JP2009089302A - スピーカ用振動板およびこれを用いたスピーカならびにこのスピーカを用いた電子機器および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は音響機器に使用されるスピーカ用振動板、スピーカ、電子機器および装置に関するものであり、環境負荷の少ない高音質なスピーカ用振動板を提供することを目的とするものである。
【解決手段】そしてこの目的を達成するために本発明は、植物原料の樹脂と、天然鉱物と植物繊維とからスピーカ用振動板を構成することにより、耐熱性や強度が高く、外観に優れ、環境負荷の少ない高音質なスピーカ用振動板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

Description

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振動板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。

従来の技術を図６により説明する。

図６は、従来の射出成形による樹脂製のスピーカ用振動板の断面図である。

図６に示すように、スピーカ用振動板３１はポリプロピレン等の樹脂を使用して、あらかじめ形状設定された金型に、樹脂ペレットを熱溶解させて射出成形して得ていた。

これらの射出成形による樹脂材料の種類としては、ポリプロピレン等の単一材料が一般的によく使用されている。

このほか、振動板としての物性値の調整、すなわちスピーカとしての特性や音質の調整を目的として、種類の異なる樹脂を使用したブレンドタイプのものも存在していた。

さらに、これら樹脂では調整が難しい物性値の調整については、マイカ等の強化材を混入して物性値の調整、スピーカとしての特性や音質の調整を実施していた。

しかし、これらはベースの樹脂であるポリプロピレンが石油由来であるために、環境負荷が大きかった。

そのため、近年、脱石油化学の動きの中で植物由来であるポリ乳酸を樹脂として使用する検討が盛んに実施されている。

なお、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。
特開２００５−２６０５４６号公報

従来のポリ乳酸を使用したスピーカ用振動板においては、耐熱性不足により高信頼性が実現できず、また強度不足や弾性率が低いという点から音質面でも課題を残していた。

本発明は前記課題を解決し、環境負荷の少ない高音質なスピーカ用振動板を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明は、植物原料の樹脂と、天然鉱物と植物繊維とからスピーカ用振動板を構成している。

この構成により、天然鉱物と植物繊維がポリ乳酸の結晶化を促進させ、課題である耐熱性を向上させる効果がある。また結晶化促進だけでなく共に弾性率を向上させるためにスピーカ振動板の音速が高くなる。また、植物繊維は内部損失を向上させる効果もある。

そのため、高音質で環境負荷の小さいスピーカ用振動板となる。

以上のように本発明は、植物原料の樹脂と、天然鉱物と植物繊維とからスピーカ用振動板を構成している。

この構成により、ポリ乳酸の課題である結晶化の促進により耐熱性を向上させることが可能となる。

また、天然鉱物と植物繊維は共に弾性率を向上させる効果があり、また植物繊維は内部損失も向上させる効果があるので歪や共振を抑制することができる。

よって、植物原料の樹脂と、天然鉱物と植物繊維とから構成されるスピーカ用振動板は、従来の樹脂振動板より環境負荷が小さい高音質なスピーカ用振動板とすることができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

（実施の形態１）
以下、実施の形態１を用いて、本発明の特に請求項１から請求項１１に記載の発明について説明する。

図１は、本発明の一実施の形態の振動板の断面図を示したもの、図２は、本発明の一実施の形態の振動板の平面図を示したものである。

図１および図２に示すように、振動板１は、植物原料の樹脂をベース樹脂とし、樹脂の選定には曲げ弾性率の高いポリ乳酸１Ａが好ましい。このポリ乳酸１Ａに天然鉱物と植物繊維が均一に分散されている。ここで、好ましくは天然鉱物にマイカ１Ｂを、植物繊維に竹繊維１Ｃを選定するのが良い。振動板１はこのポリ乳酸１Ａにマイカ１Ｂと竹繊維１Ｃが均一に分散された材料を射出成形して構成している。

