(57)【要約】  【課題】安価に製造でき、軽量でありながら内部損失を大きくすることができる音響振動板を提供する。  【解決手段】音響振動板は、弾性率異方性を有する。音響振動板は、第１の樹脂層と、第２の樹脂層とからなる。第２の樹脂層が、第１の樹脂層の一主面の全面にわたって形成され、その表面に少なくとも一次元方向に延長する複数の構造体を有する。第２の樹脂層の厚さが、全体の厚さの２０％以上６０％以下であり、複数の構造体のうち、隣接する構造体から形成される凹部の深さまたは構造体の凹部の深さが、第２の樹脂層の厚さの７０％以上９５％以下である。複数の構造体の配置ピッチが、５μｍ以上１００μｍ以下である。【選択図】図１
2011254361.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の樹脂層と、
第２の樹脂層と
からなり、
上記第２の樹脂層が、上記第１の樹脂層の一主面の全面にわたって形成されるとともに、その表面に少なくとも一次元方向に延長する複数の構造体を備えるものである
弾性率異方性を有する音響振動板。
【請求項２】
上記第２の樹脂層の厚さが、全体の厚さの２０％以上６０％以下であり、
上記複数の構造体のうち、隣接する構造体から形成される凹部の深さまたは構造体の凹部の深さが、上記第２の樹脂層の厚さの７０％以上９５％以下である請求項１に記載の音響振動板。
【請求項３】
上記複数の構造体の配置ピッチが、５μｍ以上１００μｍ以下である請求項１または２に記載の音響振動板。
【請求項４】
上記第１の樹脂層を形成する樹脂の弾性率と、上記第２の樹脂層を形成する樹脂の弾性率とが異なる請求項１〜３のいずれか１項に記載の音響振動板。
【請求項５】
上記一次元方向に垂直な方向における上記構造体の断面形状が、台形状、多角形状、レンチキュラー形状またはこれらの反転形状である請求項１〜４のいずれか１項に記載の音響振動板。
【請求項６】
上記構造体の断面において、上記構造体の頂部と上記構造体の底辺の中点とを結ぶ線分が、上記構造体の底辺の垂直二等分線に対して傾いている請求項５に記載の音響振動板。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の音響振動板を備えるスピーカ。
【請求項８】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の音響振動板を備えるヘッドホン。
【請求項９】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の音響振動板を備えるイヤーホン。
【請求項１０】
第１の樹脂フィルムに第２の樹脂を塗布する工程と、
金型の凹凸形状を上記第２の樹脂に転写するとともに、第１の樹脂層および第２の樹脂層からなる２層の樹脂フィルムとする工程と、
上記２層の樹脂フィルムに熱および圧力を加えることにより形状を付与する工程と
を備え、
上記第２の樹脂層の表面に転写された凹凸形状が、少なくとも一次元方向に延長する複数の構造体からなるものである
弾性率異方性を有する音響振動板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、ヘッドホン等に用いて好適な音響振動板ならびに音響振動板の製造方法ならびにスピーカ、ヘッドホンおよびイヤーホンに関する。特に、安価に製造でき、軽量でありながら内部損失を大きくすることができる音響振動板ならびに音響振動板の製造方法ならびにスピーカ、ヘッドホンおよびイヤーホンに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、デジタル機器の性能の向上、小型化が目覚ましい。特に、小型軽量なデジタルポータブル機器の登場により、屋外においても音楽や語学、映像等のコンテンツを手軽に楽しむことが可能になっている。テレビチューナを内蔵したデジタルオーディオプレーヤやパソコン、携帯電話等は、今後ますます普及していくものと予想される。
【０００３】
デジタルポータブル機器を屋外で使用する場合の多くは、個々人の嗜好に合わせて個人で各種コンテンツを楽しむ場合である。したがって、このようなデジタルポータブル機器にヘッドホン等を接続して使用することも多い。このような場合にも、映画や音楽に関するコンテンツに対して、よりよい音質でその内容を楽しみたいという要求がある。
【０００４】
コンテンツに記録されている音情報の再現性は、ヘッドホンの性能に左右される。そして、ヘッドホンの性能は、そのヘッドホンに用いられる音響振動板の持つ周波数特性に左右される。
【０００５】
音響振動板に対して一般的に要求される性質として、以下のものを挙げることができる。
（１）軽いこと（密度が小さいこと）
（２）弾性率が高いこと（硬いこと）
（３）内部損失が大きいこと（制振性が高いこと）
【０００６】
音響振動板を軽くすることにより、音声信号に対する応答性をよくすることができる。また、同じエネルギであっても、音響振動板を大きく振動させることができ、したがって音圧を高くすることができる。携帯して用いるヘッドホンやイヤーホン自体、軽さを要求されることから、それに用いられる音響振動板が軽量であることは重要である。音響振動板の弾性率を高くすることにより、音響振動板のピストン振動帯域を高周波方向に拡大することができる。音響振動板の内部損失を大きくすることにより、音響振動板の共振のピークにおける音圧を低減させることができ、周波数特性を表わす曲線の形状を滑らかにすることができる。
