(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の形状に成形された結晶性熱可塑性合成樹脂からなるスピーカ用振動板に非反応ガスを加圧下で浸透させ、次いで圧力を開放した後、このスピーカ用振動板を上記合成樹脂の軟化温度以上で溶融温度以下の温度に加熱して発泡させて、内部にバラツキのない微小の気泡を有し、表面に気泡のないスキン層を形成したことを特徴とするスピーカ用振動板の製造方法。
【請求項２】
スピーカ用振動板が結晶性熱可塑性合成樹脂の未延伸合成樹脂シートを成形加工したものであることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
【請求項３】
スピーカ用振動板が結晶性熱可塑性合成樹脂を成形したものであることを特徴とする請求項１に記載のスピーカ用振動板の製造方法。
【請求項４】
結晶性熱可塑性合成樹脂がポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートの１種以上であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載のスピーカ用振動板の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜請求項４の何れかに記載のスピーカ用振動板の製造方法により製造されたことを特徴とするスピーカ用振動板。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、音響機器に用いられるスピーカ用振動板の製造方法および製造されたスピーカ用振動板に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２の断面図に基づいて、本発明のスピーカ用振動板を適用するスピーカの一例について説明する。
【０００３】
図２に示すように、スピーカは、センターポール1ａを設けた下部プレート１、この下部プレート１上に接着・結合されたリング状マグネット２、このリング状マグネット２上に接着・結合された上部プレート３により構成される磁気回路４と、上部プレート３上に接着・結合されたフレーム５と、このフレーム５に外周がエッジ６を介して接着保持されたスピーカ用振動板７と、内周が磁気回路４の磁気ギャップ４ａ内にコイル部が位置するように嵌め込まれたボイスコイル８と、外周がフレーム５に接着・保持され、内周がボイスコイル８に接着・結合されて、このボイスコイル８を上下動可能に支持するダンパー９とにより構成されるものである。
【０００４】
次に、このスピーカの動作について説明する。外部からの音響信号がボイスコイル８のコイル部に入力されると、この音響信号に応じてボイスコイル８が軸方向に動き、これに伴ってスピーカ用振動板７を駆動して音響を発するものである。
【０００５】
従って、スピーカ用振動板は、音響特性を左右する重要な要素であるので、従来より種々のものが提案されている。
【０００６】
紙を用いた振動板は、軽量・安価で最も普及しているが、耐湿性に弱く、環境においても耐候性が悪く、耐経年変化に劣る傾向にあった。
【０００７】
また、金属製の振動板は、剛性が高いが重く、内部損失が小さいので、分割振動を生じやすく、加工性が悪いために量産性に欠けるという課題を有していた。
【０００８】
また、合成樹脂製の振動板は、耐湿性、耐水性をはじめ耐候性、耐熱性に優れ、耐環境特性に厳しい車載用スピーカなどに採用されている。しかし、合成樹脂製の振動板も、より軽量化、高剛性化が望まれ、合成樹脂を発泡させた発泡樹脂製の振動板も一部採用されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
発泡樹脂を用いたスピーカ用振動板は、合成樹脂に発泡剤を混和し、成形と同時に発泡させてスピーカ用振動板を製造したり、または合成樹脂に発泡剤を混和し、一旦成形した後に加熱して発泡させる方法によりスピーカ用振動板を形成するものであるが、発泡体であるために厚みが厚くなり、発泡状態のバラツキによって厚みや密度が不均一となって分割共振の発生を抑制できず、スピーカを使用する音響機器の高性能化の中でより軽量・高剛性で周波数特性の良好なスピーカのためのスピーカ用振動板の出現が望まれている。
