专利名称：扬声器用振动膜及其制造方法、使用该振动膜的扬声器及使用该扬声器的设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用于各种音响设备或者图像设备中的扬声器用振动膜及其制造方法、使用该振动膜的扬声器。另外，还涉及使用该扬声器的立体声接收机或者电视接收机、汽车等设备。
背景技术：
图6是现有的利用注射成形而形成的树脂制的扬声器用振动膜的剖面图。振动膜16使用聚丙烯等的树脂，在预先设定形状的模具中热熔化树脂切片，从而利用注射成形来制作。作为使用于注射成形的树脂材料，通常使用聚丙烯等的单一材料。除此之外，以作为振动膜16的物理参数的调整即作为扬声器的特性或者音质的调整为目的，也有使用种类不同的树脂而形成的混合型的振动膜16。
进而，就仅以树脂材料而调整困难的物理参数而言，将云母等的增强材料混入于树脂材料中而调整，从而调整作为扬声器的特性或者音质。例如，在特开平2-228197号公报中公开了这样的振动膜。
最近，伴随着音响设备或者图像设备等的电子设备的飞跃的性能提高，市场也强烈地要求使用于这些电子设备中的扬声器的性能提高。因此为了提高扬声器的性能，占有决定音质的较大的比重的振动膜的高性能化是必不可少的。
但是，现有的振动膜利用通过抄纸而形成的制法、或者树脂的注射成形、或者通过冲压而形成的制法来制造。即、纸振动膜或者树脂振动膜是主流，一边发挥各自的特长一边对应于其用途而分开使用。
因为在纸振动膜中容易利用湿式混抄而混入芳香族聚酰胺纤维或者云母等，所以可以细致地设定物理参数，从而有作为扬声器的特性、音质的调整的自由度变大这一优点。但是，这样的振动膜具有耐湿性、耐水可靠性差等纸特有的缺点，又在其生产中必需存在非常多的所谓抄纸的工序。
另一方面，利用注射成形而得到的树脂振动膜，其耐湿性、耐水可靠性或者尺寸稳定性好，从而生产性也高。但是，为了物理性能调整，即使使用云母等的无机质填充物，也不能够确保统一的物理参数。因而，作为扬声器的特性、音质的调整范围非常狭小。
发明内容
本发明提供一种特性、音质的调整的自由度大，可以确保耐湿、耐水可靠性或者尺寸稳定性，外观也好，生产性也可以提高的扬声器。本发明的扬声器用振动膜包含有树脂、芳香族聚酰胺纤维、粘结树脂与芳香族聚酰胺纤维的有机硅化合物。利用该结构来保持作为芳香族聚酰胺纤维的特长的高弹性模量、高内部损耗，以此振动膜的物理参数设定的自由度变大，可以确保耐湿可靠性或者强度，从而可以得到外观好的振动膜。
图1A是本发明的实施方式的扬声器的振动膜的剖面图；图1B是如图1A所示的振动膜的概念放大剖面图；图2是如图1A所示的振动膜的俯视图；图3是本发明的实施方式的扬声器的剖面图；图4是本发明的实施方式的小型立体声组合音响系统的外观图；图5是本发明的实施方式的汽车的剖面图；图6是现有的扬声器用振动膜的剖面图。
符号说明1振动膜1A树脂1B芳香族聚酰胺纤维1C有机硅化合物
2磁铁3上部板4磁轭5磁路6磁隙7框架8音圈9边缘10扬声器11外壳12放大器13操作部14小型立体声组合音响系统15汽车16振动膜21扬声器系统51后支架52前面板53驱动部54方向盘55车体56前轮57后轮58座位具体实施方式
图1A是使用于本发明的实施方式的扬声器中的振动膜的剖面图，图1B是同概念放大剖面图。图2是同俯视图。振动膜1在树脂1A中混入芳香族聚酰胺纤维1B，进而注射成形利用有机硅化合物1C来牢固地粘结树脂1A与芳香族聚酰胺纤维1B而得到的材料从而构成。即，振动膜1包含有树脂1A、芳香族聚酰胺纤维1B、以及粘结树脂1A与芳香族聚酰胺纤维1B的有机硅化合物1C。
通过混入有机硅化合物1C，树脂1A与芳香族聚酰胺纤维1B的结合力就变大，从而两者的紧贴性提高。以此振动膜1中的能量损耗减少，更有效地活用芳香族聚酰胺纤维1B的特性，并且能够得到高强度高弹性模量的振动膜。特别是，因为若树脂1A与芳香族聚酰胺纤维1B利用有机硅化合物1C而复合化，则两者的紧贴性进一步提高，所以是优选的。
优选在树脂1A中使用结晶性或者非结晶性的烯烃树脂。成形性通过使用烯烃树脂而变得良好。另外，通过根据用途而分开使用结晶性的树脂材料与非结晶性的树脂材料，就可以满足作为树脂材料的最优的物理参数。