この構成により、マイカ１Ｂと竹繊維１Ｃがポリ乳酸１Ａの結晶化を促進させ、射出成形サイクルを短縮でき、しかも課題であった耐熱性が向上する。また、竹繊維１Ｃは硬くて、しなやかさを兼ね備えているので弾性率を向上させる効果と内部損失を向上させる効果がある。

これにより、高弾性率・高内部損失を有するスピーカ用振動板となり、これを使用したスピーカはより高音質となる。

しかも竹は脱臭効果も大きく植物繊維特有の臭いもないため、車載用スピーカや室内オーディオにおいて広範囲に使用することができる。

また、竹繊維は音質向上のために物性を調整する効果だけでなく、植物度が大きくなり、環境負荷を低減しながら、音質向上を図ることができる。ここで言う植物度とは植物原料からなる材料の重量％を示し、スピーカ用振動板に含まれる植物原料の樹脂と植物繊維のトータルの重量％のことである。植物度が大きくなると環境負荷が少なくなる理由としては、振動板の焼却廃棄時に発生する二酸化炭素は、石油原料の場合は新たに二酸化炭素を発生させることを意味するが、植物は光合成により二酸化炭素を吸収するため、焼却廃棄時に発生する二酸化炭素の一部は植物がもともと保持していた二酸化炭素も含まれるために、正味の二酸化炭素の排出量を低減することが可能となるためである。

よって、ポリ乳酸とマイカと竹繊維で構成されるスピーカ用振動板は環境に優しく、より良好な音質を実現できる。

また、混入する竹繊維の繊維長は０．２ｍｍ以上で、かつ５ｍｍ以下が望ましい。竹繊維の繊維長が０．２ｍｍより短い場合は、竹繊維の効果を効率よく出すことができなくなり高弾性率が期待できない。また、竹繊維の繊維長が５ｍｍより長くなると、振動板を薄肉にした際に外観を損なうことになる。従って高性能で高品位なスピーカ用振動板を得るためには、竹繊維の繊維長は０．２ｍｍ以上で、かつ５ｍｍ以下を選定するのが好ましい。

また、混入する竹繊維の量は５重量％以上で、かつ５５重量％以下が望ましいが、より望ましくは１０重量％以上、３０重量％以下である。

竹繊維が５重量％以下であると竹繊維の効果が顕著に現れず、５５重量％以上になると樹脂中への竹繊維の均一分散が困難となる。

特に、３０重量％以上の竹繊維を含むと、樹脂の流動性が低いことから射出成形で面厚が０．３ｍｍ以下の振動板を得ることが困難になる。

また、竹繊維は平均繊維径が１０μｍ以下のミクロフィブリル状態まで微細化された竹繊維をさらに含むことがより好ましい。

ミクロフィブリル状態まで微細化された竹繊維が存在することにより、竹繊維の絡み合いが強くなるため強度が向上する。そのため弾性率も向上し、より高音質が実現可能となる。

また、一般に繊維は繊維長Ｌと繊維径Ｄの比であるアスペクト比（Ｌ／Ｄ）が大きい方が高弾性であり、ミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維はアスペクト比が大きいため高弾性率が望める。

その上、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、繊維間の結合が強固になるという効果もあり、これらが相乗して高弾性率となる。

また、竹繊維を多くして、より自然で明るい音色にしたい場合は、竹繊維の一部またはすべてに竹粉を使用してもよい。前述で述べた竹繊維の含有量が３０重量％を超えると成形が困難になる欠点も竹粉を活用することで軽減され、粉末状でない竹繊維と竹粉のトータルの含有量が５５重量％以下の場合は容易に射出成形が可能である。

しかも、材料の植物度が大きくなるために、より環境負荷の小さいスピーカ用振動板を得ることができる。ここで言う植物度とはトウモロコシなどから製造される植物原料樹脂と竹繊維などの植物繊維の総重量を指し、いかに石油由来材料を使用せずに温室効果ガスである二酸化炭素の排出量を低減できるかの一つの目安となる。

