マグネシウム合金製のスピーカー用ドーム型振動板及びその製造方法
【課題】マグネシウム合金を使用した、十分に剛性が高く、分割振動を抑制することができるスピーカー用ドーム型振動板及びその製造方法を提供する。
【解決手段】本発明は、マグネシウム合金板をプレス加工することにより形成される、スピーカー用のドーム型振動板であって、その肉厚が外周から中心に向かって漸減するように構成され、振動板の中心における肉厚ｔ2が外周の肉厚ｔ1の０．２〜０．８倍であることを特徴としている。
【解決手段】本発明は、マグネシウム合金板をプレス加工することにより形成される、スピーカー用のドーム型振動板であって、その肉厚が外周から中心に向かって漸減するように構成され、振動板の中心における肉厚ｔ2が外周の肉厚ｔ1の０．２〜０．８倍であることを特徴としている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカー用の振動板に係わり、特に、マグネシウム合金製のスピーカー用ドーム型振動板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開昭５３−１５１７号公報（特許文献１）には、ダイナミックスピーカ及びその製造方法が記載されている。また、特開２００７−４３５２２号公報（特許文献２）には、スピーカー装置用振動板が記載されている。これらのスピーカー用振動板においては、樹脂製の振動板にリブを設けたり、振動板の肉厚を部分的に変化させることにより剛性を確保している。これにより、振動板に発生する分割振動を低減し、音質の向上を図っている。
【０００３】
一方、高音再生用のスピーカーの振動板としては、一般に、紙や樹脂、およびチタン、ベリリウムなどの金属が使われている。紙や樹脂は音速が低いために高音再生用としては性能が不十分であり、また、チタニウムやベリリウム等の金属は、剛性が高いものの、チタンはやや重量が重く、ベリリウムは極めて高価であるため一般にはあまり普及していない。また、金属の中でもマグネシウム及びマグネシウム合金（本明細書においては、これらをマグネシウム合金と言う。）は、軽量で、内部損失が大きく、また、比剛性が高いためスピーカーの振動板に非常に適した材料であることが知られている。このため、近年、マグネシウム合金を使用したスピーカー振動板が製造されるようになった。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５３−１５１７号公報
【特許文献２】特開２００７−４３５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主に高音再生用のスピーカーのドーム型振動板は、小口径であるため、特開昭５３−１５１７号公報や特開２００７−４３５２２号公報記載の比較的大口径のコーン型振動板のように、リブを設けるなどして剛性を高めることが難しいという問題がある。
【０００６】
また、マグネシウム合金を使用した振動板は、材料の比剛性が高いため分割振動を抑制するには有利であるが、マグネシウム合金製であっても肉厚が一定の振動板では、十分に剛性を高めて分割振動を抑制することができないという問題がある。このため、マグネシウム合金を用いた振動板においても、高音域で分割振動が発生し、可聴域のある特定の周波数帯の音圧が高くなったり、あるいは、ある特定の周波数帯の音圧が低くなるなどの問題を生じ、音響信号の再現性に問題が起きる場合がある。
【０００７】
さらに、特開２００７−４３５２２号公報に記載されているような、肉厚が変化した振動板を、マグネシウム合金板をプレス加工することにより形成することは非常に困難であるという問題がある。
【０００８】
従って、本発明は、マグネシウム合金を使用した、十分に剛性が高く、分割振動を抑制することができるスピーカー用ドーム型振動板及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は、マグネシウム合金板をプレス加工することにより形成される、スピーカー用のドーム型振動板であって、その肉厚が外周から中心に向かって漸減するように構成され、振動板の中心における肉厚が外周の肉厚の０．２〜０．８倍であることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明のドーム型振動板によれば、肉厚が外周から中心に向かって漸減し、振動板の中心における肉厚が外周の肉厚の０．２〜０．８倍にされているので、十分に剛性が高く、分割振動を抑制することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、ドーム型振動板の外径をｒ1、外周の肉厚をｔ1、中心の肉厚と外周の肉厚の比α＝（ｔ2／ｔ1）をとするとき、ドーム型の外周から中心軸線に向かって距離ｒの点における肉厚ｔ（ｒ）が、ほぼ、ｔ（ｒ）＝ｔ1−ｒ・（１−α）ｔ1／ｒ1、に形成されている。
