(57)【要約】【課題】本発明は音響機器に使用されるスピーカ用フレームおよびスピーカに関するものであり、音質の良好化と精度の高い特性づくり、音づくりが課題であった。【解決手段】本発明は、樹脂材料と、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料とを混入した材料を射出成形してスピーカ用フレームを構成することにより、音質の良好化と、フレームの物性値設定の自由度が大きい利点と、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観に優れ、生産性や寸法安定性も向上できる樹脂材料の利点の両方の特徴を生かすことができるフレームを実現することができる構成としたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
射出成形されたスピーカ用フレームであって、前記スピーカ用フレームは、樹脂と、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料とを含んでなるスピーカ用フレーム。
【請求項２】
ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維は、叩解度を３７ｃｃ以下とした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
【請求項３】
ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料は、３重量％以上で、かつ３０重量％以下とした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
【請求項４】
天然繊維をさらに含む請求項１記載のスピーカ用フレーム。
【請求項５】
天然繊維は竹繊維とした請求項４記載のスピーカ用フレーム。
【請求項６】
竹繊維は３重量％以上で、かつ６０重量％以下とした請求項５記載のスピーカ用フレーム。
【請求項７】
竹繊維の一部は叩解度が３７ｃｃ以下のミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維とした請求項５記載のスピーカ用フレーム。
【請求項８】
竹繊維の一部または全部を竹粉とした請求項５記載のスピーカ用フレーム。
【請求項９】
竹繊維の一部または全部を炭化させた竹炭とした請求項５記載のスピーカ用フレーム。
【請求項１０】
マイカ、タルク、グラファイト、クレイ、炭酸カルシウム、アラミド繊維のうちの少なくともいずれか１つを強化材として含む請求項１から請求項９に記載のスピーカ用フレーム。
【請求項１１】
ビニル基を有するシラン化合物からなる相溶化剤をさらに含む請求項１から請求項１０に記載のスピーカ用フレーム。
【請求項１２】
樹脂はポリプロピレンとした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
【請求項１３】
樹脂は、エンジニアリングプラスチックとした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
【請求項１４】
樹脂は植物由来のポリ乳酸とした請求項１記載のスピーカ用フレーム。
【請求項１５】
磁気回路と、前記磁気回路に結合された請求項１記載のフレームと、振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルとを備えたスピーカ。
【請求項１６】
本体部と、磁気回路と、前記磁気回路に結合された請求項１記載のフレームと、振動板に結合されるとともに、その一部が前記磁気回路から発生する磁束の作用範囲内に配置されたボイスコイルとを有し、前記本体部から給電されるスピーカとを備えた電子機器。
【請求項１７】
磁気回路と、前記磁気回路に結合された請求項１記載のフレームと、このフレームの外周部に結合された振動板と、前記振動板に結合されるとともに、その一部が前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るスピーカを移動手段に備えた装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種音響機器や映像機器に使用されるスピーカ用フレームやこれを用いたスピーカおよびステレオセットやテレビセット等の電子機器および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のスピーカ用フレームには、振動板の振動を磁気回路に伝達しないようにするため、あるいは共振しにくいようにするために、高剛性、制振効果、高内部損失が求められており、主に鉄板、アルミダイキャスト、樹脂が使用されてきた。
【０００３】
しかしながら、鉄板は磁気漏洩が大きく外観的にも高級観に欠けるという課題があり、アルミダイキャストでは磁気漏洩や外観品位に優れ、高剛性であるが非常に高価になるという欠点を有する。
【０００４】
そこで、最近ではこの問題点を解決するために、熱可塑性の合成樹脂を射出成形によりスピーカ用フレームの形状に成形して使用することが多くなってきている。
【０００５】
特に、樹脂フレームの場合は形状の自由度が大きく、最近、特に環境面から要求されてきている軽量化にも適している。
【０００６】
