专利名称：扬声器用振动板的制作方法
技术领域：
本发明涉及扬声器用振动板的结构，所述扬声器用振动板为在扬声器中具有发射音波功能的部件。
背景技术：
以往，如公知，扬声器的主要部分包括电气机械变换器和振动板，所述电气机械转换器将电气信号能量转换为机械的振动能量；所述振动板被由该电气机械转换器输出的机械振动能量驱动而振动，发射音响能量。图1是这种一般的扬声器的振动板的结构和周边部件的示意图，音圈3安装于振动板1的中心，振动板1的外周是具有柔软性的边缘2，此外，振动板的中心部通过具有相同柔软性的挡板4而得到保持，以使中心部在各个框架(省略图示)的内侧可以自由地振动。接着，将音圈3插入磁气回路(同样地，省略图示)的磁场中，通过将信号电流输入该音圈3来驱动振动板1的中心部，进行振动，发射音波。
专利文献1特开平5-328487号公报专利文献2特开平6-165288号公报专利文献3特开平8-47084号公报此时，若在所有频率中振动板1的外周部和中心部以相同的位相振动，则在通常的音频区域中，再生音的音压频率特性平坦而可得到良好的音质；但是现实中由于振动板本身也具有柔软性，所以若增大驱动的频率，则外周部附近的位相相对于中心部有所延迟，在特定的频率处，中心部和外周部以逆位相振动，发射的音波抵消，在频率特性上产生谷(デイツプ)，此外，在一定的频率处，外周部附近或振动板面的固有部分强烈地共振而产生峰，从而再生音的音质变差。特别地，这种振动板1分开产生共振的现象一般地为振动板材料的非对称弯曲振动，大都导致高次谐波失真，振动板的形状和材料与这种分割振动相关，特别地，已知作为代表性物性值的密度和杨氏系数以及tanδ(即材料的机械内部损失)对频率特性和失真的水平有极大的影响，也逐渐基本清楚这些物性值所定向的方向，对于现实的材料，为了实现技术的要求，使频率特性平坦而得到良好的再生音质，要求在设计扬声器时对振动板材料的开发花费大量的努力。
发明内容
因此本发明为了从振动板材料方面解决上述问题，对具有提供形状所需的良好加工性的合成树脂以及具有优异物性值的木材等纤维素类材料进行研究，其目的在于，开发适用于扬声器用振动板的混合材料，该混合材料由合成树脂和纤维素类粉末材料所制备，从而廉价地提供音响性能优异且生产性优异的扬声器用振动板。
为了达到上述目的，本发明的扬声器用振动板的结构是通过使非氯类合成树脂和粒度分布为5μm～500μm的纤维素类粉末的混合材料成型而构成的。
对于本发明的扬声器用振动板，纤维素类粉末由于酯化表面处理的作用而增大了对合成树脂分子的亲和力，因而纤维素类粉末可以以较大的比率进行混合，从而显示出适于振动板材料的密度、杨氏系数以及较大的tanδ。上述各种物性值是振动板所优选的值时，将该扬声器用振动板用于扬声器而进行驱动时，与再生音质极其相关的振动板的分割共振区域的峰谷的起伏较小，频率特性接近平坦且失真水平低，由比较试听试验的结果可知，具有得到优异音色的再生音的特征。进一步，由于振动板材料的杨氏系数和tanδ各自的温度特性良好，所以对于环境温度的变化，音色稳定，具有再生音质不根据季节的变化而变化的效果。
此外，制造领域中，由于纤维素类粉末和合成树脂分子间的亲和力增大，使得混合材料的流动性极好，可以使用在注射成型或挤出成型中常用的泛用树脂用成型机，所以不用将额外的费用用于设备投资，不仅如此，由于成型条件与通常相同，因而在生产方面也不存在困难。此外，即使混合比率大也仍可保持流动性，因而生产效率不会降低。而且，进一步，由于模具或成型机的料箱(シリンダ一，cylinder)和螺杆的损耗少，所以与使用其他的无机质类填充材料时相比，具有可以降低设备的保修费用的效果。
