(57)【要約】【課題】優れた耐久性および信頼性を有し、量産に適用可能であり、かつ、優れた音質を有するスピーカーが得られるダンパーを提供すること。【解決手段】本発明のスピーカー用ダンパーは、熱可塑性樹脂発泡体から成形されてなり、この発泡体の気泡の平均径は０．１〜１０μｍである。好ましくは、この発泡体の気泡密度は１０９〜１０１５個／ｃｍ３であり、比重は１．０ｇ／ｃｍ３以下であり、引張強度は７００ＭＰａ以上であり、曲げ弾性率は８００ＭＰａ以上である。この発泡体を構成する熱可塑性樹脂は、ＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＴＧ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＳ樹脂、熱可塑性エラストマー、およびこれらのアロイからなる群から選択される。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱可塑性樹脂発泡体から成形されてなり、該発泡体の気泡の平均径が０．１〜１０μｍである、スピーカー用ダンパー。
【請求項２】
前記発泡体の気泡密度が１０９〜１０１５個／ｃｍ３である、請求項１に記載のスピーカー用ダンパー。
【請求項３】
前記発泡体を構成する熱可塑性樹脂が、ＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＴＧ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＳ樹脂、熱可塑性エラストマー、およびこれらのアロイからなる群から選択される、請求項１または２に記載のスピーカー用ダンパー。
【請求項４】
前記発泡体の比重が１．０ｇ／ｃｍ３以下であり、引張強度が７００ＭＰａ以上であり、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上である、請求項１から３のいずれかに記載のスピーカー用ダンパー。
【請求項５】
外周部と、内周部と、該外周部と該内周部とを連結する複数のアーム部とを備える、請求項１から４のいずれかに記載のスピーカー用ダンパー。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載のダンパーを備える、スピーカー。
【請求項７】
熱可塑性樹脂を溶融する工程と、
該溶融した熱可塑性樹脂に超臨界状態の不活性ガスを添加する工程と、
該不活性ガスの圧力を臨界圧力以上に維持したまま、該溶融した熱可塑性樹脂の温度を下げる工程と、
所定量の該温度を下げた熱可塑性樹脂を金型に射出し、該金型内で成形と発泡とを同時に行う工程と
を含む、ダンパーの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スピーカー用ダンパーに関する。より詳細には、本発明は、特性の経時変化が少なく、優れた耐久性および信頼性を有し、量産に適用可能であり、かつ、優れた音質を有するスピーカーが得られるダンパーに関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピーカー用ダンパーの基本特性としては、ボイスコイルボビンの保持安定性に優れていること、ボイスコイルで発生した応力に応じて振動板を忠実に往復運動させること、および、ダンパーから音を出さないことが求められる。従来のダンパーの一例として、織布に熱硬化性樹脂を含浸してなるものが提案されている。織布としては、木綿、アラミド繊維、パラ型アラミド繊維とメタ型アラミド繊維との混紡糸からなる織布などが用いられている。熱硬化性樹脂としては、代表的にはフェノール樹脂が用いられている。このようなダンパーは、織布に熱硬化性樹脂をディッピングし、これを加熱金型の中で成形および硬化することにより得られる。
【０００３】