尚、この出願の発明に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００２−３０５７８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来の樹脂製のスピーカ用フレームは、軽量化は可能であるが、母材樹脂だけでは剛性が低いために、ガラス繊維やマイカなどの無機フィラーを添加している。
【０００９】
特に、軽量化、成形性、音響性能から、比重が小さいポリプロピレンが多用されているが、音響性能を満足させるためには、重量比３０％以上の無機フィラーの添加が必要である。
【００１０】
しかしながら、無機フィラーを添加すると剛性は上がるが、比重も大きくなるためフレームの重量が重くなる。
【００１１】
また、耐衝撃性を向上させるために、ガラス繊維を使用しており、環境負荷が大きい。
【００１２】
そこで、本発明は軽量、高剛性を実現し、なおかつ環境負荷の小さいスピーカ用フレーム及びこれを用いたスピーカ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】
【００１３】
上記課題を解決するために、本発明は、樹脂と、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料とを含む材料を射出成形してスピーカ用フレームを構成したものである。
【００１４】
この構成とすることにより、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料により、フレームの高剛性化を図り、音質を向上させることができ、また、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観も優れたものとでき、生産性も向上できるスピーカ用フレームを得ることができる。
【発明の効果】
【００１５】
以上のように本発明は、樹脂と、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料とを含んで射出成形してスピーカ用フレームを構成したものである。
【００１６】
この構成により、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料を樹脂に混入することで、スピーカ用フレームに十分な剛性や強靭性を与え、スピーカ用フレームの高剛性化、強度や強靭性の向上を図ることができる。
【００１７】
また、剛性や強靭性が向上するだけではなく、内部損失も向上させることができるため、その制振効果によりフレームの不要共振を抑制し、歪の少ない良好な音質を実現することができる。
【００１８】
さらに、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観も優れたものとでき、生産性も向上できるスピーカ用フレームを得ることができる。
【００１９】
すなわち、竹繊維をミクロフィブリル状態まで微細にしたことによる効果と、竹繊維を炭化させたことによる効果の相乗効果が発揮され、従来にない大きな効果を奏することができる。
【００２０】
そして、本発明は竹繊維を使用していることから、安価で地球環境に優しいスピーカ用フレームを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施の形態におけるスピーカ用フレームの断面図
【図２】本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図
【図３】本発明の一実施の形態における電子機器の外観図
【図４】本発明の一実施の形態における装置の断面図
【図５】本発明の一実施の形態におけるミクロフィブリル状態を示すＳＥＭ写真
【発明を実施するための形態】
【００２２】
（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明について説明する。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態のスピーカ用フレームの構成を示した断面図である。
【００２４】
図１に示すように、スピーカ用フレーム１は、樹脂１Ａと、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料１Ｂとを混入した材料を射出成形して構成している。
【００２５】
ここで示すミクロフィブリル状態は、叩解度が３７ｃｃ以下まで進んでいることが望ましい。
【００２６】
竹繊維の叩解度と叩解処理した竹繊維を抄紙した材料の引張強度との関係を（表１）に示す。
【００２７】
【表１】
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【００２８】
（表１）より、叩解処理を施し竹繊維を微細化することで繊維同士の絡み合いが促進され、強度が向上していることが分かる。
【００２９】
叩解処理が進んでいない５５０ｃｃの状態から、叩解処理が進んだ８０ｃｃまで徐々に引張強度が上昇する。
【００３０】
竹繊維の叩解度が８０ｃｃを超えると、引張強度が向上する度合いは、更に著しくなり、３７ｃｃ以降で飽和する傾向にある。
【００３１】
材料バラツキを考慮して、安定した特性を得るには３７ｃｃ以下まで微細化すなわちミクロフィブリル化すれば良い。
【００３２】
以上の結果より、３７ｃｃ以下まで微細化すれば、ミクロフィブリル化材料の補強効果が安定する。