进一步，对于本发明的制品，构成振动板的混合材料可以进行再利用，由于使用非氯类合成树脂，所以废弃时可以被烧掉，此外，由于有害气体或残留灰分的产生少，以至具有对环境负荷小的有用效果。
图1是第一实施例的扬声器用振动板的立体图。
图2是使用了第1实施例的振动板的试制扬声器的音压水平频率特性图和高次谐波水平频率特性图。
图3是使用改变了振动板材料的比较例振动板的试制扬声器的音压水平频率特性图和高次谐波水平频率特性图。
图4是说明第1实施例振动板、比较例振动板和参考例振动板中各振动板材料的杨氏系数随温度变化的温度特性图。
图5是说明第1实施例振动板、比较例振动板和参考例振动板中各振动板材料的tanδ随温度变化的温度特性图。
符号的说明1 振动板2 边缘3 音圈4 挡板具体实施方式
为了解决上述问题，本发明的扬声器用振动板(下文，为了说明的方便，将振动板的主体部分简称为振动板1)，是通过使非氯类合成树脂和粒度分布为5μm～500μm(更优选为10μm～400μm)的纤维素类粉末的混合材料进行成型而制造的。非氯类合成树脂可以是热固性合成树脂或热塑性合成树脂的任意一种，作为非氯类合成树脂，一般例如为聚烯烃类、聚苯乙烯类、聚酯类等合成树脂，其中聚丙烯树脂从机械物性、加工容易性、废弃后的防止环境污染等方面来看特别优选。作为纤维素类粉末，使用木粉、纸细片、纸浆粉末、棉绒粉、竹粉、洋麻、黄麻、蔗渣等纤维质材料的粉末。可根据需要对纤维素类粉末进行表面处理，该处理的目的在于，使这些纤维素类的纤维质材料表面与合成树脂进行化学键合，提高亲和力。相对于混合材料，纤维素类粉末和合成树脂的混合比率中，纤维素类粉末占30重量％～70重量％是适当的，更优选占40重量％～60重量％。纤维素类粉末的混合比率过大，则出现脆弱性，在用途方面上是不适当的。
根据需要对纤维素类粉末所实施的表面处理例如可通过用马来酸酐等多元酸酐将纤维素类粉末物质酯化是有效的。通过将该酯化纤维素类粉末物质与合成树脂以及微量的过氧化苯甲酰等有机过氧化物进行混合来增大纤维素类粉末与合成树脂的亲和力，不仅有助于使纤维素类粉末的混合比率增大，而且具有如下特征混合两种材料时，即使大量地混入纤维素类粉末也不降低流动性，因而其制造容易且成型性良好。此外，若增大纤维素类粉末和合成树脂的亲和力，则不仅能够增大混合比率，而且即使混合的合成树脂是聚烯烃类合成树脂，在进行制品的涂装或粘着制品时，仅通过进行简单机械研磨的表面处理就可以直接进行涂装或粘着。与通常的情况同样地，若进行等离子体照射处理或进行底层涂布等表面处理，则不言而喻地，将进一步提高其粘着力或涂装膜的稳定度。
与纤维素类粉末进行混合的非氯类合成树脂可以是热塑性合成树脂，也可以是热固性合成树脂。但是考虑到成型的容易性、材料的基本物性、材料再利用、废材处理、材料价格等，优选聚烯烃类合成树脂、特别是聚丙烯树脂。可以利用注射成型来进行成型，也可以利用挤压成型来进行成型。这些成型方法中，可以使用通用树脂用成型机。混合材料的适宜成型温度为160℃～200℃。此外，通过使用例如日本扁柏(hinoki)的木粉作为所混合的纤维素类粉末，将成型温度控制在上述范围内，可以使制品持续地保持木材的芳香。此时，不言而喻地，所使用的纤维素类粉末可以用合成香料增强香味或调制香味。