このように構成された本発明によれば、振動板に働く曲げ応力がほぼ均一になるので、最も効果的に分割振動を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明は、本発明のドーム型振動板の製造方法であって、マグネシウム合金製の板を準備する段階と、このマグネシウム合金製の板を、１００〜２５０゜Ｃの温度にされたダイス及びしわ押さえの間に挟む段階と、このダイス及びしわ押さえの間に挟まれたマグネシウム合金製の板を、ダイス及びしわ押さえの温度よりも５０〜１５０゜Ｃ高い温度にされ、且つ１５０〜３００゜Ｃの温度のポンチで塑性変形させる段階と、を有することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された本発明においては、ダイス及びしわ押さえの間に挟まれたマグネシウム合金製の板が、ダイス及びしわ押さえの温度よりも高い温度にされたポンチにより塑性変形されるので、ドーム型の中心部の肉厚が薄く、外周部の肉厚が厚い振動板が、プレス加工により形成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マグネシウム合金を使用して、十分に剛性が高く、分割振動を抑制したスピーカー用ドーム型振動板及びその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態によるドーム型振動板の断面図である。図２は、本発明の実施形態によるドーム型振動板及び従来のドーム型振動板の肉厚分布の一例を示すグラフである。図３は、本発明の実施形態によるドーム型振動板の製造方法を示す図である。
【００１６】
まず、ドーム型振動板に発生する分割振動を抑制するためには、振動板の強度を低下させることなく、振動板の重量を軽減することが重要である。振動板が音響信号を受けて振動する場合は、振動板全面で空気の抵抗を受けるので、全面に等分布荷重が作用していると考えられる。ここで、ドーム型振動板の強度を、外周端が固定され、等分布荷重が作用する片持ちの扇形の板として検討すると、固定された外周端においては大きな曲げモーメントが作用するのに対し、先端部（ドーム型の中心）においては曲げモーメントが小さくなることがわかる。従って、図２に破線で示すような、肉厚が一定の従来のドーム振動板では、振動板の外周付近には大きな曲げ応力が作用し、中心付近の曲げ応力は小さくなる。即ち、肉厚が一定の従来の振動板では、ドーム型振動板の中心付近は、作用する曲げモーメントが小さいにもかかわらず振動板の周辺部と同じ肉厚を持つことになる。
【００１７】
このため、肉厚が一定のドーム型振動板は、中心付近の肉厚が強度の向上に寄与しないにもかかわらず厚くなっており、強度の割に重量が大きくなることがわかる。従って、ドーム型振動板の外周から中心に亘って、曲げ応力がより均等に作用するように振動板の肉厚を配分することにより、振動板の強度を低下させることなく振動板の重量を軽減できると考えられる。
【００１８】
このように、本件発明の発明者は、分割振動の発生を十分に抑制することができるドーム型振動板を構成するには、スピーカー用の振動板として優れた材料特性を有するマグネシウム合金を使用して、外周部の肉厚を厚く、中心部の肉厚を薄く形成する必要があることを見出した。また、ドーム型振動板は、肉厚が外周から中心に向かって漸減するように構成され、振動板の中心における肉厚ｔ2が外周の肉厚ｔ1の０．２〜０．８倍であるのが良い。ここで、振動板の肉厚とは、振動板の厚さをドーム型の中心軸線に平行な方向に測定したものとする。
【００１９】
なお、中心の板厚が薄くなり過ぎると、中心部の剛性が低くなり、かえって分割振動を起こしやすくなるため、ある程度の板厚を保つ必要があり、このために中心部の肉厚は外周縁部の肉厚の０．２倍以上にする必要がある。さらに、中心部の肉厚が、外周部の肉厚の０．８倍を超えると、厚さ一定の振動板とほとんど差がなくなり、中心部の重量が重くなって分割振動を生じやすくなる。
【００２０】
さらに、効果的に分割振動の発生を抑えるためには、振動板全面に等分布荷重が作用した状態で、振動板のあらゆる部分において均等な曲げ応力が作用するように振動板の肉厚を変化させれば、無駄な質量配分を避けることができ、分割振動の発生を最も効果的に抑えることができる。そこで、均等な曲げ応力が作用する肉厚分布を求め、概ねこの曲線に沿った肉厚分布を有する振動板を形成する。
【００２１】
即ち、図２に実線で示すように、ドーム型振動板の外径をｒ1、外周の肉厚をｔ1、中心の肉厚と外周の肉厚の比α＝（ｔ2／ｔ1）をとするとき、ドーム型の外周から中心軸線に向かって距離ｒの点における肉厚ｔ（ｒ）がほぼ、
ｔ（ｒ）＝ｔ1−ｒ・（１−α）ｔ1／ｒ1 （数式１）
になるように形成する。図２に示す例では、振動板の外径は３０ｍｍであり、中心の肉厚と外周の肉厚の比αは０．５である。
【００２２】
ここで、「肉厚がほぼｔ（ｒ）になるように形成する」とは、上記数式１で示される値のプラス・マイナス１０％以内に収まることを意味するものとする。即ち、板厚を上記式で求められる肉厚に沿って変化させることが理想であるが、工業的に製造する際には厳密にこの値にすることは難しい。検討の結果、数式１で求められる肉厚のプラス・マイナス１０％の誤差であれば、本発明の特徴を損ねることなく、音響信号の再現性を保つことができることが確認されている。
【００２３】
次に、図３を参照して、本発明の実施形態によるドーム型振動板の製造方法を説明する。
