專利名稱：揚聲器單元的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聲音再現(xiàn)用的揚聲器單元，特別是涉及一種利用數(shù)字聲音信號直接進(jìn)行驅(qū)動的揚聲器單元。
背景技術(shù)：
以往，開發(fā)有將數(shù)字聲音信號不轉(zhuǎn)換為模擬信號而直接供給到揚聲器并進(jìn)行再現(xiàn)的數(shù)字揚聲器(例如，參照專利文獻(xiàn)1)。專利文獻(xiàn)1所述的數(shù)字揚聲器是對卷繞在音圈繞線筒上的多個音圈中的每一個音圈進(jìn)行加權(quán)以產(chǎn)生與數(shù)字信號的各位對應(yīng)的驅(qū)動力，按照數(shù)字信號的各2位中的二個值切換施加到各音圈上的恒定電壓的極性，從而按照二個值設(shè)定在音圈中流通的電流的方向。采用該結(jié)構(gòu)，能夠以與數(shù)字信號的量化對應(yīng)的比率產(chǎn)生驅(qū)動力。另外，提出了將根據(jù)數(shù)字信號生成高質(zhì)量的模擬信號的數(shù)模轉(zhuǎn)換裝置應(yīng)用于數(shù)字揚聲器的驅(qū)動裝置、實現(xiàn)了再現(xiàn)聲音質(zhì)量改善與電路規(guī)模縮小的揚聲器單元(例如，參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)2所述的揚聲器單元利用格式器(formatter)將Δ Σ調(diào)制器的η位輸出轉(zhuǎn)換為溫度計碼，利用后置過濾器進(jìn)行失配整形(Mismatch Shaping)處理，將其輸出輸入到緩沖電路，利用從緩沖電路輸出的數(shù)字信號控制線圈而增減磁場的強度(參照0063 段、0078 段)。另一方面，用于各種音響設(shè)備、視頻設(shè)備、便攜式電話等可移動設(shè)備等中的揚聲器的振動膜要求具有能夠在較大范圍的頻帶、特別是高音域中能夠忠實地再現(xiàn)清楚的聲音的特性。因此，為了使振動膜具有充分的剛性而要求振動膜的材質(zhì)的彈性模量較高，為了使振動膜輕量化而要求振動膜的材質(zhì)的密度較低，要求振動膜的材質(zhì)具有這樣的乍一看相反的特性。特別是，對于近年來備受關(guān)注的數(shù)字揚聲器用的振動膜而言，根據(jù)對振動響應(yīng)性的要求，強烈要求具有這些特性。專利文獻(xiàn)1 日本特開平4-326291號公報專利文獻(xiàn)2 國際公開第2007/135928號文本

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明的目的在于提供一種利用數(shù)字聲音信號直接對低密度、輕量且具有充分的剛性的振動膜進(jìn)行驅(qū)動的、能夠無損耗地向碳質(zhì)聲音振動膜傳遞音圈的振動的、實現(xiàn)了良好的聲音特性的揚聲器單元。本發(fā)明的揚聲器單元的特征在于，該揚聲器單元具有碳質(zhì)聲音振動膜；音圈，其呈筒狀卷繞導(dǎo)電性線而成并以一個開口端部與上述碳質(zhì)聲音振動膜直接抵接的狀態(tài)被固定；磁通產(chǎn)生部件，其用于產(chǎn)生沿徑向貫穿筒狀的上述音圈的磁通；驅(qū)動部件，其用于向上述音圈供給與聲音信號對應(yīng)的驅(qū)動電流。采用該結(jié)構(gòu)，由于是音圈的一端部與碳質(zhì)聲音振動膜直接抵接的構(gòu)造，因此與聲音信號對應(yīng)地在音圈上被激發(fā)的振動無損耗地傳遞到碳質(zhì)聲音振動膜。由于高效地將音圈