しかし、このようなダンパーにおいては、形状付与のために使用する熱硬化性樹脂がいずれも弾性が小さく、非常に脆く、かつ、繊維との親和性が低いので、成形直後は硬く、使用により振動が加えられることにより次第に柔らかくなってしまう。すなわち、特性が経時変化してしまうという問題がある。また、曲げおよびたわみの変形に対しては、弾性が小さいので変形に追随できず、長時間使用すると織布の交点部分が亀裂破壊を起こしてしまう。すなわち、このようなダンパーは耐久性も不十分である。さらに、成形時の温度の不均一に起因して熱硬化性樹脂の未硬化部分が残る場合があり、そのような場合には織布を構成する繊維同士の密着が不十分となり、結果として、ダンパーの荷重／振幅の直線性が不十分であるという問題もある。加えて、織布ダンパーは、その構造上振動部分の表面積が大きいので、ボイスコイルに追随して振動する際に放射される不要な音が大きくなってしまい、歪感が出てしまうという問題もある。
【０００４】
上記のような不要な音を低減するために、熱可塑性エラストマー等を射出成形した蝶ダンパーが提案されている。蝶ダンパーとは、外周部と内周部とを複数のアーム部で連結した形状を有するダンパーである。蝶ダンパーは、主にアーム部のみが振動するので振動部分の表面積が小さく、その結果、不要な音の放射を低減することができる。しかし、蝶ダンパーは、振動時にアーム部に応力が集中し、大振幅時に破断が起こりやすい。このような問題を解決するために、種々の形状を有するアーム部を備えたダンパーが提案されているが、これらはいずれも比重が大きいので音圧が低くなるという問題がある。
【０００５】
一方、軽量・高剛性の材料として発泡樹脂シートが知られており、このような発泡樹脂シートを用いた振動板も提案されている（例えば、特許文献１および２参照）。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００２−３００６９０号公報
【特許文献２】
特開２００３−１２５４９７号公報
【０００７】
しかし、特許文献１および２に記載の技術はいずれも、ダンパーに適用することは困難である。均質な分布で十分に微細な気泡を有する発泡体が得られないからである。具体的には、特許文献１に記載の技術は、未延伸樹脂シートに未反応ガスを加圧下で浸透させ、その後圧力を解放して発泡体を得、当該発泡体を加熱・加圧して真空成形することにより振動板を得る。このような製造方法による発泡体は、気泡をせいぜい１０μｍ程度までしか微小化できない。その結果、振動板ではあまり問題にならないが、打ち抜きにより成形しなければならないダンパーの場合には、アーム部の外表面に気泡が現れてしまう。その結果、大入力時には、その気泡部分がクラックの拠点となって、破断してしまう可能性が大きい。しかも、この技術によれば、シートにガスを直接浸透させるので、浸透を完了させるまでに非常に長時間を要し、製造効率がきわめて不十分である。
【０００８】
特許文献２に記載の技術は、結晶性樹脂を振動板形状に成形後、ガスを高圧下で浸透させた後圧力を解放し、さらに、この成形体を軟化点以上・融点以下に加熱することにより発泡体を得る。この技術によれば、表面部は結晶化度が高いのであまり発泡せず主に内部が発泡するので、特許文献１の問題はある程度改善され得る。しかし、この技術によっても、気泡をせいぜい１０μｍ程度までしか微小化できないので、ダンパーに適用した場合に機械的強度（特に、耐久性）が不十分であるという問題は依然残っている。さらに、この技術は、成形時に大規模な高圧設備が必要となるので、作業効率が悪く、量産化に適用するのは非常に困難である。
【０００９】
以上のように、優れた耐久性および信頼性を有し、量産に適用可能であり、かつ、優れた音質を有するスピーカーが得られるダンパーが強く望まれている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、優れた耐久性および信頼性を有し、量産に適用可能であり、かつ、優れた音質を有するスピーカーが得られるダンパーを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明のダンパーは、熱可塑性樹脂発泡体から成形されてなり、該発泡体の気泡の平均径は０．１〜１０μｍである。
【００１２】
好ましい実施形態においては、上記発泡体の気泡密度は１０９〜１０１５個／ｃｍ３である。
【００１３】
好ましい実施形態においては、上記発泡体を構成する熱可塑性樹脂は、ＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、ＰＰＳ樹脂、ＰＥＴＧ樹脂、ＰＢＴ樹脂、ＰＳ樹脂、熱可塑性エラストマー、およびこれらのアロイからなる群から選択される。