まず、被成形材である円板状に打ち抜かれたマグネシウム合金板１を準備する。このマグネシウム合金板１を、図３（ａ）に示すように、所定の温度に加熱されたしわ押さえ４の上に配置する。しわ押さえ４の上に配置されたマグネシウム合金板１を、図３（ｂ）に示すように、所定の温度に加熱されたダイス２ではさみ、数秒間保持して被成形材を所定の温度に加熱する。本実施形態においては、ダイス２およびしわ押さえ４の温度は１００℃〜２５０℃に維持されている。ついで、ダイス２およびしわ押さえ４を、図３（ｃ）に示すように押し下げ、ポンチ６に接触させて、マグネシウム合金板１をドーム型に成形する。好ましくは、ポンチ６とダイス２の間のクリアランスは、所望の肉厚分布に沿った隙間を確保しておく。しかしながら、本実施形態におけるプレス加工は、プレスフォージング加工（型鍛造）のように、ポンチとダイスの間のクリアランスと成型された振動板の肉厚が必ずしも等しくなるものではない。
【００２４】
ここで、ポンチ６の温度は、ダイス２およびしわ押さえ４の温度よりも５０℃〜１００℃高い、１５０℃〜３００℃の範囲の温度に保っておく。成形の際、ポンチ６は、最初にその先端がマグネシウム合金板１に当たる。このときポンチ６の温度はマグネシウム合金板１よりも高いため、マグネシウム合金板１の中央部が加熱される。これにより、マグネシウム合金板１の中央部の耐力が下がり、この部分の変形が進み、マグネシウム合金板１の中心部は伸ばされて薄くなる。さらに、必要に応じてしわ押さえの圧力を調整することにより、マグネシウム合金板１を所望の肉厚分布に成形することができる。
【００２５】
プレス加工の一つである張り出し加工において、ポンチ６の温度としわ抑え４の温度を調整することにより、上記の数式１のような肉厚分布を有するドーム型振動板を形成することができる。すなわち、プレス加工に際し、ダイス２およびしわ押さえ４の温度を１００℃〜２５０℃とし、ポンチ６の温度を１５０℃〜３００℃の範囲で、ダイス２およびしわ押さえ４の温度よりも５０℃〜１５０℃高く設定して成形を行うことにより上記肉厚分布のドーム型振動板を得ることができる。
【００２６】
なお、ダイス２およびしわ押さえ４の温度が１００℃よりも低い場合には、マグネシウム合金板１の延性を十分に確保することができず、適正な加工を行うことができない。また、ダイス２およびしわ押さえ４の温度が２５０℃よりも高い場合にはマグネシウム合金板１が柔らかくなりすぎ、材料に破断が生じてしまう。ポンチ６の温度は、１５０℃〜３００℃が適正であるが、ポンチ６の温度が１５０℃未満では、マグネシウム合金板１の軟化が不十分で、中心部の肉厚を薄くすることができない。また、ポンチ６の温度が３００℃を超えるとマグネシウム合金板１が柔らかくなりすぎて、破断を起こすようになる。
【００２７】
さらに、ポンチ６の温度は、ダイス２およびしわ押さえ４の温度よりも５０℃〜１５０℃高く設定する。その差が５０℃よりも小さいときは、十分な肉厚の差が得られなくなる。また、温度の差が１５０℃を超える場合は、温度の高い部分と低い部分の耐力差が大きくなりかえって破断を起こすことになる。
【００２８】
また、本実施形態においては、成形は１段で、即ち、一組のポンチ及びダイスを用いて１回のプレスで行っているが、これを多段で行っても良い。この場合には、形状の異なる複数のポンチ、ダイスを用いて、何回かのプレスを行い、最終的な形状を成形する。多段で行う場合は、ポンチの径を大きいものから徐々に小さくして行き、最終的に所望の形状のポンチを押し当てて最終形状とする。
【００２９】
次に、図４乃至図６を参照して、上述した製造方法により実際にドーム型振動板を形成した結果を説明する。図４は、本発明の実施形態の製造方法により形成したドーム型振動板の肉厚分布、及び比較例によるドーム型振動板の肉厚分布を示すグラフである。また、図５及び図６は、本発明の実施形態によるドーム型振動板及び比較例によるドーム型振動板を使用して構成したスピーカーユニットの周波数特性を示すグラフである。
【００３０】
（実施例１）
板厚０．０５０ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂ展伸材を用いて、外径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍのドーム型形状のスピーカー振動板を成形した。成形に際して、プレス機は、アイダエンジニアリング株式会社製Ｈ−ＳＦ−６０を使用した。また、マグネシウム合金板のブランク径を４０ｍｍとし、ダイスおよびしわ押さえの温度を２００℃、ポンチの温度を２５０℃として成形した。成形途中で、しわ押さえ圧を変化させている。このようにして形成された本発明の実施形態によるスピーカー用のドーム型振動板を実測した肉厚分布を、図４の黒丸に示す。このドーム型振動板の肉厚分布は、ほぼ数式１に従うものとなっている。
【００３１】
（実施例２）
板厚０．０３０ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂ展伸材を用いて、外径２５ｍｍ、高さ６ｍｍのドーム型形状のスピーカー振動板を成形した。成形に際して、プレス機は、アイダエンジニアリング株式会社製Ｈ−ＳＦ−６０を用い、マグネシウム合金板のブランク径を３５ｍｍとし、ダイスおよびしわ押さえの温度を１７０℃、ポンチの温度を２３０℃として成形した。成形途中で、しわ押さえ圧を変化させている。このようにして形成された本発明の実施形態によるスピーカー用のドーム型振動板を実測した肉厚分布を、図４の黒丸に示す。また、数式１で求められた肉厚分布を一点鎖線で示す。