作为有机硅化合物1C可以利用所谓的氨基硅烷系耦合剂(couplingagent)、或者碳数为6以上的水解性长链烷基硅烷等。其中优选使用具有氨基的有机硅化合物。通过混入这样的有机硅化合物1C，树脂1A与芳香族聚酰胺纤维1B就更加牢固地粘结。以此，芳香族聚酰胺纤维1B的物理性能就有效地发挥功能，从而能够得到弹性模量更高的振动膜1。另外，作为在此使用的具有氨基的有机硅化合物1C，3-氨基丙基三乙氧基硅烷、N-2(氨基乙烷基)3-氨基丙基三乙氧基硅烷或者3-氨基丙基三甲氧基硅烷是更有效的。又，作为水解性长链烷基硅烷可以使用己基三甲氧基硅烷或者癸基三甲氧基硅烷。
以下，说明在树脂1A中使用聚丙烯的情况的具体例。首先，造粒混炼聚丙烯90wt％与纤维长度3mm的芳香族聚酰胺纤维(aramid fiber)10wt％。此时在混炼物100重量份中作为有机硅化合物1C混入1.5重量份的3-氨基丙基三乙氧基硅烷。其中，有机硅化合物1C也可以在树脂1A与芳香族聚酰胺纤维1B的混炼前添加，也可以在混炼中添加。
此时，因为利用加热造粒，作为树脂1A的聚丙烯与芳香族聚酰胺纤维1B复合化，从而使树脂1A和芳香族聚酰胺纤维1B的亲密程度提高，两者相互均匀分散，所以是优选的。
以这样调制的混炼物制作切片，并对该切片进行注射成形，从而成形振动膜1。这样制作样品F的振动膜1。而且在测定振动膜1的比重之后，抽出其一部分即32mm×5mm大小的试料，测定弹性模量、内部损耗。同样地测定在现有的纸或者树脂、它们中混入了10wt％的增强材料而得到的振动膜(样品A～E)的特性，整理其结果如(表1)所示。另外，内部损耗是展现使用于振动膜的材料的特性的1个指标，展现在从外部赋予振动等的动能的情况下，该能量散逸到外部的能力。内部损耗越高不需要的余音就越少，从而能够得到音质好的扬声器。
表1
如(表1)明确所示，本实施方式的样品F的振动膜1的材料的比重比将云母使用为增强材料的样品E小。又，与作为现有的纸振动膜的样品A～C或者作为树脂振动膜的样品D、E比较，具有高弹性模量、高内部损耗，从而在物理性能上非常有效。
另外，聚丙烯通常容易得到，注射成形也容易，不过本发明并不限定于此。可以对应于规定的特性值而使用其它的树脂等自由地分开使用。例如，在必需高耐热性或者高耐溶剂性的情况下，也可以使用与其用途一致的工程塑料。
另外，使用了芳香族聚酰胺纤维1B的振动膜1可以再生具有清晰感的明朗音色，从而可以抑制树脂特有的暗哑统一的音色。
进而，在振动膜1的增强、或者对音附加多少的重音、或者要使音压频率特性具有峰值而进行音质调整的情况下，也可以混入增强材料。作为这样的增强材料，可以使用云母、石墨、滑石进而纤维素纤维。若在增强材料中混入云母，则可以提高弹性模量。若混入石墨，则可以提高弹性模量与内部损耗。如混入滑石，则可以提高内部损耗。通过混入纤维素纤维，就可以在纤维素纤维与芳香族聚酰胺纤维不降低聚合弹性模量的前提下提高内部损耗。又，作为纤维也可以使用碳纤维那样的强韧的纤维。在混入有碳纤维的情况下，刚性增加，弹性模量提高。另外，通过分别组合这些材料，就可以自由地、且高精度地调整振动膜1的物理参数，从而可以实现规定的特性与音质。
又，也可以混入流动性改性材料。作为这样的改性材料可以利用例如流动性石蜡或者硬脂酸钙。特别是，因为若使用具有氨基的脂肪酸，则可以利用注射成形来得到高度填充了芳香族聚酰胺纤维1B而成的薄壁轻量的振动膜1，所以是优选的。作为这样的具有氨基的脂肪酸可以使用硬脂酰胺或者油酰胺。
(表2)表示了比较作为流动性改性材料而混入了硬脂酰胺的情况与未混入的情况的流动性(MI)而得的结果。根据JIS K7210来进行评价。
表2
从(表2)明确可知，与未混入流动性改性材料相比，若混入则流动性提高。因此，即使高度填充芳香族聚酰胺纤维1B也可以利用注射成形来得到形状的自由度大的振动膜1。又，在芳香族聚酰胺纤维1B的填充量相同的情况下，若混入流动性改性材料则可以利用注射成形得到更薄壁的振动膜1。
