振動板の振動の時間的推移を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４２】
２―スピーカ用振動版    ２Ａ―前面層（第１の層の一例）    ２Ｂ―背面層（第２の層の一例）    １０―スピーカユニット    １００―スピーカ装置
【図１】
2006270844.tif 000003
【図２】
2006270844.tif 000004
【図３】
2006270844.tif 000005
【図４】
2006270844.tif 000006
【図５】
2006270844.tif 000007
【図６】
2006270844.tif 000008
【図７】
2006270844.tif 000009
【図８】
2006270844.tif 000010