【００３２】
（比較例１）
板厚０．０５０ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂ展伸材を用いて、外径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍのドーム型形状のスピーカー振動板を成形した。成形に際して、プレス機は、アイダエンジニアリング株式会社製Ｈ−ＳＦ−６０を使用した。マグネシウム合金板のブランク径を４０ｍｍとし、ダイスおよびしわ押さえの温度を２００℃、ポンチの温度を２００℃として成形した。成形途中で、しわ押さえ圧は変化させず一定の圧力にて成形した。このようにして形成された比較例によるスピーカー用のドーム型振動板を実測した肉厚分布を図４の白丸に示す。この比較例１においては、ダイスおよびしわ押さえと、ポンチの温度に差がないため、振動板の外周部と中心部における肉厚がほぼ同一になっている。また、この比較例においては、外周部で肉厚がやや厚くなる傾向が見られた。
【００３３】
（比較例２）
板厚０．０３０ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂ展伸材を用いて、外径２５ｍｍ、高さ６ｍｍのドーム型形状のスピーカー振動板を成形した。成形に際して、プレス機は、アイダエンジニアリング株式会社製Ｈ−ＳＦ−６０を使用した。マグネシウム合金板のブランク径を３０ｍｍとし、ダイスおよびしわ押さえの温度を１８０℃、ポンチの温度を１８０℃として成形した。成形途中で、しわ押さえ圧は変化させずに成形した。このようにして形成された比較例によるスピーカー用のドーム型振動板を実測した肉厚分布を、図４の白丸に示す。この比較例２においては、ダイスおよびしわ押さえと、ポンチの温度に差がないため、振動板の外周部と中心部における肉厚がほぼ同一になっている。
【００３４】
（性能の評価）
実施例１と２による振動板、および比較例１と２による振動板を通常のツイーター用のダイナミック型スピーカーに組み込み、その周波数特性を評価した。
図５および図６は、周波数特性を実測したグラフである。図５は、外径３０ｍｍのドーム型振動板である実施例１および比較例１の周波数特性のグラフである。図６は、外径２５ｍｍのドーム型振動板である本発明の実施例２および比較例２の周波数特性のグラフである。
【００３５】
いずれの場合も、比較例では音圧レベルに大きなピーク及びディップが見られるのに対し、実施例では、音圧レベルに大きなピーク及びディップが見られない。これは、実施例１及び２のドーム型振動板では、分割振動が十分に抑えられていることを示している。
【００３６】
本発明の実施形態のドーム型振動板によれば、分割振動が抑えられ、音響信号の再現性に優れたスピーカーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態によるドーム型振動板の断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるドーム型振動板及び従来のドーム型振動板の肉厚分布の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態によるドーム型振動板の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の製造方法により形成したドーム型振動板の肉厚分布、及び比較例によるドーム型振動板の肉厚分布を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態によるドーム型振動板及び比較例によるドーム型振動板を使用して構成したスピーカーユニットの周波数特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態によるドーム型振動板及び比較例によるドーム型振動板を使用して構成したスピーカーユニットの周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１ マグネシウム合金板
２ ダイス
４ しわ押さえ
６ ポンチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカー用の振動板に係わり、特に、マグネシウム合金製のスピーカー用ドーム型振動板及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開昭５３−１５１７号公報（特許文献１）には、ダイナミックスピーカ及びその製造方法が記載されている。また、特開２００７−４３５２２号公報（特許文献２）には、スピーカー装置用振動板が記載されている。これらのスピーカー用振動板においては、樹脂製の振動板にリブを設けたり、振動板の肉厚を部分的に変化させることにより剛性を確保している。これにより、振動板に発生する分割振動を低減し、音質の向上を図っている。
【０００３】