就该规定的特性与音质的实现而言，必需关于构造特性、构造音的深厚的实际知识，不过通常利用如下所示的方法来实施。即，关于构造扬声器的特性、构造音，通过变化其结构部件的参数，就可以进行某种程度的变更，从而可以接近规定的特性与音质。
例如，扬声器的结构部件中，假定将除去振动膜1之外的其它部件的参数固定为一定的情况。在振动膜1中的可能变化的参数，除了其物理参数以外，是面积或者形状、重量、厚度等。但是，振动膜1的面积或者形状、重量、厚度在扬声器设计上的初始阶段几乎都确定了。即，利用振动膜1的物理参数以外的条件来大致决定扬声器的音压频率特性与音质。
该情况下，经常在该音压频率特性上产生不需要的峰值或者倾角，也在特定的频带较大地产生变形。又，就音质而言，成为由该音压频率特性较大地左右的音色。这些原因归因于振动膜1的面积或者形状、重量、厚度，特别地有时由振动膜1的振动模式决定。在为了改善这样的不需要的峰值或者倾角、变形，得到良好的音质，而选择振动膜材料的情况下，可以按以下的顺序进行。
首先，作为树脂1A、芳香族聚酰胺纤维1B进而其它混入材料而选定被认为能够满足该扬声器所要求的音压频率特性或者音质、可靠性等级的材料。该情况下，关于成为切片的树脂1A，特别是倾注于其耐热等级等可靠性而选定，又选定各自的树脂1A的固有的音色接近于规定的音色的材料。
然后，对应于要消除的音压频率特性上的不需要的峰值或者倾角，选定各材料。在应对倾角的情况下选定在该频率具有共振的树脂材料，相反地在应对峰值的情况下选定在该频率具有内部损耗的材料。就该材料选定而言，一边考虑对应于树脂1A、芳香族聚酰胺纤维1B、其它的混入材料而成形为该材料特有的密度、弹性模量、内部损耗、音色、振动膜1的形状时的共振频率等一边选定。
然后，混炼选定的材料，为了注射成形用而制作高度填充了芳香族聚酰胺纤维1B的母体混合物切片。接着，熔融该母体混合物切片，利用注射成形得到振动膜1。
计量这样得到的振动膜1的物理参数，并进行评价。又，使用振动膜1来试制扬声器，实际地计量特性、音质，进而试听从而最终地进行评价。在利用评价但不能够得到规定的特性与音质的情况下，反复多次进行该试制过程。而且在其中，对材料选定与它们的配合比率加以改善，从而依次接近作为目标的特性与音质。
利用反复进行以上那样的过程，就可以满足规定的特性与音质，或者可以加工非常接近的振动膜1。
芳香族聚酰胺纤维1B的长度优选为0.3mm以上6mm以下。通过使用该长度范围的芳香族聚酰胺纤维1B，就高效地发挥利用加热造粒而与树脂1A复合化时的效果，且生产性与品质提高。另外，芳香族聚酰胺纤维1B的纤维长度不必同一地调整。例如也可以组合纤维长度0.3mm以上不足1mm的短纤维与纤维长度1mm以上6mm以下的长纤维。通过使用这样组合长纤维与短纤维而得到的芳香族聚酰胺纤维1B，就可以缓和共振，从而可以调整细致的音质。
在芳香族聚酰胺纤维1B的纤维长度比0.3mm短的情况下，变得不能够高效地发挥芳香族聚酰胺纤维1B的效果，从而不能够期待高弹性模量。另一方面，在比6mm长的情况下，分散不良因从各芳香族聚酰胺纤维1B的聚合产生的二次凝集而变得容易产生。因此，与树脂1A的混炼变得必需长时间。或者在振动膜1的表面显现芳香族聚酰胺纤维1B的凝集体，从而有损外观。这样生产性与品质降低。
另外，优选与3mm以下的芳香族聚酰胺纤维复合化。若纤维长度3mm长，则较薄地成形振动膜1变得困难。
进而，优选芳香族聚酰胺纤维1B对树脂1A的混入比率是5％以上50％以下。通过作成为该配合比率范围，就高效地发挥与树脂1A混炼时的效果，且生产性与品质提高。
在芳香族聚酰胺纤维1B的混入比率不足5％的情况下，几乎不能展现芳香族聚酰胺纤维1B的效果。另一方面，在比50％多的情况下，与树脂1A的混炼变得必需长时间。又因为注射成形变得困难，所以生产性与尺寸稳定性降低，形状的自由度变小。
通过对这样混入树脂1A与芳香族聚酰胺纤维1B而得到的材料进行注射成形从而构成振动膜1，振动膜1的物理参数设定的自由度就变大。即，能够得到具有作为芳香族聚酰胺纤维1B的特长的高弹性模量、高内部损耗，且耐湿可靠性或者外观好的振动膜1。通过以注射成形来制作这样的振动膜1，生产性与尺寸稳定性也变得良好。