【００１０】
本発明は、発泡合成樹脂製スピーカ用振動板において、より軽量で、剛性をはじめとする耐湿性、耐水性、耐候性、耐熱性などの信頼性にすぐれた性能を有するスピーカ用振動板およびその製造方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の本発明のスピーカ用振動板の製造方法は、所定の形状に成形された結晶性熱可塑性合成樹脂からなるスピーカ用振動板に非反応ガスを加圧下で浸透させ、次いで圧力を開放した後、このスピーカ用振動板を上記合成樹脂の軟化温度以上で溶融温度以下の温度に加熱して発泡させて、内部にバラツキのない微小の気泡を有し、表面に気泡のないスキン層を形成する方法であり、発泡状態が均質で密度が高い、高剛性・軽量であるとともに、スピーカ用振動板の形状に形成後に発泡させるので、より軽量で任意の形状のスピーカ用振動板の提供を可能とするものである。
【００１２】
請求項２に記載の本発明のスピーカ用振動板の製造方法は、結晶性熱可塑性合成樹脂の未延伸合成樹脂シートを所定のスピーカ用振動板形状に成形した後、発泡させるスピーカ用振動板の製造方法であり、未延伸合成樹脂シートを所定の形状にする方法であるので量産性に富む製造方法の提供が可能となるものである。
【００１３】
請求項３に記載の本発明のスピーカ用振動板の製造方法は、結晶性熱可塑性合成樹脂を所定のスピーカ用振動板形状に成形した後、発泡させるスピーカ用振動板の製造方法であり、シートを形成後スピーカ用振動板の形状に加工するのではなく、直接合成樹脂成形によってスピーカ用振動板の形状に形成するものであるので、請求項２に記載の製造方法より、より薄く軽量化した振動板の提供を可能とするものである。
【００１４】
本発明の請求項４に記載のスピーカの製造方法は、請求項１〜請求項３に記載の結晶性熱可塑性合成樹脂としてポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレートの１種以上を用いるものであり、特に軽量で高剛性に富んだスピーカ用振動板の提供を可能とするものである。
【００１５】
請求項５に記載の本発明のスピーカ用振動板は、請求項１〜請求項４の何れかに記載の製造方法により製造されたものであり、軽量で、剛性をはじめとする耐湿性、耐水性、耐候性、耐熱性など信頼性にすぐれた性能を有するスピーカの提供を可能とするものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスピーカ用振動板の実施形態について説明する。
【００１７】
本発明の実施形態においては、結晶性熱可塑性合成樹脂の未延伸合成樹脂の成形シートを所定のスピーカ用振動板の形状に成形し、室温で非反応ガスを加圧して浸透させ、次いで圧力を開放した後、この合成樹脂の軟化温度以上、溶融温度以下の温度に加熱して発泡させてスピーカ用振動板を得るものである。
【００１８】
詳細に説明すると、結晶性熱可塑性合成樹脂シートとして、ポリエチレンテレフタレート（以下ＰＥＴと称す）、ポリエチレンナフタレート（以下ＰＥＮと称す）またはポリブチレンナフタレート（以下ＰＢＮと称す）、ポリプロピレン（以下ＰＰと称す）の１種以上の未延伸合成樹脂成形シートを用いた。
【００１９】
この未延伸合成樹脂成形シートを真空成形やプレス成形により加熱加圧して所定形状の発泡前のスピーカ用振動板を形成する。
【００２０】
この発泡前のスピーカ用振動板を非反応ガスである高圧炭酸ガス雰囲気中に放置して炭酸ガスをこのスピーカ用振動板中に浸透させた後、大気圧中に取出して速やかにこのスピーカ用振動板の合成樹脂の軟化温度以上、溶融温度以下の温度である約１８０℃〜２００℃(なお、ＰＥＴの場合は約２００℃〜２４０℃)の温度に加熱して、スピーカ用振動板を発泡させ、最終形態のスピーカ用振動板を成型した。なお、スピーカ用振動板としては口径１６ｃｍのスピーカのスピーカ用振動板とした。
【００２１】