一方、高音再生用のスピーカーの振動板としては、一般に、紙や樹脂、およびチタン、ベリリウムなどの金属が使われている。紙や樹脂は音速が低いために高音再生用としては性能が不十分であり、また、チタニウムやベリリウム等の金属は、剛性が高いものの、チタンはやや重量が重く、ベリリウムは極めて高価であるため一般にはあまり普及していない。また、金属の中でもマグネシウム及びマグネシウム合金（本明細書においては、これらをマグネシウム合金と言う。）は、軽量で、内部損失が大きく、また、比剛性が高いためスピーカーの振動板に非常に適した材料であることが知られている。このため、近年、マグネシウム合金を使用したスピーカー振動板が製造されるようになった。
【０００４】
【特許文献１】特開昭５３−１５１７号公報
【特許文献２】特開２００７−４３５２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、主に高音再生用のスピーカーのドーム型振動板は、小口径であるため、特開昭５３−１５１７号公報や特開２００７−４３５２２号公報記載の比較的大口径のコーン型振動板のように、リブを設けるなどして剛性を高めることが難しいという問題がある。
【０００６】
また、マグネシウム合金を使用した振動板は、材料の比剛性が高いため分割振動を抑制するには有利であるが、マグネシウム合金製であっても肉厚が一定の振動板では、十分に剛性を高めて分割振動を抑制することができないという問題がある。このため、マグネシウム合金を用いた振動板においても、高音域で分割振動が発生し、可聴域のある特定の周波数帯の音圧が高くなったり、あるいは、ある特定の周波数帯の音圧が低くなるなどの問題を生じ、音響信号の再現性に問題が起きる場合がある。
【０００７】
さらに、特開２００７−４３５２２号公報に記載されているような、肉厚が変化した振動板を、マグネシウム合金板をプレス加工することにより形成することは非常に困難であるという問題がある。
【０００８】
従って、本発明は、マグネシウム合金を使用した、十分に剛性が高く、分割振動を抑制することができるスピーカー用ドーム型振動板及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述した課題を解決するために、本発明は、マグネシウム合金板をプレス加工することにより形成される、スピーカー用のドーム型振動板であって、その肉厚が外周から中心に向かって漸減するように構成され、振動板の中心における肉厚が外周の肉厚の０．２〜０．８倍であることを特徴としている。
【００１０】
このように構成された本発明のドーム型振動板によれば、肉厚が外周から中心に向かって漸減し、振動板の中心における肉厚が外周の肉厚の０．２〜０．８倍にされているので、十分に剛性が高く、分割振動を抑制することができる。
【００１１】
本発明において、好ましくは、ドーム型振動板の外径をｒ1、外周の肉厚をｔ1、中心の肉厚と外周の肉厚の比α＝（ｔ2／ｔ1）をとするとき、ドーム型の外周から中心軸線に向かって距離ｒの点における肉厚ｔ（ｒ）が、ほぼ、ｔ（ｒ）＝ｔ1−ｒ・（１−α）ｔ1／ｒ1、に形成されている。
このように構成された本発明によれば、振動板に働く曲げ応力がほぼ均一になるので、最も効果的に分割振動を抑制することができる。
【００１２】
また、本発明は、本発明のドーム型振動板の製造方法であって、マグネシウム合金製の板を準備する段階と、このマグネシウム合金製の板を、１００〜２５０゜Ｃの温度にされたダイス及びしわ押さえの間に挟む段階と、このダイス及びしわ押さえの間に挟まれたマグネシウム合金製の板を、ダイス及びしわ押さえの温度よりも５０〜１５０゜Ｃ高い温度にされ、且つ１５０〜３００゜Ｃの温度のポンチで塑性変形させる段階と、を有することを特徴としている。
【００１３】
このように構成された本発明においては、ダイス及びしわ押さえの間に挟まれたマグネシウム合金製の板が、ダイス及びしわ押さえの温度よりも高い温度にされたポンチにより塑性変形されるので、ドーム型の中心部の肉厚が薄く、外周部の肉厚が厚い振動板が、プレス加工により形成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、マグネシウム合金を使用して、十分に剛性が高く、分割振動を抑制したスピーカー用ドーム型振動板及びその製造方法を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態を説明する。
図１は、本発明の実施形態によるドーム型振動板の断面図である。図２は、本発明の実施形態によるドーム型振動板及び従来のドーム型振動板の肉厚分布の一例を示すグラフである。図３は、本発明の実施形態によるドーム型振動板の製造方法を示す図である。
【００１６】
まず、ドーム型振動板に発生する分割振動を抑制するためには、振動板の強度を低下させることなく、振動板の重量を軽減することが重要である。振動板が音響信号を受けて振動する場合は、振動板全面で空気の抵抗を受けるので、全面に等分布荷重が作用していると考えられる。ここで、ドーム型振動板の強度を、外周端が固定され、等分布荷重が作用する片持ちの扇形の板として検討すると、固定された外周端においては大きな曲げモーメントが作用するのに対し、先端部（ドーム型の中心）においては曲げモーメントが小さくなることがわかる。従って、図２に破線で示すような、肉厚が一定の従来のドーム振動板では、振動板の外周付近には大きな曲げ応力が作用し、中心付近の曲げ応力は小さくなる。即ち、肉厚が一定の従来の振動板では、ドーム型振動板の中心付近は、作用する曲げモーメントが小さいにもかかわらず振動板の周辺部と同じ肉厚を持つことになる。