【０００７】
再生される音の音質劣化の要因として、音響振動板に発生する定常波による共振がある。定常波の発生による共振は、いわゆる分割振動を引き起こし、このような分割振動は、特に高音域（ここでいう高音域とは、周波数が１ｋＨｚ以上を指している。）の音の再生で問題となる。分割振動が発生すると、音響振動板の正常なピストンモーションが阻害され、本来の周波数以外の成分が音響振動板の振動に加わる。例えば、円板状の振動膜を振動させた場合、分割振動によって高次の振動が発生する。一般に、この高次の振動は整数次の倍音にはならない。そのため、このような振動成分が「音の濁り」として我々の耳に知覚されることになる。
【０００８】
分割振動の影響を抑えるためには、弾性率が高く、内部損失が大きい材料を音響振動板に用いることが有効である。しかしながら、両特性は一般に相矛盾する関係にあり、両者のバランスをとることは困難である。例えば、弾性率の高い材料を用いれば、分割振動の起こる周波数を高域側に移すことができるが、分割振動の影響によるピーク／ディップが鋭いものとなってしまうため、同時に、音響振動板の内部損失を大きくするような工夫が必要となる。
【０００９】
下記の特許文献１には、振動板上に繊維層や、塗膜によるエンボスをつけて内部損失を大きくすることが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特許第４１５３９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、特許文献１に記載されているような、振動板上に繊維層を付着させる方法は、振動板自体の極端な重量増加を伴い、音の変換効率が悪くなってしまうとともに、軽さが要求されるヘッドホンに不向きである。さらに、別部材を付加することになるので、工程が複雑となり、製造コストの上昇につながってしまう。また、塗膜によるエンボスをつける手法については、繊維層を付加する手法ほどの内部損失を得ることができない。
【００１２】
特許文献１に記載されているような方法のほかにも、振動板として樹脂フィルムを用いる場合に、樹脂にフィラー等を添加して振動板の内部損失を大きくする工夫がなされてきた。しかしながら、フィラー等の異材質の添加は、材料コストの上昇を招き、さらにはフィルムの成形性を悪化させるなど製造上の問題点を発生させてしまっていた。
【００１３】
したがって、この発明の目的は、安価に製造でき、軽量でありながら内部損失を大きくすることができる音響振動板ならびに音響振動板の製造方法ならびにスピーカ、ヘッドホンおよびイヤーホンを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上述した課題を解決するために、この発明は、
第１の樹脂層と、
第２の樹脂層と
からなり、
第２の樹脂層が、第１の樹脂層の一主面の全面にわたって形成されるとともに、その表面に少なくとも一次元方向に延長する複数の構造体を備えるものである
弾性率異方性を有する音響振動板である。
【００１５】
この発明は、
第１の樹脂フィルムに第２の樹脂を塗布する工程と、
金型の凹凸形状を第２の樹脂に転写するとともに、第１の樹脂層および第２の樹脂層からなる２層の樹脂フィルムとする工程と、
２層の樹脂フィルムに熱および圧力を加えることにより形状を付与する工程と
を備え、
第２の樹脂層の表面に転写された凹凸形状が、少なくとも一次元方向に延長する複数の構造体からなるものである
弾性率異方性を有する音響振動板の製造方法である。
【００１６】
第２の樹脂層の厚さが、全体の厚さの２０％以上６０％以下であり、複数の構造体のうち、隣接する構造体から形成される凹部の深さまたは構造体の凹部の深さが、第２の樹脂層の厚さの７０％以上９５％以下である。
複数の構造体の配置ピッチが、５μｍ以上１００μｍ以下である。
第１の樹脂層を形成する樹脂の弾性率と、第２の樹脂層を形成する樹脂の弾性率とが異なる。
【００１７】
第２の樹脂層が、その表面に少なくとも一次元方向に延長する複数の構造体を有することにより、音響振動板が弾性率異方性を有する。ここで、弾性率異方性とは、相異なる方向に対して得られる弾性率が、異なった値を有することをいう。本明細書中において、弾性率異方性を有する、とは、ある方向に対して得られる弾性率と、それと垂直な方向に対して得られる弾性率とが異なることをいうものとする。
【００１８】
音響振動板が弾性率異方性を有すると、音響振動板の外縁部で反射された反射波は、駆動波のやってきた方向へ反射しない。したがって、定常波の発生が抑制され、分割振動の発生が抑制される。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、音響振動板が弾性率異方性を有しているため、定常波の発生が抑制され、分割振動の発生が抑制される。したがって、安価でありながら内部損失の大きい音響振動板ならびに音響振動板の製造方法ならびにスピーカ、ヘッドホンおよびイヤーホンを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１Ａは、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板の構成を説明するための上面模式図である。図１Ｂは、図１Ａに示したこの発明の一実施の形態にかかる音響振動板のＡ−Ａ断面の一部分を示す拡大模式図である。