通常树脂1A与芳香族聚酰胺纤维1B的融合非常困难，在积层为板状之后利用热冲压来成形振动膜是普通的方法。但是，通过以有机硅化合物1C来粘结这两者，就可以确保振动膜1的薄型化或者耐久性。而且可以利用注射成形来成形振动膜1，从而生产性提高。
又，在本实施方式中，应用注射成形，不过并不限定于此。例如也可以使用PP树脂或者芳香族聚酰胺纤维等的材料利用溶液铸型法以模具从上下冲压制作的板，从而成形振动膜1。但是在振动膜1较薄的情况下，应用注射成形难以产生变形，所以是优选的。而且如上所述通过使用有机硅化合物1C，即使注射成形也可以使厚度为0.2mm以上0.5mm以下，更优选地为0.2mm以上0.3mm以下。这样通过能够得到薄型的振动膜1，就可以提供音压特性好的扬声器。
接着，说明使用了振动膜1的扬声器10。图3是本实施方式的扬声器的剖面图。在扬声器10中，上部板3与磁轭4夹着被励磁的磁铁2，从而构成内磁型的磁路5。框架7结合于磁路5的磁轭4。振动膜1的外周利用边缘9而结合(粘接)于框架7的周缘部。又，在振动膜1的中心部结合有音圈8的一端，并且音圈8的相反的一端以嵌入的方式结合于磁路5的磁隙6中。即，音圈8结合于振动膜1，并且配置于从磁路5产生的磁通的作用范围内。
利用该结构，特性、音质的调整的自由度就变大，从而能够得到具有作为芳香族聚酰胺纤维1B的特长的高弹性模量、高内部损耗的扬声器10。在扬声器10中，可以确保耐湿可靠性或者强度，从而外观好，生产性也高。
在以上的说明中，说明了具有内磁型的磁路5，不过并不限定于此，也可以应用于具有外磁型的磁路的扬声器中。
接着，说明使用了这样构成的扬声器10的设备的例。图4是本实施方式的作为电子设备的音频用小型立体声组合音响系统的外观图。
扬声器10组装于外壳11中从而构成扬声器系统21。放大器12包含有被输入于扬声器系统21中的电信号的放大电路。唱机等的操作部13输出被输入于放大器12中的信号源。作为电子设备的音频用小型立体声组合音响系统14这样具有放大器12、操作部13、以及扬声器系统21。放大器12、操作部13、外壳11是小型立体声组合音响系统14的主体部。即扬声器10安装于小型立体声组合音响系统14的主体部。又，扬声器10的音圈8从主体部的放大器12供电，从振动膜1发音。利用该结构就能够得到可以进行一直以来不能够实现的精度高的构造特性、构造音、设计的小型立体声组合音响系统14。
另外作为扬声器10对设备的应用，说明了音频用小型立体声组合音响系统14，不过并不限定于此。也可以进行对可携带的便携用音频设备或者其充电用系统等的应用。进而，可以广泛地应用、扩展于液晶电视或者等离子显示电视等的图像设备、手提电话等的信息通信设备、计算机关联设备等的电子设备中。
接着，说明应用了扬声器10的又一设备的例。图5是本发明的实施方式的作为设备(装置)的汽车15的剖面图。
汽车15具有车体55、座位58、驱动部53、方向盘54、前轮56、以及后轮57。座位58与方向盘54设置于设置在车体55内的车室中，驱动部53设置于设置在车体55内的机械室中。方向盘54操作操纵轮即前轮56。驱动部53具有发动机或者马达，从而驱动驱动轮即后轮57。另外，驱动部53也可以驱动前轮56。前轮56与后轮57支承车体55。而且在设置于汽车50的车体55的内部的后支架51上组装有扬声器10，作为车音频的一部分而使用。在该结构中，扬声器10安装于主体部即汽车15中，扬声器10的音圈8从主体部即汽车15供电，从振动膜1发音。
利用该结构，就可以进行扬声器10的活用了芳香族聚酰胺纤维1B的特长的精度高的构造特性、构造音、设计。因此，可以提高搭载了扬声器10的汽车15等的设备(装置)的音响设计自由度。
另外，也可以将扬声器10组装于前面板52上，作为车导航或者车音频的一部分而使用。
如上所述，本发明的扬声器用振动膜以及使用该振动膜的扬声器可以应用于必需精度高的构造特性、构造音的图像音响设备或者信息通信设备等的电子设备、进而汽车等的装置中。
权利要求
1.一种扬声器用振动膜，包括树脂、芳香族聚酰胺纤维、以及粘结所述树脂与所述芳香族聚酰胺纤维的有机硅化合物。