4的振動傳遞到碳質(zhì)聲音振動膜，因此能夠?qū)崿F(xiàn)能夠輸出忠實地再現(xiàn)了聲音信號的聲音的揚聲器。另外，根據(jù)上述揚聲器單元，本發(fā)明的特征在于，上述音圈由與數(shù)字信號的位數(shù)對應(yīng)的多個單位音圈構(gòu)成，使上述多個單位音圈的直徑尺寸不同，將小徑的單位音圈依次插入大徑的音圈而構(gòu)成上述音圈，上述驅(qū)動部件根據(jù)數(shù)字信號的各位值單獨驅(qū)動上述各單位音圈。采用該結(jié)構(gòu)，由于利用數(shù)字信號直接驅(qū)動具有碳質(zhì)聲音振動膜的揚聲器主體，因此利用低密度、輕量且具有充分的剛性的碳質(zhì)聲音振動膜的特性能夠?qū)崿F(xiàn)良好的聲音特性。另外，根據(jù)上述揚聲器單元，本發(fā)明的特征在于，上述各單位音圈是由被加工為截面長圓狀的導(dǎo)電性線以沿與音圈徑向正交的方向相鄰的相鄰線之間在該線截面的長軸方向上緊密接觸的方式卷繞成筒狀而成的。采用該結(jié)構(gòu)，即使在沿徑向多層層疊了多個單位音圈的情況下也能夠抑制音圈整體的在音圈徑向上的音圈厚度(1層或多層)，能夠縮小配置音圈的間隙以使磁通穿過音圈，能夠減少磁損失。另外，根據(jù)上述揚聲器單元，本發(fā)明的特征在于，上述各單位音圈是由被加工為截面長圓狀的導(dǎo)電性線以沿與音圈徑向正交的方向相鄰的相鄰線之間在該線截面的短軸方向上緊密接觸的方式卷繞成筒狀而成的。采用該結(jié)構(gòu)，由于構(gòu)成單位音圈的導(dǎo)電性線的相鄰線之間在該線截面的短軸方向上緊密接觸，因此能夠進(jìn)一步抑制向碳質(zhì)聲音振動膜傳遞在音圈上被激發(fā)的振動時的損
^^ ο另外，根據(jù)上述揚聲器單元，本發(fā)明的特征在于，上述碳質(zhì)聲音振動膜具有固定有上述音圈的開口端部的第1主面和位于與該第1主面相反側(cè)的第2主面，上述音圈的上述開口端部的最外周位置配置在比振動膜外周緣部向內(nèi)側(cè)偏移的位置，在上述第2主面上， 在振動膜外周緣部的與上述音圈的開口端部的固定位置不重合的部分固定有支承構(gòu)件的一端部，該支承構(gòu)件用于以使該碳質(zhì)聲音振動膜能振動自如地的方式支承該碳質(zhì)聲音振動膜。采用該結(jié)構(gòu)，由于在振動膜外周緣部的與音圈固定位置不重合的部分固定有用于以使該碳質(zhì)聲音振動膜能振動自如地的方式支承該碳質(zhì)聲音振動膜的支承構(gòu)件的一端部， 因此能夠避免支承構(gòu)件直接吸收音圈施加給碳質(zhì)聲音振動膜的振動而令碳質(zhì)聲音振動膜難以彎曲的不良情況，能夠?qū)⑻假|(zhì)聲音振動膜的振動特性的劣化抑制到最小程度。另外，根據(jù)上述揚聲器單元，本發(fā)明的特征在于，上述磁通產(chǎn)生部件具有磁軛，其具有與上述音圈的固定在上述碳質(zhì)聲音振動膜上的外周面相對的端部；中心構(gòu)件，其從上述音圈的另一個開口端部插入音圈內(nèi)部并在該中心構(gòu)件與上述磁軛的同該中心構(gòu)件相對的端部之間形成間隙；永磁鐵，其設(shè)置在上述中心構(gòu)件與上述磁軛之間并使靠上述中心構(gòu)件的一側(cè)為一個磁極、使靠上述磁軛側(cè)的一為另一個磁極；上述碳質(zhì)聲音振動膜具有固定有上述音圈的開口端部的第1主面、位于與該第1主面相反側(cè)的第2主面、形成在上述第1 主面上的用于固定上述音圈的開口端部的固定位置的凸部，上述凸部具有使上述音圈的中心部位于上述磁軛的端部與上述中心構(gòu)件之間的間隙位置的高度。