【図２】図２Ａは、弾性率が異なる第１の樹脂層１０３および第２の樹脂層１０５が接合されている積層体１０１の断面模式図である。図２Ｂは、積層体１０１に曲げ変形が加わったときの積層体１０１の断面模式図である。
【図３】図３は、構造体の断面形状の構成例を示す斜視図である。
【図４】図４は、一般的な音響振動板１１の振動状態を説明するための略線図である。
【図５】図５は、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１の振動状態を説明するための略線図である。
【図６】図６は、音響振動板の第２の樹脂層に微細な構造体を形成するための転写装置の一構成例を示す概略図である。
【図７】図７は、樹脂フィルムに形状を付与するための工程の説明に用いる略線図である。
【図８】図８は、樹脂フィルムに形状を付与するための工程の説明に用いる略線図である。
【図９】図９Ａは、インパルス入力に対するこの発明の一実施の形態にかかる音響振動板のシミュレーション結果である。図９Ｂは、インパルス入力に対する一般的な音響振動板のシミュレーション結果である。
【図１０】図１０は、官能試験に用いた音響振動板の表面を測定したプロファイルを示す略線図である。
【図１１】一般的なヘッドホンの構造を説明するための分解図である。
【図１２】図１２は、スピーカにおける音響振動板の駆動原理を説明するための断面図である。
【図１３】図１３Ａは、一般的な音響振動板の単体を示した上面図である。図１３Ｂは、図１３Ａに示した一般的な音響振動板のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、この発明の実施の形態について説明する。なお、説明は、以下の順序で行う。
＜１．音響振動板の概要＞
[音響振動板の駆動原理]
＜２．この発明の一実施の形態＞
[音響振動板の構成例]
「第２の樹脂層に形成される微細な構造」
[音響振動板の制振作用]
[音響振動板の製造方法]
[振動減衰性に関するコンピュータシミュレーション]
[再生音質の官能評価]
＜３．変形例＞
【００２２】
なお、以下に説明する実施の形態は、この発明の好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、この発明の範囲は、以下の説明において、特にこの発明を限定する旨の記載がない限り、以下に示す実施の形態に限定されないものとする。
【００２３】
＜１．音響振動板の概要＞
この発明の一実施の形態にかかる音響振動板の説明の前に、一般的なヘッドホンの構造およびヘッドホンに用いられる音響振動板の駆動原理を説明する。
【００２４】
図１１は、一般的なヘッドホンの構造を説明するための分解図である。図１１には、ハウジング（筺体）内部において、音の発生にかかわる部分を図示しており、イヤーパッドなどは除いて図示してある。図１１に示す例では、図の左側を耳に近い側として、左から順に、プロテクタ４０、音響振動板１１、音響レジスタ４１、ポールピース４２、マグネット４３、フレーム４５、端子板４６および音響レジスタ４７がハウジングの内部に配置されている。これらが音声信号を音圧に変化するスピーカを構成しており、音響振動板１１が振動することにより、入力される音声信号に応じた音圧を発生させる。
【００２５】
[音響振動板の駆動原理]
図１２は、スピーカにおける音響振動板の駆動原理を説明するための断面図である。図１３Ａは、一般的な音響振動板の単体を示した上面図である。図１３Ｂは、図１３Ａに示した一般的な音響振動板のＢ−Ｂ断面図である。
【００２６】
スピーカ４００は、例えばドーム型スピーカであり、音圧の発生を担う音響振動板１１は、図１３Ａおよび図１３Ｂに示すように、中央部が凸とされたドーム部Ｄｍと、その周りを囲むドーナツ状のダンパ部Ｄｐとからなっている。音響振動板１１の凸とされた方向が、ヘッドホンの使用者の耳に近い側となる。
【００２７】
音響振動板の材質は、ＰＣ（Polycarbonate：ポリカーボネート）、ＰＰ（Polypropylene：ポリプロピレン）、ＰＥ（Polyethylene：ポリエチレン）、ＰＥＴ（Polyethylene Terephthalate:ポリエチレンテレフタラート）、ＰＥＮ（Polyethylene Naphthalate：ポリエチレンナフタレート）等、一般的な熱可塑性樹脂である。表面が平滑な樹脂フィルムを、例えば圧空成形法により成形することで、上記形状の音響振動板を得ることができる。
【００２８】
図１２に示すように、音響振動板１１は、外周がフレームに固定され（固定端）、さらにドーム部Ｄｍとダンパ部Ｄｐとの境界となる位置で、ドーム部Ｄｍの凸とは逆の側に、コイル４８が取り付けられている。このコイル４８は、ボイスコイルと呼ばれるものであり、例えば、黄銅製のリングと組み合わされて、音響振動板１１と一体的に構成されている。
【００２９】
ボイスコイルの内側または外側にはマグネット４４が配されており、ボイスコイルは、音響振動板以外の部分には直接触れないように配置される。すなわち、音響振動板１１のダンパ部Ｄｐは、片持ちばねの役割を担っている。
【００３０】