【００１７】
このため、肉厚が一定のドーム型振動板は、中心付近の肉厚が強度の向上に寄与しないにもかかわらず厚くなっており、強度の割に重量が大きくなることがわかる。従って、ドーム型振動板の外周から中心に亘って、曲げ応力がより均等に作用するように振動板の肉厚を配分することにより、振動板の強度を低下させることなく振動板の重量を軽減できると考えられる。
【００１８】
このように、本件発明の発明者は、分割振動の発生を十分に抑制することができるドーム型振動板を構成するには、スピーカー用の振動板として優れた材料特性を有するマグネシウム合金を使用して、外周部の肉厚を厚く、中心部の肉厚を薄く形成する必要があることを見出した。また、ドーム型振動板は、肉厚が外周から中心に向かって漸減するように構成され、振動板の中心における肉厚ｔ2が外周の肉厚ｔ1の０．２〜０．８倍であるのが良い。ここで、振動板の肉厚とは、振動板の厚さをドーム型の中心軸線に平行な方向に測定したものとする。
【００１９】
なお、中心の板厚が薄くなり過ぎると、中心部の剛性が低くなり、かえって分割振動を起こしやすくなるため、ある程度の板厚を保つ必要があり、このために中心部の肉厚は外周縁部の肉厚の０．２倍以上にする必要がある。さらに、中心部の肉厚が、外周部の肉厚の０．８倍を超えると、厚さ一定の振動板とほとんど差がなくなり、中心部の重量が重くなって分割振動を生じやすくなる。
【００２０】
さらに、効果的に分割振動の発生を抑えるためには、振動板全面に等分布荷重が作用した状態で、振動板のあらゆる部分において均等な曲げ応力が作用するように振動板の肉厚を変化させれば、無駄な質量配分を避けることができ、分割振動の発生を最も効果的に抑えることができる。そこで、均等な曲げ応力が作用する肉厚分布を求め、概ねこの曲線に沿った肉厚分布を有する振動板を形成する。
【００２１】
即ち、図２に実線で示すように、ドーム型振動板の外径をｒ1、外周の肉厚をｔ1、中心の肉厚と外周の肉厚の比α＝（ｔ2／ｔ1）をとするとき、ドーム型の外周から中心軸線に向かって距離ｒの点における肉厚ｔ（ｒ）がほぼ、
ｔ（ｒ）＝ｔ1−ｒ・（１−α）ｔ1／ｒ1 （数式１）
になるように形成する。図２に示す例では、振動板の外径は３０ｍｍであり、中心の肉厚と外周の肉厚の比αは０．５である。
【００２２】
ここで、「肉厚がほぼｔ（ｒ）になるように形成する」とは、上記数式１で示される値のプラス・マイナス１０％以内に収まることを意味するものとする。即ち、板厚を上記式で求められる肉厚に沿って変化させることが理想であるが、工業的に製造する際には厳密にこの値にすることは難しい。検討の結果、数式１で求められる肉厚のプラス・マイナス１０％の誤差であれば、本発明の特徴を損ねることなく、音響信号の再現性を保つことができることが確認されている。
【００２３】
次に、図３を参照して、本発明の実施形態によるドーム型振動板の製造方法を説明する。
まず、被成形材である円板状に打ち抜かれたマグネシウム合金板１を準備する。このマグネシウム合金板１を、図３（ａ）に示すように、所定の温度に加熱されたしわ押さえ４の上に配置する。しわ押さえ４の上に配置されたマグネシウム合金板１を、図３（ｂ）に示すように、所定の温度に加熱されたダイス２ではさみ、数秒間保持して被成形材を所定の温度に加熱する。本実施形態においては、ダイス２およびしわ押さえ４の温度は１００℃〜２５０℃に維持されている。ついで、ダイス２およびしわ押さえ４を、図３（ｃ）に示すように押し下げ、ポンチ６に接触させて、マグネシウム合金板１をドーム型に成形する。好ましくは、ポンチ６とダイス２の間のクリアランスは、所望の肉厚分布に沿った隙間を確保しておく。しかしながら、本実施形態におけるプレス加工は、プレスフォージング加工（型鍛造）のように、ポンチとダイスの間のクリアランスと成型された振動板の肉厚が必ずしも等しくなるものではない。
【００２４】
ここで、ポンチ６の温度は、ダイス２およびしわ押さえ４の温度よりも５０℃〜１００℃高い、１５０℃〜３００℃の範囲の温度に保っておく。成形の際、ポンチ６は、最初にその先端がマグネシウム合金板１に当たる。このときポンチ６の温度はマグネシウム合金板１よりも高いため、マグネシウム合金板１の中央部が加熱される。これにより、マグネシウム合金板１の中央部の耐力が下がり、この部分の変形が進み、マグネシウム合金板１の中心部は伸ばされて薄くなる。さらに、必要に応じてしわ押さえの圧力を調整することにより、マグネシウム合金板１を所望の肉厚分布に成形することができる。
【００２５】
プレス加工の一つである張り出し加工において、ポンチ６の温度としわ抑え４の温度を調整することにより、上記の数式１のような肉厚分布を有するドーム型振動板を形成することができる。すなわち、プレス加工に際し、ダイス２およびしわ押さえ４の温度を１００℃〜２５０℃とし、ポンチ６の温度を１５０℃〜３００℃の範囲で、ダイス２およびしわ押さえ４の温度よりも５０℃〜１５０℃高く設定して成形を行うことにより上記肉厚分布のドーム型振動板を得ることができる。