【００１４】
好ましい実施形態においては、上記発泡体の比重は１．０ｇ／ｃｍ３以下であり、引張強度が７００ＭＰａ以上であり、曲げ弾性率が８００ＭＰａ以上である。
【００１５】
好ましい実施形態においては、本発明のダンパーは、外周部と、内周部と、該外周部と該内周部とを連結する複数のアーム部とを備える。
【００１６】
本発明の別の局面によれば、スピーカーが提供される。本発明のスピーカーは、上記ダンパーを備える。
【００１７】
本発明のさらに別の局面によれば、ダンパーの製造方法が提供される。この製造方法は、熱可塑性樹脂を溶融する工程と、該溶融した熱可塑性樹脂に超臨界状態の不活性ガスを添加する工程と、該不活性ガスの圧力を臨界圧力以上に維持したまま、該溶融した熱可塑性樹脂の温度を下げる工程と、所定量の該温度を下げた熱可塑性樹脂を金型に射出し、該金型内で成形と発泡とを同時に行う工程とを含む。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明の好ましい実施形態によるダンパーは、熱可塑性樹脂発泡体から成形されてなる。この発泡体の気泡の平均径は、０．１〜１０μｍであり、好ましくは１〜７μｍである。このような微細な気泡を有する発泡体を用いることが本発明の特徴の１つであり、このことにより、軽量でありながら機械的強度に優れたダンパーが得られるからである。特に、このような微小な気泡は、耐久性および信頼性の改善に有効である。加えて、このような微小な気泡は、音響部材で重要視される内部損失（ｔａｎδ）を大きくする効果があるので、ボイスコイル／振動板／ダンパーが振動する際に、ダンパーから放射される音を低減することができる。また、上記発泡体の気泡密度は、好ましくは１０９〜１０１５個／ｃｍ３であり、さらに好ましくは１０１０〜１０１４個／ｃｍ３である。このような気泡密度に対応する発泡倍率は、１．２〜３．０倍である。このような範囲の気泡密度を有することにより、強度と軽量化のバランスがさらに改善され得るからである。具体的には、比重を好ましくは１．０ｇ／ｃｍ３以下、さらに好ましくは０．９ｇ／ｃｍ３以下という軽量化を図りつつ、引張強度を好ましくは７００ＭＰａ以上、さらに好ましくは８００ＭＰａ以上、曲げ弾性率を８００ＭＰａ以上、さらに好ましくは１０００ＭＰａ以上の強度を達成することができる。なお、実用的な比重の下限は０．３ｇ／ｃｍ３であり、達成可能な引張強度の上限は１０００ＭＰａ、曲げ弾性率の上限は１３００ＭＰａである。
【００１９】
熱可塑性樹脂発泡体を構成する熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）樹脂、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）樹脂、非晶性ＰＥＴコポリマー（ＰＥＴＧ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）樹脂、ポリスチレン（ＰＳ）樹脂、熱可塑性エラストマーが挙げられる。これらの樹脂は単独で用いてもよく、２種以上のアロイとして用いてもよい。好ましい樹脂は、ＰＥＴ樹脂、ＰＣ樹脂、熱可塑性エラストマーである。いずれの樹脂も良好な微細発泡が可能だからである。さらに、ＰＣ樹脂はアロイ化が容易であり、用途に応じて種々の微細発泡アロイを構成し得るからである。ＰＣ樹脂を用いた代表的なアロイとしては、ＰＣ／ＰＢＴ、ＰＣ／ＰＳ、ＰＣ／エラストマー、ＰＣ／ＰＥＴが挙げられる。なお、熱可塑性エラストマーとしては、任意の適切なエラストマーが使用され得る。代表的なエラストマーとしては、ポリエステル系エラストマー、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマーが挙げられる。特に好ましい樹脂はＰＥＴ樹脂またはポリエステル系エラストマーである。コスト、汎用性および強度のバランスに優れるからである。
【００２０】