ボイスコイルに音声信号としての電流を流すと、ボイスコイルに磁力線が発生し、マグネット４４の磁力と反発することで、ダンパ部Ｄｐに支持されたコイル４８が上下に振動する。したがって、音響振動板１１もコイル４８とともに振動（ピストンモーション）する。音響振動板１１がピストン振動４９をすることにより、音声信号に応じた音圧が発生する仕組みとなっている。
【００３１】
＜２．この発明の一実施の形態＞
[音響振動板の構成例]
図１Ａおよび図１Ｂに、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１の一構成例を示す。図１Ａは、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板の構成を説明するための上面模式図である。図１Ｂは、図１Ａに示したこの発明の一実施の形態にかかる音響振動板のＡ−Ａ断面の一部分を示す拡大模式図である。
【００３２】
図１Ｂに示すように、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１は、第１の樹脂層３と、第２の樹脂層５とからなっている。第２の樹脂層５は、第１の樹脂層３の全面を覆うように形成されており、第１の樹脂層３とは逆側の表面に、微細な構造体５ａの配列からなる微細な構造を有している。
【００３３】
樹脂フィルムから構成される音響振動板の厚さとしては、応答性、製造のし易さ、音響振動板の重量等の観点から、２０μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、２５μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましい。このことから、音響振動板１の厚さＴも、２０μｍ以上５０μｍ以下の範囲にあることが好ましく、２５μｍ以上４０μｍ以下の範囲にあることがより好ましい。
【００３４】
第１層の樹脂層３は、例えば、樹脂フィルムである。樹脂フィルムとしては、ＰＣのほか、ＰＰ、ＰＥ、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ＰＣなどの一般的な熱可塑性樹脂を使用することができる。
【００３５】
第２層の樹脂層５は、例えば、一主面に凹凸形状が形成された樹脂である。第２の樹脂層５の材料としては、微細な構造が形成できればよく、光もしくは電子線などにより硬化するエネルギ線硬化型樹脂、または熱で軟化し成形後に冷却固化する熱可塑性樹脂を用いることができる。エネルギ線硬化型樹脂としては、光により硬化する感光性樹脂組成物が好ましく、紫外線により硬化する紫外線硬化型樹脂組成物が最も好ましい。例えば、紫外線硬化型アクリル系樹脂などが好適である。
【００３６】
第２の樹脂層の厚さＴ2は、音響振動板１の厚さＴの２０％以上６０％以下とされる。音響振動板１の厚さＴとして好ましいとされる範囲において、Ｔに対してＴ2が２０％未満であると、第２の樹脂層５に微細な構造体５ａおよびＢ部を形成することが困難となる。一方、Ｔに対してＴ2が６０％を超えると、音響振動板の重量が増加して応答周波数が低下してしまう。
【００３７】
なお、第２の樹脂層５は、第１の樹脂層３とは異なる弾性率を持つ材料から選択されることが好ましい。異種材を組み合わせた積層体とすることにより、この積層体に振動伝播による曲げ変形が加わったときに、接合面にずり変形（せん断変形）を生じさせ、振動板の制振性を高めること（内部損失を大きくすること）ができるからである。
【００３８】
図２Ａおよび図２Ｂに、異種材の接合による制振の原理を示す。図２Ａは、弾性率が異なる第１の樹脂層３０３および第２の樹脂層５０５が接合されている積層体１０１の断面模式図である。図２Ｂは、積層体１０１に曲げ変形が加わったときの積層体１０１の断面模式図である。
【００３９】
図２Ｂに示すように、この積層体１０１に振動伝播による曲げ変形が加わったとき、曲げに対する歪み量は、第１の樹脂層３０３と第２の樹脂層５０５とで異なる。したがって、接合面Ｉｆにずり変形が生じることになるが、このずり変形は、熱エネルギに変換されて失われるため、曲げによる振動は急速に減衰していく。すなわち、積層体１０１を音響振動板として用いたとき、音響振動板が第１の樹脂層３０３と第２の樹脂層５０５のどちらか１層だけからなる場合と比較して、音響振動板の内部損失を大きくすることができる。第１の樹脂層３０３および第２の樹脂層５０５の弾性率差が大きいほど振動減衰性はよくなるが、両者の差があればよく、それぞれの弾性率を限定するものではない。
【００４０】
この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１は、第２の樹脂層５のＢ部が第１の樹脂層３の全面を覆うように形成される。そのため、第１の樹脂層３および第２の樹脂層５の接合部では、双方の弾性率の違いによるせん断変形が発生し、音響振動板の制振効果を高めるようになされている。
【００４１】
「第２の樹脂層に形成される微細な構造」
次に、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１の表面に形成される微細な構造について説明する。
【００４２】
上述したように、第２の樹脂層５は、微細な構造体５ａの配列からなる微細な構造を有している。第２の樹脂層５に複数配置される構造体５ａは、音響振動板１に弾性率異方性を与える。弾性率の異方性は、分割振動の発生を抑制する制振効果を音響振動板１に与える。なお、本明細書にいう弾性率とは、体積弾性率を指すものとする。
【００４３】