2.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，厚度是0.2mm以上0.5mm以下。
3.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述树脂与所述芳香族聚酰胺纤维复合化。
4.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述树脂是结晶性的烯烃树脂。
5.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述树脂是非结晶性的烯烃树脂。
6.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述树脂是聚丙烯。
7.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述树脂是工程塑料。
8.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述振动膜还包含有增强材料。
9.如权利要求8所述的扬声器用振动膜，其中，所述增强材料由云母、石墨、滑石及纤维素纤维中的至少任意一种构成。
10.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，还包含有流动性改性材料。
11.如权利要求10所述的扬声器用振动膜，其中，所述流动性改性材料是具有氨基的脂肪酸。
12.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述有机硅化合物具有氨基。
13.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述芳香族聚酰胺纤维的纤维长度是0.3mm以上6mm以下。
14.如权利要求13所述的扬声器用振动膜，其中，所述芳香族聚酰胺纤维的纤维长度是3mm以下。
15.如权利要求1所述的扬声器用振动膜，其中，所述芳香族聚酰胺纤维对所述树脂的混入比率是5％以上50％以下。
16.一种扬声器，包括磁路；框架，其结合于所述磁路；振动膜，其包含树脂、芳香族聚酰胺纤维、以及粘结所述树脂与所述芳香族聚酰胺纤维的有机硅化合物，并结合于所述框架的周缘部；音圈，其结合于所述振动膜，并且配置于从所述磁路产生的磁通的作用范围内。
17.一种设备，包括主体部和从所述主体部接收供电的扬声器，所述扬声器具有磁路；框架，其结合于所述磁路；振动膜，其包含树脂、芳香族聚酰胺纤维、以及粘结所述树脂与所述芳香族聚酰胺纤维的有机硅化合物，并结合于所述框架的周缘部；音圈，其结合于所述振动膜，并且配置于从所述磁路产生的磁通的作用范围内。
18.如权利要求17所述的设备，其中，所述主体部至少具有放大向所述扬声器的输入信号的电路。
19.如权利要求17所述的设备，其中，所述主体部具有车体、设置在所述车体上的驱动部、被所述驱动部驱动并支承所述本体的驱动轮、设置在所述车体上的方向盘、以及被所述方向盘操作的操纵轮，所述扬声器设置在所述本体的内部。
20.一种扬声器用振动膜的制造方法，包括A)调制树脂、芳香族聚酰胺纤维、以及粘结所述树脂与所述芳香族聚酰胺纤维的有机硅化合物的混炼物的步骤；B)对所述混炼物进行成形的步骤。
21.如权利要求20所述的扬声器用振动膜的制造方法，其中，在所述B步骤中，对所述混炼物进行注射成形。
22.如权利要求20所述的扬声器用振动膜的制造方法，其中，在所述A步骤中，使所述混炼物通过加热造粒而被复合化。
全文摘要
扬声器用振动膜包含树脂、芳香族聚酰胺纤维、以及粘结树脂与芳香族聚酰胺纤维的有机硅化合物。利用该结构来保持作为芳香族聚酰胺纤维的特长的高弹性模量、高内部损耗，由此，振动膜的物理参数设定的自由度变大，可以确保耐湿可靠性和强度，从而可以得到外观良好的振动膜。
文档编号H04R9/02GK101091413SQ20068000162
公开日2007年12月19日 申请日期2006年3月30日 优先权日2005年4月20日
发明者梶原义道, 铃村政毅, 沟根信也 申请人:松下电器产业株式会社