また、炭化素材をさらに加えることで弾性率をさらに向上させることができ、特に竹炭を使用すると植物度を下げることなく、弾性率を上げることができる。

その上、竹炭は通常、黒系色のスピーカ用振動板で使用している炭素系の顔料の役割を果たし、音質を向上させる効果だけでなく、高品位な外観にすることが可能である。

ここで言う竹炭とは竹材をあらかじめ適度な大きさまでカットして約８００℃の高温で炭化してから、粉砕した粒状材料を指す。

また、従来の石油系の樹脂をさらに含んでもよい。特に石油系の樹脂にはポリプロピレンが好ましい。ポリプロピレンはそれ自体の内部損失が大きく、比重も小さいので、振動板重量を軽くして、内部損失を増大させることができる。

以下に本発明の下位クレームの一例を記載するが、この実施例が本発明の範囲を何ら限定するものではない。

（実施例１）
ポリ乳酸の含有量が２５重量％、マイカの含有量が１５重量％、竹繊維の含有量が１５重量％、ポリプロピレンの含有量が４５重量％の組成で溶融混練して樹脂ペレットを作製し、２００℃の成形温度で射出成形し、１６ｃｍ口径のスピーカ用振動板を得た。

（比較例１）
ポリ乳酸のみで実施例１と同様にスピーカ用振動板を得た。

（比較例２）
ポリプロピレンの含有量が８５重量％、マイカの含有量が１５重量％の組成で実施例１と同様にスピーカ用振動板を得た。

〈物性評価〉
上記振動板の比重を測定した。そして、その一部である３２ｍｍ×５ｍｍの大きさの試料を抽出して弾性率、内部損失、音速を測定した。これらの測定結果を下表に示す。

当該表から、実施例１のスピーカ用振動板は比較例１のスピーカ用振動板に比べて、音速も内部損失も向上していることが明らかである。

また、比較例２のスピーカ用振動板は従来の工業製品である石油由来樹脂のポリプロピレンに強化材としてマイカを１５重量％含んでいる振動板であるが、その比較例２と比べても音速と内部損失が向上している。

〈耐熱性評価〉
実施例１、比較例１、比較例２に対して温度１００℃の雰囲気中で、２４０時間恒温槽に放置し、耐熱性を評価した。

比較例１のみ振動板の外周が波打ち変形が確認されたが、実施例１、比較例２には変形がみられなかった。

以上のように本発明は、植物原料の樹脂と、天然鉱物と植物繊維とからスピーカ用振動板を構成することにより、従来のポリ乳酸の欠点である耐熱性不足や強度不足が改善できるとともに、音速と内部損失が向上する。また、音質向上だけでなく従来より植物度の高い材料で振動板を構成しているため、より環境負荷の少ない高音質なスピーカ用振動板を得ることができる。

（実施の形態２）
以下、実施の形態２を用いて、本発明の特に請求項１２に記載の発明について説明する。

図３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。

図３に示すように、着磁されたマグネット２を上部プレート３およびヨーク４により挟み込んで内磁型の磁気回路５を構成している。

この磁気回路５のヨーク４にフレーム７を結合している。このフレーム７の周縁部に、請求項１から請求項１１記載のいずれか一つの振動板１の外周をエッジ９を介して接着している。そして、この振動板１の中心部にボイスコイル８の一端を結合するとともに、反対の一端を上記磁気回路５の磁気ギャップ６にはまり込むように結合して構成している。

