JP5035072B2 - スピーカ用フレーム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

Description

本発明はスピーカ用フレーム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に関するものである。

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ため、あるいは共振しにくいために、高剛性、制振効果、高内部損失が求められており、従来では主に鉄板、アルミダイキャスト、樹脂が使用されてきた。

しかし、鉄板は磁気漏洩が大きく外観的にも高級感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。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。特に、樹脂フレームの場合は形状の自由度が大きく、最近、要求されている軽量化にも適している。

なお、この出願の発明に関連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２００２−３０５７８３号公報

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。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使用されているが、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。しかし、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。また、ベース樹脂材料が石油由来の材料であり、二酸化炭素排出量が多く、環境負荷が大きい。

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、少なくとも植物原料のポリ乳酸樹脂と竹材料とを混入した材料を射出成形してなるスピーカ用フレームにおいて、前記竹材料の混入比率は５重量％以上、７０重量％以下とし、かつ前記竹材料には少なくとも６００℃以上の温度で炭化させた竹材料を含む構成としている。

この構成により従来のＰＰ樹脂より剛性を上げることができ、また、植物原料であるため燃焼廃棄時に発生する二酸化炭素も植物原料がもともと保持していた二酸化炭素であることから、見かけの二酸化炭素排出量は石油由来樹脂よりも低減している。従って、地球環境に優しい材料とすることができる。

また、竹材料を使用することで軽量となり、十分な剛性を保ちつつ、内部損失が大きくなる。従って、フレームの共振が低減され、スピーカの音圧周波数特性が平坦になり、かつ歪みが低減される。

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、本発明の請求項１から請求項１０に記載の発明について説明する。

図１は、本発明の一実施形態のフレームの断面図を示したものである。

フレーム１は少なくとも植物原料のポリ乳酸樹脂１Ａと竹繊維１Ｂを混入した材料を射出成形して構成している。

ここで、竹繊維は樹脂単体より剛性向上の機能を果たし、また植物繊維であるために環境負荷が小さい。

ここでいう竹は、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。

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靱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靱性が向上する。

竹齢については、老いて朽ちる状態を除けば、前述のように、竹齢が大きい方がより好ましい。

このときの竹繊維の繊維長は０．５ｍｍから３ｍｍが望ましい。これは竹繊維の繊維長が３ｍｍより長いと成形品の外観に竹繊維が現れ高品質な外観にすることが困難となる。

一方、竹繊維の繊維長が０．５ｍｍより短くなると剛性が低くなり、竹繊維での補強効果が損なわれる。

また、繊維径が１０μｍ以下である竹繊維をさらに含むことで、繊維の絡み合いが向上し、さらに剛性が向上する。

また、竹粉を使用すると同じ竹含有量でも竹粉を含む方が流動性が向上し、成形性が改善される。

また、炭化させた竹材料を含むことでさらに弾性率が向上し、高剛性化が可能となる。炭化させた竹材料である竹炭は着色材の役割も果たし、高品位な外観も可能となる。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起こしかねない。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、６００℃以上の温度で焼成する工程をいう。

ここでの竹繊維の混入比率である含有量は５重量％以上、７０重量％以下が望ましい。これは５重量％より少ないと竹繊維による剛性向上の効果が小さい。一方、７０重量％より多くなると流動性が低下し、射出成形が困難となるため、形状の自由度が小さくなる。なお、竹繊維の含有量が５０重量％を越える場合には、竹粉と竹炭のいずれか、あるいは両方を使用して竹繊維の含有量を７０重量％以下にするのが望ましい。これは、繊維長が０．５ｍｍから３ｍｍの竹繊維だけでは、５０重量％以上を均一に樹脂に分散するのが困難であるということと、流動性が極端に低下するために、竹粉や竹炭を併用し、竹成分を増やすことでより高剛性化が可能となるためである。また、石油由来樹脂を使用しても良い。このとき、植物原料のポリ乳酸樹脂は少なくとも２５重量％以上を含んでいれば高剛性で環境負荷の小さい樹脂とすることができる。

このときの石油由来樹脂はポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリルニトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ）のいずれかで良い。ポリプロピレンを使用すると流動性が向上し、射出成形が容易となり、形状の自由度が大きくなる。また、ポリプロピレンは比重が小さいため、スピーカ用フレームの軽量化の役割も果たす。一方、ポリカーボネートあるいはＡＢＳあるいは両方を含んでいると耐衝撃が向上し、スピーカ用フレームの信頼性が向上する。特に、ポリカーボネートは耐衝撃性が向上するのに加え、耐熱性も向上する。一方、ＡＢＳは材料の比重をあまり上げず、軽量を極力維持しながら、耐衝撃性を向上させるのに望ましい。

強化材をさらに含んでも良く、強化材にはマイカ、二酸化チタン、タルクが好ましい。これらの強化材は弾性率を向上させるだけでなく、ポリ乳酸の結晶化を促進する効用もあり、より高剛性で信頼性の高いスピーカ用フレームが可能となる。特に、ポリ乳酸の結晶化促進にはマイカやタルクが望ましく、弾性率をより向上させたい場合は、強化材にはマイカを使用するのが望ましい。また、内部損失をより向上させたい場合はタルクが望ましい。また、弾性率だけでなく、色調も高品位な外観にする場合は二酸化チタンを使用すれば良い。