図１Ｂに示すように、第２の樹脂層５は、複数配置される構造体５ａと、第１の樹脂層３の全面を覆うように形成されるＢ部とからなっている。構造体５ａは、例えば、一次元方向に延長されたリブ構造である。図１Ｂの例では、構造体５ａとして、断面プリズム形状のリブ構造が配置されている。なお、図１Ａにおいて、音響振動板１の全面にひかれた斜線は、この微細な構造体５ａの稜線を模式的に直線で表現したものであり、実際の微細な構造をそのまま現したものではない。例えば、構造体の配置ピッチＰが１５μｍ、音響振動板の直径を５０ｍｍとしたならば、およそ３０００本の直線として現されるものである。
【００４４】
構造体５ａの断面が凸形状の場合、構造体５ａの間には、隣接する構造体からなる凹部が形成される。いま、その深さをＤとすると、Ｄは、第２の樹脂層の厚さＴ2よりも小とされる。すなわち、第２の樹脂層５のＢ部は、（Ｔ2−Ｄ）の厚さで第１の樹脂層３の一主面上に形成されている。なお、構造体５ａが凹形状である場合には、Ｄは、構造体５ａの凹形状の深さである。
【００４５】
より詳細には、凹部の深さＤは、第２の樹脂層の厚さＴ2の７０％以上９５％以下とされる。Ｔ2に対してＤが７０％未満であると、微細な構造体５ａを形成することによる弾性率異方性を得られにくい。一方、Ｔ2に対してＤが９５％を超えると、Ｂ部を形成することによる第１の樹脂層３との接合部における制振効果を得られにくい。
【００４６】
構造体の配置ピッチＰは、５μｍ以上１００μｍ以下とされることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下とされることがより好ましい。配置ピッチＰが５μｍ未満であると、製造工程上、構造体５ａの形状を所望のものとすることが困難になる。一方、配置ピッチＰが１００μｍを超えると、構造体を複数配置することによる弾性率異方性が得られにくくなる。
【００４７】
なお、上述の構成例では、構造体５ａの断面形状を断面プリズム形状としたが、構造体５ａの断面形状はこれに限られない。例えば、図３Ａに示す台形状、図３Ｂに示すレンチキュラー形状、またはこれらの反転形状としてもよい。ここで、レンチキュラー形状とは、凸部の稜線に垂直な断面形状が、円弧状もしくはほぼ円弧状、楕円弧状もしくはほぼ楕円弧状、または放物線状もしくはほぼ放物線状の一部となっているものをいう。したがって、シリンドリカル形状もレンチキュラー形状に含まれる。
【００４８】
その他にも、構造体５ａの断面形状を、トロイダル形状、多角形状、自由曲面状、またはこれらの組み合わせとしてもよい。また、構造体５ａの断面形状は対称形状に限られない。例えば、図３Ｃに示すように、構造体５ａの断面において、構造体５ａの頂部と構造体５ａの底辺の中点とを結ぶ線分Ｍが、構造体５ａの底辺の垂直二等分線に対して傾いているものとしてもよい。
【００４９】
[音響振動板の制振作用]
上述したように、第２の樹脂層５に形成される微細な構造は、音響振動板１に弾性率異方性をもたせるために設けられるものである。図４および図５を参照して、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１の制振作用について説明する。
【００５０】
図４は、一般的な音響振動板１１の振動状態を説明するための略線図である。図５は、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１の振動状態を説明するための略線図である。ここで、図４および図５にそれぞれ示す音響振動板は、音響振動板の外周およびボイスコイルが巻かれるリングＣの外形が正円であるとする。
【００５１】
図４Ｂは、図４ＡのＶ部を拡大した図である。図１２を用いて説明したように、ボイスコイルが上下に振動することにより、音響振動板１１もボイスコイルとともに振動し、音響振動板１１は音声信号に応じた音圧を発生させる。一般的な音響振動板１１の場合、ボイスコイルの上下運動によって、図４ＢのＤ点に生じた駆動波は、リングＣの外周に対する法線方向、言い換えれば、音響振動板１１の半径方向へ伝播する。
【００５２】
外周部へ到達した駆動波は、固定端である外周部で反射される。外周部で生じた反射波は、半径方向にそって、駆動波のやってきた方向に向かって進行する。そのため、これら駆動波および反射波の干渉の結果として、半径方向に定常波Ｓｗが生じる。このような定常波Ｓｗの発生は、音響振動板の振動に分割振動を引き起こし、音響振動板の正常なピストンモーションを阻害する。すなわち、音響振動板から発生する音の音質が低下してしまう。
【００５３】
次に、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１の振動状態について説明する。音響振動板１は、第２の樹脂層５に微細な構造体５ａを有している。構造体５ａとして、第２の樹脂層５の全面に断面プリズム形状の一次元リブ構造が形成されている場合について説明する。
【００５４】
図５Ｂは、図５ＡのＷ部を拡大した図である。図５Ａおよび図５Ｂでは、上述のリブ構造の稜線を、模式的に直線で現している。第２の樹脂層５に形成されたリブ構造は、音響振動板１に弾性率異方性を与える。リブ構造の存在により、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１は、リブの稜線方向とそれに垂直な方向とで異なった弾性率を有する。すなわち、図５Ｂにおいて、リブの稜線方向の弾性率をＥ１、リブの稜線と垂直な方向の弾性率をＥ２とすると、Ｅ１＞Ｅ２となっている。