本発明のスピーカ用振動板および比較用の従来のスピーカ用振動板を用いて図２に示すスピーカを作製した。
【００２２】
表１は夫々のスピーカ用振動板の諸特性の測定結果であり、図１はスピーカとして動作させて測定した音圧周波数特性および２次高調波を示す特性曲線図である。
【００２３】
【表１】
0004024513.tif 000002
【００２４】
なお、表１において、
試料Ａは、発泡前の合成樹脂シートとして２００μｍ厚のＰＥＴの未延伸合成樹脂シートを前述の加工を行って口径１６ｃｍのスピーカ用振動板としたもの、
試料Ｂは、発泡前の合成樹脂シートとして２００μｍ厚のＰＥＮの未延伸合成樹脂シートを前述の加工を行って口径１６ｃｍのスピーカ用振動板としたもの、
試料Ｃは、発泡前の合成樹脂シートとして２００μｍ厚のＰＢＮの未延伸合成樹脂シートを前述の加工を行って口径１６ｃｍのスピーカ用振動板としたもの、
試料Ｄは、発泡前の合成樹脂シートとして２００μｍ厚のＰＰの未延伸合成樹脂シートを前述の加工を行って口径１６ｃｍのスピーカ用振動板としたものであり、
比較例１は、ポリプロピレン樹脂に発泡剤を混和し、成形と同時に発泡させて従来の口径１６ｃｍのスピーカ用振動板としたもの、
比較例２は、紙基材に合成樹脂含浸して加熱・加圧成形して従来の口径１６ｃｍのスピーカのスピーカ用振動板としたものである。
【００２５】
この表１から明らかなように、この実施形態の各スピーカ用振動板（試料Ａ〜試料Ｄ）は、従来のスピーカ用振動板（比較例１、２）に比べて、軽量(低密度)で、剛性が高く（高音速）、内部損失の大きい（tanδが大）ことや耐環境性にも優れた特性を持つことが確認された（剛性は試料Ｂ（ＰＥＮ）を使用したものが最も良好であった）。
【００２６】
また、図１は、この実施形態の試料Ｄのスピーカ用振動板を用いた口径１６ｃｍのピーカの音圧周波数特性（太線ａ）、２次高調波（太線ｂ）および比較例１のスピーカ用振動板を用いた口径１６ｃｍのスピーカの音圧周波数特性（細線ｃ）、２次高調波（点線ｄ）を示すものであるが、同じポリプロピレン樹脂を用いたスピーカ用振動板でありながら、発泡過程の相違によって比較例１に比して試料Ｄの実施形態のスピーカ用振動板を用いたスピーカの方が１ＫＨｚ以上の帯域においてピークデップが少なく分割振動が抑制されていることが確認されるとともに、従来のスピーカよりも高域特性が延びていることが確認された。
【００２７】
次に、この実施形態のスピーカ用振動板の発泡による影響を比較するため素材である発泡済み合成樹脂シートの諸特性についての測定結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
0004024513.tif 000003
【００２９】
この表２より明らかなように、比較例１とこの実施形態の試料Ａ〜試料Ｄとの相違は、この実施形態の振動板においては平均気泡径が略１０μｍであるのに対し、比較例のものにおいては１００μｍを超えるものであった。
【００３０】
また、電子顕微鏡による測定により、本発明の実施形態の振動板は比較的気泡径のバラツキが小さく、比較例１のものは気泡径も大きくそのバラツキも大きいことが確認された。
【００３１】
また、この実施形態のものは夫々表面に気泡のないスキン層が形成されていたが、比較例１のものには気泡のないスキン層は確認できなかった。
【００３２】
以上の結果から、本発明の製造方法によるスピーカ用振動板は、結晶性熱可塑性合成樹脂からなる未延伸合成樹脂シートを用いてスピーカ用振動板を予め形成しておくことにより、高圧力で炭酸ガスをこのスピーカ用振動板内に浸透させ、次いで圧力を開放した後、このスピーカ用振動板をこのスピーカ用振動板に用いられている合成樹脂の軟化温度以上、溶融温度以下の温度に加熱して発泡させることにより表面に薄いスキン層を有する微小で且つバラツキの少ない微小の気泡を有し、表面のスキン層でスピーカ用振動板としての剛性の向上を図り、スピーカ用振動板内部の発泡による気泡をバラツキの少ない、しかも微小な気泡とすることで分割共振の抑制を可能とするスピーカ用振動板が得られたものと推定される。