上記発泡体は単一層構造を有していても、積層構造を有していてもよい。例えば、３層構造の樹脂シートの中間層のみを発泡させることも可能である。このようにして得られる発泡体は表面部に気泡が存在しないので、ダンパー用途においてはクラックの発生可能性がさらに減少し、非常に好ましい。
【００２１】
上記発泡体の製造手順は以下のとおりである：まず、樹脂シートを室温で高圧容器内に配置する。次いで、高圧の不活性ガス（代表的には、窒素ガス、二酸化炭素ガス、またはこれらの混合ガス）を高圧容器中で飽和溶解量に達するまで十分に溶解させる。次いで、室温のままで高圧容器中のガス圧力を急激に減圧することにより、樹脂シート中にガス過飽和の状態を作り出す。このとき、シートは熱力学的に非常に不安定な状態となり、気泡核が生成する。このシートをその軟化温度以上に加熱して気泡核を成長させ、その後冷却することにより、発泡体が得られる。あるいは、樹脂シートを高温で高圧容器内に配置し、高温高圧下で不活性ガス（代表的には、窒素ガス、二酸化炭素ガス、またはこれらの混合ガス）を飽和溶解量に達するまで十分に溶解させる。次いで、ガスを急激に取り除くことにより、ガス過飽和、気泡核生成および気泡成長を同時に進行させ、その後冷却することによって、発泡体が得られる。
【００２２】
あるいは、上記発泡体は、ダンパー成形用の射出成形機を用いて形成され得る。すなわち、射出成形機のシリンダ内で（代表的には、１００〜４５０℃で）熱可塑性樹脂を溶融し、溶融熱可塑性樹脂に発泡ガスとして超臨界状態の不活性ガス（代表的には、窒素ガス、二酸化炭素ガス、またはこれらの混合ガス）を所定量（代表的には、樹脂１００重量部当たり０．１〜３０重量部）加える。シリンダ内の発泡ガスを臨界圧力以上に維持したまま、溶融熱可塑性樹脂と発泡ガスとを混練する。発泡ガスを超臨界状態に維持することにより、発泡ガスがきわめて短時間で溶融熱可塑性樹脂内に入り込み、かつ分散し、きわめて良好な相溶状態が実現される。次いで、溶融熱可塑性樹脂の温度を（代表的には、５０〜３００℃まで）下げた後、冷却した熱可塑性樹脂を計量する。冷却した熱可塑性樹脂の計量は、シリンダ径と吐出速度とから計算することにより制御され得る。この樹脂を所定の温度・圧力で金型に射出成形することにより、ダンパーの成形と発泡とが同時に行われる。すなわち、射出により、溶融熱可塑性樹脂中に含まれる超臨界状態の発泡ガスが、キャビティ中で急激に発泡することで、ダンパーの成形と発泡とが同時に行われる。なお、金型内に任意の適切なカウンタープレッシャーを負荷することにより、気泡径を制御することが可能となる。なお、超臨界状態とは、臨界温度以上かつ臨界圧力以上の状態をいう。窒素ガスの臨界温度は−１２７℃、臨界圧力は３．５ＭＰａであり、二酸化炭素ガスの臨界温度は３１℃、臨界圧力は７．４ＭＰａである。
【００２３】
本発明はあらゆるダンパーに適用可能であるが、好ましくは、いわゆる蝶ダンパーに適用され得る。具体的には、図１に示すように、外周部１と、内周部２と、該外周部１と該内周部２とを連結する複数のアーム部３とを備える蝶ダンパー１００に好ましく適用され得る。軽量化により、優れた音質を有するスピーカーが得られるのみならず、アーム部の耐久性の改善に特に顕著な効果が得られるからである。
【００２４】
本発明の好ましい実施形態によるダンパーは、あらゆるタイプのスピーカーに使用され得るが、特に好ましくは、小口径のスピーカーに使用され得る。発泡体で軽量であることに起因して、最低共振周波数が低くなるからである。
【００２５】
以下、本発明の作用について説明する。
本発明によれば、平均径が０．１〜１０μｍという微小な気泡を有する発泡体を用いてダンパーを形成することにより、優れた耐久性および信頼性を有し、量産に適用可能であり、かつ、優れた音質を有するスピーカーが得られるダンパーを提供することができる。具体的には、発泡体の気泡が非常に微細であることによって、機械的強度に非常に優れたダンパーが得られる。特に、このような微小な気泡を有することにより、大入力時のクラックの発生や長時間使用時の劣化が顕著に防止されるので、非常に優れた耐久性および信頼性を有するダンパーが得られる。しかも、発泡体を用いて得られるダンパーは軽量であるので、結果として、音圧の優れたスピーカーが得られる。
【００２６】