【００５５】
次に、音響振動板に弾性率異方性を与えることによる制振の作用について説明する。ボイスコイルの上下運動により、図４Ｂに示すある点Ｄで発生した駆動波が、音響振動板に伝搬していくという点は一般的な音響振動板の場合と同様である。この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１では、発生した駆動波が、音響振動板１の半径方向とは異なる方向へ伝搬する点で一般的な音響振動板１１の場合と異なっている。
【００５６】
ここで、物質内を伝播する振動波の速さＶ（ｍ／ｓ）は、その物質の弾性率Ｅ（Ｐａ）および密度ρ（ｋｇ／ｍ3）を用いて以下の式（１）で表わされる。
【００５７】
【数１】
2011254361.tif 000003
【００５８】
リブの稜線方向に伝わる波の速さをＶ１とし、リブの稜線と垂直な方向に伝わる波の速さをＶ２とすると、Ｅ１＞Ｅ２であることから、式（１）により、Ｖ１＞Ｖ２となる。
【００５９】
点Ｄから伝搬する振動波は、リブの稜線方向に伝わる振動波と、リブの稜線に垂直な方向に伝わる振動波の重ね合わせである。したがって、駆動波Ａｗは、図５Ｂに示すように、音響振動板１の半径方向とずれた方向に伝搬する。
【００６０】
リングの外周は固定端であるから、外周部に到達した駆動波Ａｗは、反射の法則に従って反射する。すなわち、反射波Ｒｗは、駆動波Ａｗのやってきた方向とは異なる方向へ進行することになるから、駆動波Ａｗとその反射波Ｒｗによる半径方向における定常波の発生が抑制される。
【００６１】
このように、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板によれば、音響振動板の半径方向における定常波の発生による分割振動の発生を抑制でき、再生される音の音質低下を抑制することができる。
【００６２】
[音響振動板の製造方法]
図６〜図８を参照して、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１の製造方法について説明する。
【００６３】
この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１の製造工程は、概略的には、基材となる第１の樹脂層と微細な構造体が形成された第２の樹脂層とを一体的に構成した樹脂フィルムとする工程と、該樹脂フィルムを音響振動板の形状に成形する工程とからなる。
【００６４】
図６は、音響振動板の第２の樹脂層に微細な構造体を形成するための転写装置の一構成例を示す概略図である。図６に示すように、転写装置は、樹脂塗布装置３１、ニップロール３３、ロール金型３５、紫外線照射装置３７および剥離ロール３９を備えている。図中の矢印は、基材フィルム２３および積層構造とされた樹脂フィルム２１が搬送される方向を示す。
【００６５】
ロール金型３５には、例えば、バイト加工またはレーザ加工などにより、微細な構造体と同一の凹凸形状を反転した形状が形成されている。ロール金型３５の材質としては、ステンレス鋼（ＳＵＳ）や炭素鋼などの一般的な鉄系材が使用可能である。ロール金型３５の表面には、銅や無電解Ｎｉ−Ｐめっきが施され、このめっきを例えば単結晶ダイヤモンド製バイトにて溝加工する。
【００６６】
図の左側から基材フィルム２３が連続的に供給される。この基材フィルム２３は、音響振動板１において、第１の樹脂層３を構成するものである。樹脂塗布装置３１から、基材フィルム２３の上に、紫外線硬化型樹脂（以下、ＵＶ硬化型樹脂と記載する。）２５が連続的に塗布される。このＵＶ硬化型樹脂２５は、音響振動板１において、第２の樹脂層５を構成するものである。
【００６７】
ニップロール３３およびロール金型３５は、所定の間隔をもって配置されている。ＵＶ硬化型樹脂２５が塗布された基材フィルム２３は、ニップロール３３およびロール金型３５の間を通される。このようにすることで、ニップロール３３により、ＵＶ硬化型樹脂２５が基材フィルム２３を介してロール金型３５に押圧される。
【００６８】
ここで、基材フィルム２３は、ＵＶ硬化型樹脂２５がロール金型３５の周側面に約半周にわたって密着した状態に巻きつくようになされている。この状態で、紫外線照射装置３７から紫外線Ｕが照射される。基材フィルム２３に塗布されたＵＶ硬化型樹脂２５は、ニップロール３３による押圧および紫外線Ｕの照射により、金型形状を保ったまま硬化する。なお、ＵＶ硬化型樹脂２５は、基材フィルム２３を介して紫外線Ｕが照射されるため、基材フィルム２３が紫外線透過性を有することが望ましい。
【００６９】
剥離ロール３９により、基材フィルム２３およびＵＶ硬化型樹脂２５が一体構成とされた樹脂フィルム２１をロール金型３５から剥離する。このようにして、第１の樹脂層および第２の樹脂層が一体構成とされた樹脂フィルム２１を得ることができる。このとき、第２の樹脂層には、微細な構造体が形成された状態となっている。
【００７０】
次に、図６に示す樹脂フィルム２１に、音響振動板としての形状を付与するための工程について説明する。
【００７１】