以上は、内磁型の磁気回路５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よい。

この構成により、実施の形態１において説明したように、環境負荷の少ない高音質なスピーカを実現することができる。

（実施の形態３）
以下、実施の形態３を用いて、本発明の特に請求項１３記載の発明について説明する。

図４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。

スピーカ１０はエンクロジャー１１に組込まれてスピーカシステム２１が構成されている。アンプ１２はスピーカシステム２１に入力する電気信号の増幅回路を含む。プレーヤ等の操作部１３はアンプ１２に入力されるソースを出力する。電子機器であるオーディオ用のミニコンポシステム１４は、このようにアンプ１２、操作部１３、スピーカシステム２１を有する。アンプ１２、操作部１３、エンクロジャー１１は、ミニコンポシステム１４の本体部である。すなわちスピーカ１０は、ミニコンポシステム１４の本体部に装着されている。またスピーカ１０のボイスコイル８は、本体部のアンプ１２から給電されて振動板１から音を発する。この構成により、従来では実現できなかった環境負荷が少なく、高音質で高品位を可能としたミニコンポシステム１４が得られる。

なおスピーカ１０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１４について説明したが、これに限定されない。持運び可能なポータブル用のオーディオ機器やゲーム機器等への応用も可能である。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。

（実施の形態４）
以下、実施の形態４を用いて、本発明の特に請求項１４に記載の発明について説明する。

図５は、本発明の一実施の形態の装置である自動車１５の断面図を示したものである。

図５に示すように、本発明のスピーカ１０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１５を構成したものである。

この構成とすることにより、スピーカ１０の特長を活かし、環境負荷を少なくしながら、高音質で優れたデザインを図ることが可能となり、このスピーカ１０を搭載した自動車等の装置の環境負荷も低減することができる。

本発明にかかるスピーカ用振動板、スピーカ、電子機器および装置は、環境負荷を低減し、高音質なスピーカ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。

本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の断面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカ用振動板の平面図 本発明の一実施の形態におけるスピーカの断面図 本発明の一実施の形態における電子機器の外観図 本発明の一実施の形態における装置の断面図 従来のスピーカの断面図

符号の説明

１ 振動板
１Ａ ポリ乳酸
１Ｂ マイカ
１Ｃ 竹繊維
２ マグネット
３ 上部プレート
４ ヨーク
５ 磁気回路
６ 磁気ギャップ
７ フレーム
８ ボイスコイル
９ エッジ
１０ スピーカ
１１ エンクロジャー
１２ アンプ
１３ 操作部
１４ ミニコンポシステム
１５ 自動車

Claims (16)

1. 植物原料の樹脂と、天然鉱物と植物繊維から構成されたスピーカ用振動板。
2. 植物原料の樹脂はポリ乳酸とした請求項１記載のスピーカ用振動板。
3. 天然鉱物はマイカ、タルクのどちらか一方、あるいはその両方とした請求項１記載のスピーカ用振動板。
4. 植物繊維は竹繊維とした請求項１記載のスピーカ用振動板。
5. 竹繊維の繊維長は０．２ｍｍ以上で、かつ５ｍｍ以下とした請求項４記載のスピーカ用振動板。
6. 竹繊維の含有量が５重量％以上で、かつ５５重量％以下とした請求項４記載のスピーカ用振動板。
7. 平均繊維径が１０μｍ以下であるミクロフィブリル状態まで微細にした竹繊維をさらに含む請求項４記載のスピーカ用振動板。
8. 竹繊維を竹粉とした請求項４記載のスピーカ用振動板。
9. 炭化素材をさらに含む請求項１記載のスピーカ用振動板。
10. 炭化素材は竹炭とした請求項９記載のスピーカ用振動板。
11. 石油原料の樹脂をさらに含む請求項１記載のスピーカ用振動板。
12. 石油原料の樹脂を熱可塑性樹脂とした請求項１１記載のスピーカ用振動板。
13. 熱可塑性樹脂をポリプロピレンとした請求項１２記載のスピーカ用振動板。
14. 磁気回路と前記磁気回路に結合されたフレームと、植物原料の樹脂と、天然鉱物と植物繊維から構成され、前記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。
15. 請求項１４記載のスピーカを備えた電子機器。
16. 請求項１４記載のスピーカを移動手段に備えた装置。

Images