【００３３】
さらに、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料は、平均繊維径が５μｍより小さく、さらにＬ／Ｄ（平均繊維長／平均繊維径）が１０以上であることが好ましい。
【００３４】
ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料は、より小さいことが好ましく、小さくすることで、繊維の絡み合いを良好化させることが可能となる。
【００３５】
また、Ｌ／Ｄ（平均繊維長／平均繊維径）に関しても、より大きいことが好ましく、大きくすることで、繊維の絡み合いを良好化させることが可能となる。
【００３６】
平均繊維径が、５μｍより大きい場合は、スピーカ用フレームに竹繊維としての特長を出すことは可能であるが、繊維の絡み合いを強化させるという力は不足する傾向にある。
【００３７】
また、このミクロフィブリル状態まで微細化した竹繊維の製造については、ミキサー、ビーター、リファイナー、圧力式ホモジナイザー、超音波ホモジナイザー、ガラスやジルコニアなどを原料としたビーズを媒体とした粉砕機や一軸もしくは多軸押出機などが用いられる。
【００３８】
更に、炭化する温度は５００℃以上であることが望ましく、５００℃以下であれば、繊維の炭化が不十分となり、硬質な炭化材料を得ることができない。
【００３９】
ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料の混入量は、３重量％以上で、かつ３０重量％以下が望ましく、この混入量とすることにより、効果的に性能を発揮することができる。
【００４０】
ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料が、３重量％未満の場合は曲げ弾性率を向上させる働きが少なく、効果的ではない。
【００４１】
一方、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料が、３０重量％を超えると樹脂に均一に分散するのが困難になり、また、流動性の低下により射出成形での薄肉部の成形が困難になる。
【００４２】
ここでいう竹繊維は、竹科の植物であれば特に制約はなく、竹齢１年以内の筍や幼稈レベルのものを除く竹齢１年以上経過、成長した竹であれば良い。
【００４３】
そして竹齢については、１年以上の経過で、本発明に必要な剛性や強靭性を最低限確保できるが、２年以上の経過であればさらに剛性や強靭性が向上し、さらに３年以上の経過であればそれ以上に剛性や強靭性が向上する。
【００４４】
このミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料は曲げ弾性率を向上させる働きがあり、スピーカ用フレームの剛性と強度が向上し、歪を低減して、再生帯域を拡大することが可能となる。
【００４５】
次に、炭化による効果とミクロフィブリル化による効果の相乗効果について説明する。
【００４６】
まず、竹繊維をミクロフィブリル状態まで微細化することで、図５に示すような枝状に繊維が分岐した構造が得られ、この分岐構造により樹脂やその他のフィラーとの絡み合いが向上する。
【００４７】
更に炭化させることで竹繊維自体の弾性率と内部損失が向上するため、絡み合いの向上との相乗効果により、樹脂に混入することで、スピーカ用フレームに十分な剛性や強靭性を与え、フレームの高剛性化を図り、強度や強靭性の向上を図ることができる。
【００４８】
また、剛性や強靭性が向上するだけではなく、内部損失も向上させることができるため、その制振効果によりフレームの不要共振を抑制し、歪の少ない良好な音質を実現することができる。
【００４９】
さらに、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観も優れたものとでき、生産性も向上できるスピーカ用フレームを得ることができる。
【００５０】
すなわち、竹繊維をミクロフィブリル状態まで微細にしたことによる効果と、竹繊維を炭化させたことによる効果の相乗効果が発揮され、従来にない大きな効果を奏することができる。
【００５１】
そして、本発明は竹繊維を使用していることから、軽量かつ安価で地球環境に優しいスピーカ用フレームを提供することができる。
【００５２】
ミクロフィブリル化などの微細化処理を施していない材料を炭化することで、材料自身の高剛性化は可能となるが、この場合、樹脂材料との親和性が低いため効果的に補強材として作用することが困難である。
【００５３】
そのため、改善策として従来技術では、シラン処理などの表面処理を行い樹脂とフィラーとの接着性を向上させてきた。
【００５４】
今回の発明では、ミクロフィブリル状態まで竹繊維を微細化しているため、アンカー効果による機械的な接着性も向上しており、よって、必要最低限の表面処理で樹脂とフィラーとの親和性を得られるため、コストの低下も期待できる。
【００５５】
さらに天然繊維を混入しても良く、天然繊維は針葉樹、広葉樹を原料とした木材繊維や、竹、ケナフ、ジュート、マニラ麻、ガンピなどの非木材繊維を利用することができる。
【００５６】
針葉樹や広葉樹などの木材は、成長するのに４０年以上かかるため、一度伐採すると復帰に時間がかかり、環境に及ぼす負荷が非常に大きい。
【００５７】