【００２６】
なお、ダイス２およびしわ押さえ４の温度が１００℃よりも低い場合には、マグネシウム合金板１の延性を十分に確保することができず、適正な加工を行うことができない。また、ダイス２およびしわ押さえ４の温度が２５０℃よりも高い場合にはマグネシウム合金板１が柔らかくなりすぎ、材料に破断が生じてしまう。ポンチ６の温度は、１５０℃〜３００℃が適正であるが、ポンチ６の温度が１５０℃未満では、マグネシウム合金板１の軟化が不十分で、中心部の肉厚を薄くすることができない。また、ポンチ６の温度が３００℃を超えるとマグネシウム合金板１が柔らかくなりすぎて、破断を起こすようになる。
【００２７】
さらに、ポンチ６の温度は、ダイス２およびしわ押さえ４の温度よりも５０℃〜１５０℃高く設定する。その差が５０℃よりも小さいときは、十分な肉厚の差が得られなくなる。また、温度の差が１５０℃を超える場合は、温度の高い部分と低い部分の耐力差が大きくなりかえって破断を起こすことになる。
【００２８】
また、本実施形態においては、成形は１段で、即ち、一組のポンチ及びダイスを用いて１回のプレスで行っているが、これを多段で行っても良い。この場合には、形状の異なる複数のポンチ、ダイスを用いて、何回かのプレスを行い、最終的な形状を成形する。多段で行う場合は、ポンチの径を大きいものから徐々に小さくして行き、最終的に所望の形状のポンチを押し当てて最終形状とする。
【００２９】
次に、図４乃至図６を参照して、上述した製造方法により実際にドーム型振動板を形成した結果を説明する。図４は、本発明の実施形態の製造方法により形成したドーム型振動板の肉厚分布、及び比較例によるドーム型振動板の肉厚分布を示すグラフである。また、図５及び図６は、本発明の実施形態によるドーム型振動板及び比較例によるドーム型振動板を使用して構成したスピーカーユニットの周波数特性を示すグラフである。
【００３０】
（実施例１）
板厚０．０５０ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂ展伸材を用いて、外径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍのドーム型形状のスピーカー振動板を成形した。成形に際して、プレス機は、アイダエンジニアリング株式会社製Ｈ−ＳＦ−６０を使用した。また、マグネシウム合金板のブランク径を４０ｍｍとし、ダイスおよびしわ押さえの温度を２００℃、ポンチの温度を２５０℃として成形した。成形途中で、しわ押さえ圧を変化させている。このようにして形成された本発明の実施形態によるスピーカー用のドーム型振動板を実測した肉厚分布を、図４の黒丸に示す。このドーム型振動板の肉厚分布は、ほぼ数式１に従うものとなっている。
【００３１】
（実施例２）
板厚０．０３０ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂ展伸材を用いて、外径２５ｍｍ、高さ６ｍｍのドーム型形状のスピーカー振動板を成形した。成形に際して、プレス機は、アイダエンジニアリング株式会社製Ｈ−ＳＦ−６０を用い、マグネシウム合金板のブランク径を３５ｍｍとし、ダイスおよびしわ押さえの温度を１７０℃、ポンチの温度を２３０℃として成形した。成形途中で、しわ押さえ圧を変化させている。このようにして形成された本発明の実施形態によるスピーカー用のドーム型振動板を実測した肉厚分布を、図４の黒丸に示す。また、数式１で求められた肉厚分布を一点鎖線で示す。
【００３２】
（比較例１）
板厚０．０５０ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂ展伸材を用いて、外径３０ｍｍ、高さ１０ｍｍのドーム型形状のスピーカー振動板を成形した。成形に際して、プレス機は、アイダエンジニアリング株式会社製Ｈ−ＳＦ−６０を使用した。マグネシウム合金板のブランク径を４０ｍｍとし、ダイスおよびしわ押さえの温度を２００℃、ポンチの温度を２００℃として成形した。成形途中で、しわ押さえ圧は変化させず一定の圧力にて成形した。このようにして形成された比較例によるスピーカー用のドーム型振動板を実測した肉厚分布を図４の白丸に示す。この比較例１においては、ダイスおよびしわ押さえと、ポンチの温度に差がないため、振動板の外周部と中心部における肉厚がほぼ同一になっている。また、この比較例においては、外周部で肉厚がやや厚くなる傾向が見られた。
【００３３】
（比較例２）
板厚０．０３０ｍｍのマグネシウム合金ＡＺ３１Ｂ展伸材を用いて、外径２５ｍｍ、高さ６ｍｍのドーム型形状のスピーカー振動板を成形した。成形に際して、プレス機は、アイダエンジニアリング株式会社製Ｈ−ＳＦ−６０を使用した。マグネシウム合金板のブランク径を３０ｍｍとし、ダイスおよびしわ押さえの温度を１８０℃、ポンチの温度を１８０℃として成形した。成形途中で、しわ押さえ圧は変化させずに成形した。このようにして形成された比較例によるスピーカー用のドーム型振動板を実測した肉厚分布を、図４の白丸に示す。この比較例２においては、ダイスおよびしわ押さえと、ポンチの温度に差がないため、振動板の外周部と中心部における肉厚がほぼ同一になっている。
【００３４】
（性能の評価）