【００３３】
なお、延伸合成樹脂シートは結晶性が高くなり過ぎて炭酸ガスが浸透し難く、加えて強度面においても縦方向と横方向に強度差を生じるので、成形後の振動板の変形が生じやすく、シート成形が困難である。
【００３４】
また、剛性と耐熱性を向上させるには、例えばマイカ、タルク、シリカ、ガラス繊維の短繊維等の無機物の充填剤を配合すると良い。その配合量は全体の約２０％とすることにより剛性は１５〜２０％、耐熱性（熱変形）も約２０％向上する。
【００３５】
しかしながら、上記無機物の充填剤を２０％超えて配合すると、合成樹脂シートが脆弱になる傾向があるので、添加物の含有率は１０％〜１５％とすることが望ましい。
【００３６】
発泡を円滑に行うためにタルク等の結晶化剤を配合することが好ましい。また、その他本発明の主旨を損なわない範囲で紫外線吸収剤、難燃剤を配合することも可能である。
【００３７】
なお、これらの合成樹脂をそれぞれ２種類以上混合することにより、スピーカ用振動板としての音質の設計を自由に行うことも可能となる。
【００３８】
また、前述の実施の形態においては、結晶性熱可塑性合成樹脂シートを素材とし、これを振動板形状に形成後、発泡させていたが結晶性熱可塑性合成樹脂を射出成形等の成形でシート状態を介さずに直接振動板形状とし、前述のように高圧のガスをこのスピーカ用振動板内に浸透させ、次いで圧力を解放した後、このスピーカ用振動板をこのスピーカ用振動板に用いられている合成樹脂の軟化温度以上、溶融温度下の温度に加熱して発泡させることにより前述の実施の形態と同様のスピーカ用振動板を製作することも可能である。
【００３９】
このような合成樹脂成形により直接スピーカ用振動板の形状を成形したものにおいては、合成樹脂シートを所定の形状に成形（曲げ加工等）することがないのでより薄型化を図れるため、スピーカ用振動板の軽量化に寄与することができるものである。
【００４０】
なお、前述のスピーカ用振動板の製造方法はスピーカ用振動板形状を形成後、ガス浸透、発泡を経てスピーカ用振動板を形成するものであるが、合成樹脂シートを用いる場合にあっては、合成樹脂シートの状態のままでガス浸透させ、発泡させて発泡済み合成樹脂シートを形成後、曲げ・打ち抜きなどの成形加工によりスピーカ用振動板を作製することも可能であり、ガス浸透・発泡工程が合成樹脂シートの状態で行えて、生産性の点で有利であると考えられるが、発泡済み合成樹脂シートをスピーカ用振動板に成形加工するものであるので、スピーカ用振動板内部の気泡の破壊、加工によってスピーカ用振動板に残留する応力・歪みによって前述のスピーカを作製した場合には、従来のものよりは優れるものの、この実施形態のものの方が歪み（２次高調波）特性が優れていることが確認された。
【００４１】
従って、従来技術のスピーカと比較して要求される音響特性、コスト等から適宜選択する必要がある。
【００４２】
【発明の効果】
以上の実施形態に基づく説明から明らかなように、本発明のスピーカ用振動板の製造方法は、結晶性熱可塑性合成樹脂を直接成形するか、または結晶性熱可塑熱性合成樹脂の未延伸合成樹脂シートを振動板形状に加工したものに非反応ガスを加圧下で浸透させて、発泡させることにより表面にスキン層を有する超微細発泡による発泡体として得られたスピーカ用振動板は、スピーカ用振動板形状を形成後発泡させるものであるので、加工時に発泡体を圧縮することはなく、発泡により低密度化したスピーカ用振動板であっても機械的強度が厚みによって確保され、軽量、高剛性に優れたスピーカ用振動板の提供を可能とするスピーカ用振動板の製造方法を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のスピ−カ用振動板の周波数音圧特性を示す特性曲線図、
【図２】従来のスピーカの側断面図である。
【符号の説明】
１  下部プレート
２  マグネット
３  上部プレート
４  磁気回路
５  フレーム
６  エッジ
７  スピーカ用振動板
８  ボイスコイル
９  ダンパ
【図１】
0004024513.tif 000004
【図２】
0004024513.tif 000005