そのため、竹、ケナフ、ジュート、マニラ麻、ガンピなどの非木材繊維は、木材繊維に比べ、成長速度が速く環境に及ぼす負荷も小さいため、限られた資源を活用するうえで有効な材料である。
【００５８】
一般的に非木材繊維は、木材繊維に比べて、靱性があり、剛直であるためフレームの高剛性化に適している。
【００５９】
フレームの剛性が向上することで、フレームの不要共振を抑制し、歪の少ない良好でクリアな音質と、高明瞭度再生を実現することができる。
【００６０】
数ある非木材繊維のなかでも、竹は剛性が高く、軽いため竹を材料として用いることが望ましい。
【００６１】
混入する竹繊維は３重量％以上で、かつ６０重量％以下が望ましい。
【００６２】
この配合比率範囲とすることにより、樹脂１Ａとミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料１Ｂとを混練したときの効果が効率よく発揮され、かつ生産性と品質を向上させることができる。
【００６３】
竹繊維の混入比率が３重量％に満たない場合は、竹繊維の効果がほとんど現れない。
【００６４】
一方、６０重量％より多い場合は樹脂１Ａとの混練に長時間必要となり、さらに、射出成形が困難となることから生産性と寸法安定性が低下し形状の自由度が小さくなる。
【００６５】
その中でも竹繊維の混入量が５１重量％を超えると樹脂とは違い、竹繊維のように焼却廃棄することができる。
【００６６】
また、混入する竹繊維の一部は叩解度が３７ｃｃ以下のミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維とすることで、竹繊維自体が通常の竹繊維より高弾性率であるのと、部分的にミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維が存在することで、繊維間の結合がより強固になるという効果もあり、これらが相乗して通常の竹繊維よりも弾性率が高くなるために、より音速を向上させることができる。
【００６７】
また、竹繊維の一部または全部に竹粉を使用しても良い。
【００６８】
さらに、竹繊維の一部または全部を竹炭状態にすることで弾性率と内部損失を向上させることができ、スピーカ用フレームとしての性能を一層向上させることができる。
【００６９】
また、顔料などの着色剤を混入しても良いが、炭化状態の竹繊維を使用すれば黒系色等の着色剤を混入する必要もない。
【００７０】
炭化させた竹材料である竹炭は、樹脂に混入する際には粒径が１５０μｍ以下であることが望ましく、１５０μｍより大きくなると分散が困難となり、外観不良や品質バラツキを発生しやすくなる。
【００７１】
また、竹炭の粒径は、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料に近づけた方が分散性が向上し、より効果的に機能する。
【００７２】
ここでの炭化させた竹材料の炭化工程は、竹材料の形態は限定されず５００℃以上の温度で焼成する工程をいう。
【００７３】
さらに、スピーカ用フレーム１の強化をしたい場合には、強化材を混入してもよい。
【００７４】
このような強化材としてマイカ、グラファイト、タルク、炭酸カルシウム、クレイ、さらには炭素繊維、アラミド繊維を用いることができる。
【００７５】
強化材にマイカを混入すると弾性率を高くすることができ、グラファイトを混入すると弾性率と内部損失を上げることができる。
【００７６】
タルク、炭酸カルシウム、クレイを混入すると内部損失を上げることができる。
【００７７】
アラミド繊維を使用すると、竹繊維とアラミド繊維が絡み合い弾性率を下げずに内部損失を上げることができる。
【００７８】
また、ミクロフィブリル状態まで微細化したアラミド繊維を使用すると、より繊維間の絡み合いが強くなるため、高弾性率、高内部損失が可能となる。
【００７９】
また、アラミド繊維に限らず化学繊維として炭素繊維のような高強度、高弾性率繊維を使用しても良い。
【００８０】
また、相溶化剤を使用することで、ポリプロピレンのような非極性樹脂とミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維を炭化させた材料の相溶性を良化させることで弾性率や耐熱性を向上させることが可能となる。
【００８１】
特に、前記相溶化剤には、ビニル基やメタクリロキシ基、メルカプト基を有するシランを用いることが望ましい。
【００８２】
具体的には、ビニルトリメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、３−メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、３−メルカプトプロピルメチルジメトキシシラン、３−メルカプトプロピルトリメトキシシランなどが挙げられる。
【００８３】
また、相溶化剤はこれに限定されることなく、その他のシランカップリング剤や、非極性の樹脂は無水マイレン酸などで変性し、極性を持たせて用いても良い。
【００８４】
このスピーカ用フレーム１について樹脂１Ａにはポリプロピレンを使用することが望ましい。
【００８５】
ポリプロピレンは結晶性で比較的、耐熱性が高く、成形性も良好であり、また、比重が小さい樹脂であるのでフレームの軽量化にも効果がある。
【００８６】