本発明の製造方法によれば、ダンパー用の射出成形機を用いてダンパーの射出成形と発泡とを同時に行うことができる。このような製造方法は、大規模な高圧設備を用いて発泡シートを製造する従来技術とは全く異なり、コストおよび量産性がいずれも格段に改善される。
【００２７】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれら実施例には限定されない。なお、特に示さない限り、実施例中の部およびパーセントは重量基準である。
【００２８】
（実施例１）
射出成形機をシリンダ温度２３０℃、金型温度６０℃に設定した。ポリエステル系エラストマー（東レ・デュポン社製、ハイトレル２７５１）を上記シリンダに入れて溶融させた。ここに、樹脂１００部に対して１５部の超臨界状態の二酸化炭素を添加した。二酸化炭素は、超臨界状態の二酸化炭素ガスを収容したボンベを射出成形機と連結し、昇圧ポンプを用いて昇圧することにより、射出成形機のシリンダ内に供給した。溶融エラストマーと発泡ガスとを混練した後、キャビティに射出し、図１に示すようなダンパーの成形と発泡とを同時に行った。
【００２９】
得られたダンパーを用いて、口径１２ｃｍのスピーカーを作製し、音圧周波数特性を測定した。測定結果を後述の比較例１の結果と併せて図２に示す。また、このスピーカーの耐久性を評価するため、連続負荷試験前後での最低共振周波数の低下率を測定した。測定結果を後述の比較例１の結果と併せて下記表１に示す。さらに、内部損失を通常の方法で測定したところ０．０７であった。加えて、上記と同様にして発泡体の平板を成形し、その気泡の状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。その写真の模式図を図３に示す。画像解析処理を行った結果、平均気泡径は９μｍ未満であった。
【００３０】
【表１】
2005020646.tif 000002
【００３１】
（比較例１）
発泡ガスを用いなかったこと以外は実施例１と同様にして、図１のようなダンパーを作製した。得られたダンパーを用いて、口径１２ｃｍのスピーカーを作製し、音圧周波数特性を測定した。測定結果を実施例１の結果と併せて図２に示す。また、内部損失を通常の方法で測定したところ０．０３であった。さらに、実施例１と同様にして、耐久性の評価に供した。結果を上記表１に示す。
【００３２】
図２から明らかなように、実施例１のスピーカーは、比較例１のスピーカーに比べて、全帯域において音圧が高く、かつ、２ｋＨｚ付近のピークディップが顕著に改善されていることがわかる。これは、実施例１のダンパーが比較例１のダンパーに比べて軽量であること、および、発泡構造を有するために共振が起こりにくいことに起因すると考えられる。さらに、表１から明らかなように、実施例１のスピーカーは、比較例１のスピーカーに比べて耐久性が格段に優れている。これは、実施例１のダンパーが微細な発泡構造を有することに起因して、アーム部の応力集中が緩和するためであると考えられる。加えて、内部損失の測定結果から明らかなように、実施例１のダンパーは、比較例１のダンパーに比べて不要な音の放射が格段に少ないことがわかる。
【００３３】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、平均径が０．１〜１０μｍという微小な気泡を有する発泡体を用いてダンパーを形成することにより、優れた耐久性および信頼性を有し、量産に適用可能であり、かつ、優れた音質を有するスピーカーが得られるダンパーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の好ましい実施形態によるダンパーの一例である蝶ダンパーを説明するための概略図である。
【図２】本発明の実施例のダンパーを用いたスピーカーと比較例のスピーカーについて音圧周波数特性を比較して示すグラフである。
【図３】本発明と同様の方法で得られた発泡体の気泡の状態を説明するＳＥＭ写真の模式図である。
【符号の説明】
１  外周部
２  内周部
３  アーム部
１００  蝶ダンパー
【図１】
2005020646.tif 000003
【図２】
2005020646.tif 000004
【図３】
2005020646.tif 000005