図７および図８は、樹脂フィルムに形状を付与するための工程の説明に用いる略線図である。図７および図８に示す形状付与の方法は、圧空成形法と呼ばれる。以下に説明するように、圧空成形法によれば、樹脂フィルム２１の微細な構造体が形成された側（第２の樹脂層側）に対して、金型等を接触させないため、圧空成形法は、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板の製作に適している。
【００７２】
図７Ａに示すように、圧空ボックス５１内に、振動板金型５５、外周リングＲおよび適当な大きさにカットされた樹脂フィルム２１が配置される。外周リングＲは、音響振動板の形状維持のほか、音響振動板をスピーカのフレームに確実に固定するためのものである。なお、樹脂フィルム２１は、余熱が施されたうえで、圧空ボックス５１内に配置される。
【００７３】
図７Ｂに示すように、圧空ボックス５１を閉じ、樹脂フィルム２１と振動板金型５５との間を真空にし、樹脂フィルム２１を振動板金型５５に密着させる。さらに、樹脂フィルム２１に対して数気圧の圧縮空気Ｃａをあて、樹脂フィルム２１を振動板金型５５の形状に追従させる。
【００７４】
図７Ｃに示すように、振動板金型５５に熱Ｈを加えて熱し、樹脂フィルム２１を軟化させ、賦形を促進させる。
【００７５】
図８Ａに示すように、冷却を行った後、樹脂フィルム２１を振動板金型５５から離型する。ここまでの工程で、外周リングＲが樹脂フィルム２１に溶着される。
【００７６】
図８Ｂに示すように、外周をカッター５９でトリミングして、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１を得る。
【００７７】
このようにして得られた音響振動板１は、巨視的にみれば一般的な音響振動板と変わりはないが、断面を拡大すると、図８Ｃに示すように微細なリブ構造が形成されたものとなっている。
【実施例】
【００７８】
[振動減衰性に関するコンピュータシミュレーション]
以下、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板の振動減衰性について、コンピュータシミュレーションの結果を参照しながら説明する。
【００７９】
図９Ａおよび図９Ｂは、音響振動板の表面に発生した振動の減衰の様子をコンピュータシミュレーションした結果を示す略線図である。このコンピュータシミュレーションは、音響振動板の中心にインパルス振動を加えたときの音響振動板の振動減衰性を示したものである。図９Ａおよび図９Ｂにおいて、縦軸を振幅に比例した強度(ｄＢ ＩＬ)とし、横軸を時間(秒)としている。以下、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板のシミュレーション結果を試験例１とし、一般的な音響振動板のシミュレーション結果を比較例１とする。
【００８０】
（試験例１）
図９Ａは、インパルス入力に対するこの発明の一実施の形態にかかる音響振動板のシミュレーション結果である。
（比較例１）
図９Ｂは、インパルス入力に対する一般的な音響振動板のシミュレーション結果である。
【００８１】
以下に、これらのシミュレーションに用いた設定を示す。
加振箇所：リングＣにあたる円形部位
入力：０．１Ｎのインパルス入力
解析時間：加振入力から０．０１秒間
【００８２】
（試験例１）
第１の樹脂層：ＰＥＴフィルム、Ｔ＝２３μｍ
第２の樹脂層：紫外線硬化性アクリル系樹脂、Ｂ部厚さ：２μｍ
微細なリブ構造：断面プリズム形状（頂角９０°）、Ｄ＝７．５μｍ、Ｐ＝１５μｍ
（比較例１）
単層のＰＥＴフィルム、Ｔ＝２３μｍ
【００８３】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板は、加振入力から０．０１秒でほぼ減衰しているのに比べ、一般的な音響振動板は、その時点では振幅が１／５程度まで減衰しているものの、依然として振動が残存している。以上の結果より、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板は、一般的な音響振動板と比較して振動減衰性に優れていることがわかる。
【００８４】
以下、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板および一般的な音響振動板に対する再生音質の官能評価結果を参照しながら説明する。
【００８５】
[再生音質の官能評価]
市販されているステレオヘッドホン（ソニー株式会社製）に、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板１および一般的な音響振動板１１を組み込み、それぞれをヘッドホンＡ（実施例１）、ヘッドホンＢ（比較例２）とした。上記ヘッドホンＡおよびヘッドホンＢを用い、ジャズ、女性ボーカルおよびクラシックの各ジャンルを計１０名の被験者に試聴してもらい、下記の評価項目について、各々よいと思われるほうに票を投じてもらった。評価試験は、被験者にヘッドホンＡおよびヘッドホンＢのどちらを使用しているのかを伏せたブラインドテストの形式とした。なお、この評価において、高音域には中高音を含むものとしている。
【００８６】
評価項目：
「低音域の再現性」、「高音域の再現性」および「音の奥行き感」
【００８７】
（実施例１）
上述した方法により、この発明の一実施の形態にかかる音響振動板を製作した。このときの製造条件を以下に示す。
第１の樹脂層（基材フィルム）：ＰＥＴ（厚さ：２３μｍ、弾性率：４．０ＭＰａ）
第２の樹脂層：紫外線硬化アクリル系樹脂（弾性率：７．７ＭＰａ）