以下に本発明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）
植物原料のポリ乳酸樹脂の含有量が７０重量％、竹繊維の含有量が３０重量％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、厚さ０．３ｍｍのプレートを成形した。

（比較例１）
植物原料のポリ乳酸樹脂のみで実施例１と同様に厚さ０．３ｍｍのプレートを得た。

（比較例２）
ポリプロピレンの含有量が６０重量％、マイカの含有量が１０重量％、ガラス繊維３０重量％の組成で実施例１と同様に厚さ０．３ｍｍのプレートを得た。

＜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、音速を測定した。

また、材料組成から植物原料のポリ乳酸と竹繊維が含有する量を植物度で表すことができ、この植物度が大きいほど環境負荷が小さい材料であり、スピーカ用フレーム材料の物性以外に環境性能も評価した。

これらの測定結果を（表１）に示す。

当該表から明らかなように本発明によるフレーム材料は従来の強化材入りポリプロピレン樹脂フレームと比較して高弾性率であり、音速も向上している。また、植物度も大きく、環境に優しい高性能なスピーカ用フレームであることがわかる。

以上のように本発明は、少なくとも植物原料のポリ乳酸樹脂と竹繊維を含む構成により軽量・高弾性率で環境に優しいスピーカ用フレーム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、本発明の請求項１１に記載の発明について説明する。

図２は、本発明の一実施形態のスピーカ１０の断面図を示したものである。

図２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に請求項１から請求項１０記載のいずれか１つのフレーム１を結合している。このフレーム１の周縁部に、振動板７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７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１０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。

この構成により、実施の形態１において説明したように、高弾性率を有したスピーカ用フレームを使用することで高音質で環境に優しい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１２記載の発明について説明する。

図３は、本発明の一実施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３１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。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む。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。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。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の本体部である。すなわちスピーカ３１は、ミニコンポシステム４４の本体部に装着されている。またスピーカ３１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。この構成により、従来では実現できなかった環境に優しい電子機器の実現と良好な特性づくり、音づくり、デザインを可能としたミニコンポシステム４４が得られる。

なおスピーカ３１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、これに限定されない。持運び可能なポータブル用のオーディオ機器やその充電用システム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１３に記載の発明について説明する。

図４は、本発明の一実施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。

図４に示すように、本発明のスピーカ３１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。

この構成とすることにより、スピーカ３１の特長を活かした良好な特性づくり、音づくり、デザインを図ることで、このスピーカ３１を搭載した自動車等の装置の音響性能の向上と環境に優しい装置を実現させることができる。

本発明にかかるスピーカ用フレームおよびスピーカは、環境に優しく、良好な特性づくり、音づくり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フレームの断面図 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

符号の説明

１ フレーム
１Ａ 植物原料のポリ乳酸樹脂
１Ｂ 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 振動板
８ ボイスコイル
９ エッジ
３１ スピーカ
４１ エンクロージャー
４２ アンプ
４３ 操作部
４４ ミニコンポシステム
５０ 自動車

Claims (11)

1. 少なくとも植物原料のポリ乳酸樹脂と竹材料とを混入した材料を射出成形してなるスピーカ用フレームにおいて、前記竹材料の混入比率は５重量％以上、７０重量％以下とし、かつ前記竹材料には少なくとも６００℃以上の温度で炭化させた竹材料を含むスピーカ用フレーム。
2. 前記竹材料には、繊維長が０．５ｍｍから３ｍｍの竹繊維を含む請求項１記載のスピーカ用フレーム。
3. 前記竹材料には、繊維径が１０μｍ以下の竹繊維を含む請求項１記載のスピーカ用フレーム。
4. 前記竹材料には、竹粉を含む請求項１記載のスピーカ用フレーム。
5. 石油由来樹脂をさらに含む請求項１記載のスピーカ用フレーム。
6. 前記石油由来樹脂はポリプロピレン、ポリカーボネート、アクリルニトリルブタジエンスチレンのいずれかとした請求項５記載のスピーカ用フレーム。
7. 強化材をさらに含む請求項１記載のスピーカ用フレーム。
8. 前記強化材はマイカ、二酸化チタン、タルクのいずれかとした請求項７記載のスピーカ用フレーム。
9. 磁気回路と前記磁気回路に結合された、少なくとも植物原料のポリ乳酸樹脂と竹材料を混入した材料を射出成形して形成するスピーカ用フレームと、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において、前記スピーカ用フレームは、前記竹材料の混入比率が５重量％以上、７０重量％以下であり、かつ前記竹材料には少なくとも６００℃以上の温度で炭化させた竹材料を含むスピーカ。
10. 請求項９記載のスピーカと、少なくともこのスピーカへの入力信号の増幅回路とを備えた電子機器。
11. 請求項９記載のスピーカを移動手段に搭載した装置。

Images