对于上述本发明的扬声器用振动板，通过对所混合的纤维素类粉末的表面处理作用，可以增大对合成树脂分子的亲和力，因而相对于合成树脂，所述纤维素类粉末可以以较大的比率进行混合。此外，纤维素类粉末的比率大则振动板1的刚性高，进一步，在诸如振动板1分割振动等伴随有振动板1的弯曲变形的情况下，纤维素类粉末本身的tanδ(机械内部损失)与所混合的合成树脂的tanδ有效地相作用，作为整体，显示出较大的tanδ值。由于上述振动板1的杨氏系数高、tanδ增大，因而驱动扬声器时，振动板1不易发生分割共振，不仅频率特性良好，而且由振动板1的弯曲变形(该弯曲变形是由分割共振所引起的)所致的非直线失真或过度失真的水平降低，具有防止再生音质变差的作用。
此外，由于增大了上述纤维素类粉末与合成树脂分子的亲和力，因而混合材料的流动性极好，可以成型为厚度为0.1mm～0.5mm的振动板。利用注射成型作为成型方法时，由于可以使用通常的通用树脂用成型机，因而不用花费额外的费用用于设备投资，而且由于成型条件也与通常相同，因而在生产方面也不存在困难。此外，由于即使增大混合比率，仍可保持流动性，因而生产效率不降低；进一步，由于模具或成型机的料箱和螺杆的损耗少，所以与使用其他的无机质类填充材料时相比，可以降低设备保修费用的成本。
对于本发明的振动板1，可以再利用构成振动板的混合材料，由于使用非氯类合成树脂，废弃时可以被烧掉，此外，由于有害气体或残留灰分的产生少，具有对环境污染的负荷小的有用的效果。
实施例图1的立体图说明第1实施例的扬声器用振动板的外观。该第1实施例的振动板1是外形大致为圆锥形、母线为曲线的锥形振动板。用其他部件的边缘2(通常称为自由边缘)将外周保持在框架(图中为显示)内侧。中心部安装有音圈3，该音圈3与其安装部同样地通过挡板4安装在框架的内侧。
第1实施例的扬声器用振动板1的构成如下1)使用聚丙烯树脂作为非氯类合成树脂；2)使用木粉作为纤维素类粉末，所述木粉是用10重量份的马来酸酐对100重量份的平均粒度为200μm的木粉进行了酯化处理的木粉；3)使用过氧化苯甲酰作为有机过氧化物，将49.5重量％的上述聚丙烯树脂和50重量％的处理后的木粉以及0.5重量％的过氧化苯甲酰进行混合，制造成型用混合材料；接着，4)在设定树脂温度为190℃下使该混合材料成型，得到图1所示的第1实施例的扬声器振动板1。第1实施例的大小如下直径D为100mm，外周缘附近的厚度为200μm，中心部附近的厚度同样为200μm，中心部的音圈安装孔的直径d为20mm。此外，振动板1的密度为1.10gr/.c.c。
在该第1实施例的振动板1的外周部粘贴由较薄的发泡聚氨酯树脂片形成的边缘2，试制扬声器(口径为12cm)，测定输出音压水平和第2次谐波水平以及第3次谐波水平的频率特性。结果如图2所示。在该图2中，特性(a)为基本波水平，特性(b)为第2次谐波水平，此外，特性(c)为第3次谐波水平。为了进行比较，图3中形状大小都基本相同，使用由在聚丙烯树脂中混入30％云母的材料制成的比较例振动板来试制扬声器，分别对该扬声器的输出音压水平和第2次谐波水平以及第3次谐波水平的频率特性进行说明。在该图3中，特性(a)为基本波水平，特性(b)为第2次谐波水平，此外特性(c)为第3次谐波水平。
图4中说明振动板材料的杨氏系数的温度特性，此外，图5说明tanδ的温度特性。图4和图5中，特性(a)为第1实施例的振动板材料的温度特性图；特性(b)为参考例振动板材料的温度特性图，所述参考例振动板材料在本发明振动板的混合材料中为接近于权利要求的下限的混合比率的模型，该参考例振动板材料是通过混合65重量％的聚丙烯树脂与35重量％的处理后的木粉而得到的；特性(c)是比较例振动板材料的温度特性图，所述比较例振动板材料是由混有35％云母的聚丙烯树脂来制成的。考虑到实际使用的参考例状态，温度特性的测定范围分别为0℃～50℃。