実施例１と２による振動板、および比較例１と２による振動板を通常のツイーター用のダイナミック型スピーカーに組み込み、その周波数特性を評価した。
図５および図６は、周波数特性を実測したグラフである。図５は、外径３０ｍｍのドーム型振動板である実施例１および比較例１の周波数特性のグラフである。図６は、外径２５ｍｍのドーム型振動板である本発明の実施例２および比較例２の周波数特性のグラフである。
【００３５】
いずれの場合も、比較例では音圧レベルに大きなピーク及びディップが見られるのに対し、実施例では、音圧レベルに大きなピーク及びディップが見られない。これは、実施例１及び２のドーム型振動板では、分割振動が十分に抑えられていることを示している。
【００３６】
本発明の実施形態のドーム型振動板によれば、分割振動が抑えられ、音響信号の再現性に優れたスピーカーを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態によるドーム型振動板の断面図である。
【図２】本発明の実施形態によるドーム型振動板及び従来のドーム型振動板の肉厚分布の一例を示すグラフである。
【図３】本発明の実施形態によるドーム型振動板の製造方法を示す図である。
【図４】本発明の実施形態の製造方法により形成したドーム型振動板の肉厚分布、及び比較例によるドーム型振動板の肉厚分布を示すグラフである。
【図５】本発明の実施形態によるドーム型振動板及び比較例によるドーム型振動板を使用して構成したスピーカーユニットの周波数特性を示すグラフである。
【図６】本発明の実施形態によるドーム型振動板及び比較例によるドーム型振動板を使用して構成したスピーカーユニットの周波数特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００３８】
１ マグネシウム合金板
２ ダイス
４ しわ押さえ
６ ポンチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マグネシウム合金板をプレス加工することにより形成される、スピーカー用のドーム型振動板であって、
その肉厚が外周から中心に向かって漸減するように構成され、振動板の中心における肉厚が外周の肉厚の０．２〜０．８倍であることを特徴とするドーム型振動板。
【請求項２】
上記ドーム型振動板の外径をｒ1、外周の肉厚をｔ1、中心の肉厚と外周の肉厚の比α＝（ｔ2／ｔ1）をとするとき、ドーム型の外周から中心軸線に向かって距離ｒの点における肉厚ｔ（ｒ）が、ほぼ、
ｔ（ｒ）＝ｔ1−ｒ・（１−α）ｔ1／ｒ1、
に形成されている請求項１記載のドーム型振動板。
【請求項３】
請求項１又は２記載のドーム型振動板の製造方法であって、
マグネシウム合金製の板を準備する段階と、
このマグネシウム合金製の板を、１００〜２５０゜Ｃの温度にされたダイス及びしわ押さえの間に挟む段階と、
このダイス及びしわ押さえの間に挟まれた上記マグネシウム合金製の板を、上記ダイス及びしわ押さえの温度よりも５０〜１５０゜Ｃ高い温度にされ、且つ１５０〜３００゜Ｃの温度のポンチで塑性変形させる段階と、
を有することを特徴とするドーム型振動板の製造方法。
【請求項１】
マグネシウム合金板をプレス加工することにより形成される、スピーカー用のドーム型振動板であって、
その肉厚が外周から中心に向かって漸減するように構成され、振動板の中心における肉厚が外周の肉厚の０．２〜０．８倍であることを特徴とするドーム型振動板。
【請求項２】
上記ドーム型振動板の外径をｒ1、外周の肉厚をｔ1、中心の肉厚と外周の肉厚の比α＝（ｔ2／ｔ1）をとするとき、ドーム型の外周から中心軸線に向かって距離ｒの点における肉厚ｔ（ｒ）が、ほぼ、
ｔ（ｒ）＝ｔ1−ｒ・（１−α）ｔ1／ｒ1、
に形成されている請求項１記載のドーム型振動板。
【請求項３】
請求項１又は２記載のドーム型振動板の製造方法であって、
マグネシウム合金製の板を準備する段階と、
このマグネシウム合金製の板を、１００〜２５０゜Ｃの温度にされたダイス及びしわ押さえの間に挟む段階と、
このダイス及びしわ押さえの間に挟まれた上記マグネシウム合金製の板を、上記ダイス及びしわ押さえの温度よりも５０〜１５０゜Ｃ高い温度にされ、且つ１５０〜３００゜Ｃの温度のポンチで塑性変形させる段階と、
を有することを特徴とするドーム型振動板の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２００９−２３２３８７（Ｐ２００９−２３２３８７Ａ）
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−７８０５５（Ｐ２００８−７８０５５）
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００２３０８６９）日本金属株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１０月８日（２００９．１０．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年３月２５日（２００８．３．２５）
【出願人】（０００２３０８６９）日本金属株式会社 (29)
【Ｆターム（参考）】
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