微細構造：断面プリズム形状（Ｂ部厚さ：２μｍ、Ｔ2：７．５μｍ、Ｐ：１５μｍ）
微細形状の転写方法：ＵＶ転写法
音響振動板形状への成形方法：圧空成形法
（圧縮空気圧：６ａｔｍ、金型温度：２００℃、成形後５０℃まで冷却、剥離）
【００８８】
図１０に、このときに得られた音響振動板の表面を測定したプロファイルを示す。図１０Ｂは、図１０ＡのＳ部を拡大した図である。図１０Ｂから、音響振動板の巨視的な形状に沿って、構造体が形成されていることがわかる。このとき、Ｄ＝６．３μｍ、Ｐ＝１５．５μｍという値を得た。
（比較例２）
ＰＥＴの単一層を用い、かつ一表面に微細構造を形成しないことを除いては、実施例と同様の製造条件により、一般的な音響振動板を製作した。
【００８９】
表１に、この試験の評価結果を示す。
「低音域の再現性」では両者で差が見られなかったが、「高音域の再現性」と「音の奥行き感」では、実施例１の音響振動板を使用したヘッドホンがよいとする判定結果が得られた。
【００９０】
【表１】
2011254361.tif 000004
【００９１】
表１において、高音域の再現性に差が現れたのは、実施例２の音響振動板については、高音域で問題となる分割振動の発生が抑制されているためであると推測することができる。すなわち、少なくとも一次元方向に延長する複数の構造体を音響振動板の表面に設けることによる制振作用を確認することができた。
【００９２】
＜３．変形例＞
以上、この発明の一実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００９３】
例えば、この発明の実施の形態にかかる音響振動板の適用範囲はヘッドホン、イヤーホンに限られない。スピーカにも適用することができ、したがって、オーディオ、ラジオ、テレビ、パソコン、携帯電話、スマートフォン等に適用してもよい。
【００９４】
スピーカの種類もドーム型に限られず、コーン型、ホーン型、静電型、リボン型等、種々のものに適用できる。また、フルレンジスピーカのみでなく、スピーカシステムにも適用できる。
【００９５】
音響振動板の製作は、ロールｔｏロール方式による一貫工程としてもよい。第２の樹脂層としてＵＶ硬化型樹脂を使用する例を示したが、その他のエネルギ線硬化型樹脂を用いてもよい。この場合においては、紫外線照射装置をエネルギ線硬化型樹脂の種類に合わせて適宜変更すればよい。
【００９６】
音響振動板の表面に形成する微細な構造体の形成には、エネルギ線を照射して硬化させる方法のほか、樹脂に熱や圧力を加え、形状を転写する方法または樹脂フィルムをロールから供給し、熱を加えながら型の形状を転写する方法（ラミネート転写法）を適用してもよい。
【００９７】
樹脂フィルムに音響振動板の形状を付与する方法としては、圧空成形法のほか、真空成形、フィルムインサート成形、３次元ラミネート成形などが適用できる。
【００９８】
音響振動板の表面に形成する微細な構造体の配置は、周期的でなくともよい。複数の配置ピッチを設定してもよいし、配置ピッチが非周期的であってもよい。配置ピッチが非周期的である場合には、各構造体間の配置ピッチのうちの最小値、平均値、中央値などからＰの値を選択する。
【００９９】
また、本説明では、構造体は音響振動板の表面のみに形成される例を示したが、構造体は、音響振動板の裏面または両面に形成してもよい。
【０１００】
音響振動板の材質として樹脂を使用する例を示したが、樹脂に各種フィラーを添加する手法と組み合わせてもよい。また、２層構造に限らず、３層、４層とさらに積層された構造としてもよい。
【０１０１】
なお、この発明は、表面に微細な構造体を形成できる限り、音響振動板を構成する材料としてその他の材料を使用してもよい。例えば、樹脂のほか、金属材料、鉱物、セラミック、ガラス、植物材料またはこれらの複合材を使用してもよい。
【０１０２】
金属材料としては、アルミニウム、チタニウム、ベリリウム、マグネシウム、ボロン化チタン、ジュラルミン等が使用でき、音響振動板形状の形成には、温間プレス、蒸着法等が適用できる。微細な構造体の形成には、放電加工やレーザ加工、研削加工等が適用できる。
【符号の説明】
【０１０３】
１  ・・・音響振動板
３  ・・・第１の樹脂層
５  ・・・第２の樹脂層
５ａ・・・構造体
２１・・・積層構造とされた樹脂フィルム
２３・・・基材フィルム
２５・・・紫外線硬化型樹脂
３１・・・樹脂塗布装置
３３・・・ニップロール
３５・・・ロール金型
３７・・・紫外線照射装置
３９・・・剥離ロール
５１・・・圧空ボックス
５５・・・振動板金型
５９・・・カッター
【図１】
2011254361.tif 000005
【図２】
2011254361.tif 000006
【図３】
2011254361.tif 000007
【図４】
2011254361.tif 000008
【図５】
2011254361.tif 000009
【図６】
2011254361.tif 000010
【図７】
2011254361.tif 000011
【図８】
2011254361.tif 000012
【図９】
2011254361.tif 000013
【図１０】
2011254361.tif 000014
【図１１】
2011254361.tif 000015
【図１２】
2011254361.tif 000016
【図１３】
2011254361.tif 000017