通过对图2和图3所示的各种特性进行比较，结果可以看出，在对听觉影响最大的50Hz～5KHz的频率区域内，各扬声器的音压频率特性相差不大，对于第2次谐波水平，在峰频率(约60Hz)下，第1实施例振动板比比较例振动板约低7dB。此外，对于第3次谐波水平，同样地在峰频率(约40Hz)下，第1实施例振动板比比较例振动板约低3dB。高次谐波的水平低意味着听再生音时的混浊感觉少，得到清楚良好的再生音乐。利用30个听取者对实施例振动板和比较例振动板进行试听实验，结果30人中有23人评价第1实施例振动板优异，2人评价比较例振动板优异，5人判断实施例振动板和比较例振动板具有同等效果。对于第1实施例振动板的高次谐波水平低于比较例振动板低的理由，认为是由于振动板材料的物性值有差异而引起的，而并非是由于振动板本身的弯曲振动的水平低而引起的。此外，由图4和图5所示的杨氏系数和tanδ的温度特性图可知，对于第1实施例的扬声器用振动板，即使温度变化，其物性值变化也很少，因而即使大气温度升高或降低，振动板的刚性和共振抑制作用的变动也很小，因此，该第1实施例的扬声器用振动板的再生音质具有基本不随季节变化而变化的特征。
上文对认为能代表本发明的实施例进行说明，但是本发明不但不仅限于这些实施例的结构，在具有本发明所述的构成要素、并且能达到本发明的目的、具有所述效果的范围内，可以通过适当地变更使用在材质方面等价的材料、改变含有模具加热单元的成型单元等来实施本发明。
权利要求
1.一种扬声器用振动板，其是由非氯类合成树脂和粒度分布为5μm～500μm的纤维素类粉末的混合材料制成的。
2.如权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，在所述混合材料中，纤维素类粉末的混合比率为30重量％～70重量％。
3.如权利要求1所述的扬声器用振动板，其中，所述混合材料中的非氯类合成树脂为聚烯烃类合成树脂、聚酯类树脂或聚苯乙烯类合成树脂。
4.如权利要求1或2所述的扬声器用振动板，其中，所述纤维素类粉末是进行了表面处理的纤维素类粉末，所述表面处理用于提供对非氯类合成树脂的亲和力。
5.如权利要求1～3任意一项所述的扬声器用振动板，其中，所述混合材料以着色材料进行了着色。
6.如权利要求1、2、4任意一项所述的扬声器用振动板，其中，所述纤维素类粉末是具有固有芳香的物质，成型时在160℃～200℃的温度范围进行成型。
7.如权利要求1～6任意一项所述的扬声器用振动板，其中，对纤维素类粉末所进行的用于提供对非氯类合成树脂的亲和力的表面处理是利用多元酸酐进行的酯化处理。
8.如权利要求7所述的扬声器用振动板，其是由所述非氯类合成树脂、所述纤维素类粉末和有机过氧化物的混合材料制成的。
全文摘要
本发明提供扬声器用振动板，所述扬声器用振动板价廉、小型、且音响性能优异，该扬声器用振动板是利用将粒度分布为5μm～500μm的纤维素混入非氯类树脂的混合材料而制成的，混合材料中纤维素的比率为 30重量％～70重量％，并且其中的纤维素粉末被实施了酯化等表面处理以获得对非氯类树脂的亲和力。
文档编号H04R7/02GK1887026SQ20048003474
公开日2006年12月27日 申请日期2004年8月19日 优先权日2004年8月19日
发明者石田博幸, 高桥健, 铃木隆司, 大森达哉, 溝根信也, 村上幸一, 岸上洁 申请人:欧积股份有限公司, 松下电器产业株式会社