また、ポリプロピレン以外の樹脂でポリカーボネイトを使用しても樹脂材料としての強靭性向上に有効である。
【００８７】
また、結晶性の樹脂と非晶性の樹脂を用途に応じて使い分けすることで、樹脂材料としての最適な物性値を満足させることが可能となる。
【００８８】
その他にも、エンジニアリングプラスチックや、環境配慮のためにポリ乳酸に代表される植物由来樹脂を使用しても良い。
【００８９】
なお、これらの材料をそれぞれ組合せることで、スピーカ用フレーム１の物性値を自由に、しかも高精度に調整することができ、所定の特性を実現することが可能となる。
【００９０】
（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明について説明する。
【００９１】
図２は、本発明の一実施の形態のスピーカの断面図を示したものである。
【００９２】
図２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により挟み込んで内磁型の磁気回路２４を構成している。
【００９３】
この磁気回路２４のヨーク２３に請求項１記載のフレーム２６を結合している。
【００９４】
このフレーム２６の周縁部に、振動板２７の外周をエッジ２９を介して接着している。
【００９５】
そして、この振動板２７の中心部にボイスコイル２８の一端を結合するとともに、反対の一端を上記磁気回路２４の磁気ギャップ２５にはまり込むように結合して構成している。
【００９６】
以上は、内磁型の磁気回路を有するスピーカについて説明したが、これに限定されず、外磁型の磁気回路を有するスピーカに適用しても良い。
【００９７】
この構成により、実施の形態１において説明したように、フレームの高剛性化を図り、音質を向上させることができ、また、耐湿信頼性や強度が確保でき、外観も優れたものとでき、生産性も向上できるスピーカを得ることができる。
【００９８】
（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明について説明する。
【００９９】
図３は、本発明の一実施の形態の電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステムの外観図を示したものである。
【０１００】
スピーカ３０は、エンクロジャー４１に組込まれてスピーカシステムが構成されている。
【０１０１】
アンプ４２はスピーカシステムに入力する電気信号の増幅回路を含み、プレーヤ等の操作部４３はアンプ４２に入力されるソースを出力する。
【０１０２】
電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステム４４は、このようにアンプ４２、操作部４３、スピーカシステムを有する。
【０１０３】
アンプ４２、操作部４３、エンクロジャー４１は、ミニコンポシステム４４の本体部であり、スピーカ３０のボイスコイルは、本体部のアンプ４２から給電されて振動板から音を発する。
【０１０４】
この構成により、従来では実現できなかったフレームの剛性不足に起因する共振を低減したクリアな音質再生を実現することができ、良好な音質を可能としたミニコンポシステム４４が得られる。
【０１０５】
尚、スピーカ３０の機器への応用として、オーディオ用のミニコンポシステム４４について説明したが、これに限定されることなく持運び可能なポータブル用のオーディオ機器等への応用も可能であり、さらに、液晶テレビやプラズマディスプレイテレビ等の映像機器、携帯電話等の情報通信機器、コンピュータ関連機器等の電子機器に広く応用、展開が可能である。
【０１０６】
（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明について説明する。
【０１０７】
図４は、本発明の一実施の形態の装置である自動車５０の断面図を示したものである。
【０１０８】
図４に示すように、本発明のスピーカ３０をリアトレイやフロントパネルに組込んで、カーナビゲーションやカーオーディオの一部として使用して自動車５０を構成したものである。
【０１０９】
この構成とすることにより、スピーカ３０の特長を活かしたフレームの剛性不足に起因する共振を低減したクリアな音質再生を実現することができ、このスピーカ３０を搭載した自動車等の装置の音質向上、品質向上、信頼性向上を実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明にかかるスピーカ用フレーム、スピーカ、電子機器および装置は、共振や歪を低減させ、品質や信頼性の向上が必要な映像音響機器や情報通信機器等の電子機器、さらには自動車等の装置に適用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  フレーム
１Ａ  樹脂
１Ｂ  ミクロフィブリル状態まで微細化した竹繊維を炭化させた材料
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
２９  エッジ
３０  スピーカ
４１  エンクロジャー
４２  アンプ
４３  操作部
４４  ミニコンポシステム
５０  自動車
【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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