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采用該結(jié)構(gòu)，通過配置為使音圈的中心部位于間隙位置，而使橫穿音圈的磁通量達(dá)到最大，通過向音圈流入電流，產(chǎn)生了最大的應(yīng)力。即，能夠最有效地使碳質(zhì)聲音振動膜振動。在上述揚聲器單元中，優(yōu)選使與上述各單位音圈相連接的引出線的引出位置均勻地分散在上述碳質(zhì)聲音振動膜外周。在從單位音圈引出的引出線的張力對碳質(zhì)聲音振動膜的振動特性帶來較大影響時，通過使引出線的引出位置均勻地分散在上述碳質(zhì)聲音振動膜外周上，能夠?qū)崿F(xiàn)不使碳質(zhì)聲音振動膜的振動特性劣化的引出構(gòu)造。另外，根據(jù)上述揚聲器單元，本發(fā)明的特征在于，上述驅(qū)動部件具有用于對從數(shù)字聲源供給的多值位的數(shù)字聲音信號進(jìn)行△ Σ調(diào)制的△ Σ調(diào)制器，根據(jù)從上述△ Σ調(diào)制器輸出的數(shù)字信號單獨驅(qū)動上述各音圈。采用該結(jié)構(gòu)，通過具有Δ Σ調(diào)制器，能夠利用噪聲整形(noise shaping)效果去除在將從數(shù)字聲源供給來的多值位的數(shù)字聲音信號轉(zhuǎn)換為所需位的數(shù)字信號的過程中產(chǎn)生的量化噪聲，并且也能夠獲得利用過采樣(oversampling)法抑制量化誤差的結(jié)構(gòu)。另外，根據(jù)上述揚聲器單元，本發(fā)明的特征在于，上述驅(qū)動部件具有用于將上述 Δ Σ調(diào)制器輸出的規(guī)定位的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為與上述音圈的個數(shù)對應(yīng)的位數(shù)的溫度計碼的溫度計碼轉(zhuǎn)換部。采用該結(jié)構(gòu)，由于從Δ Σ調(diào)制器輸出的二進(jìn)制的信號是每一位都具有權(quán)重的信號，因此當(dāng)直接使用該信號時難以直接進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動，但是通過轉(zhuǎn)換為在各位上沒有權(quán)重的溫度計碼，能夠利用數(shù)字信號直接驅(qū)動揚聲器主體。在上述揚聲器單元中，上述碳質(zhì)聲音振動膜也可以由含有非晶碳和均勻地分散在該非晶碳中的碳粉末且孔隙率為40%以上的多孔體構(gòu)成。另外，在上述揚聲器單元中，上述碳質(zhì)聲音振動膜能夠為具有低密度層與高密度層的結(jié)構(gòu)，該低密度層由含有非晶碳和均勻地分散在該非晶碳中的碳粉末且孔隙率為40% 以上的多孔體構(gòu)成；該高密度層含有非晶碳，厚度比上述低密度層薄，密度比上述低密度層的密度高。另外，在上述揚聲器單元中，上述揚聲器主體也可以為使上述音圈與上述碳質(zhì)聲音振動膜相接觸并振動的結(jié)構(gòu)。或者，也可以為利用撓性的膜體保持上述碳質(zhì)聲音振動膜、 且使上述音圈與上述膜體相接觸并振動的結(jié)構(gòu)。采用本發(fā)明，能夠提供一種揚聲器單元，該揚聲器單元利用數(shù)字聲音信號直接驅(qū)動低密度、輕量且具有充分的剛性的振動膜，能夠無損耗地向碳質(zhì)聲音振動膜傳遞音圈的振動的，并實現(xiàn)了良好的聲音特性。


圖1是本發(fā)明的第1實施方式的數(shù)字揚聲器單元的概略性整體圖。圖2是表示本發(fā)明的第1實施方式中的揚聲器主體的構(gòu)造的示意性剖視圖。圖3是表示本發(fā)明的第1實施方式中的多個音圈配置的示意圖。圖4是表示本發(fā)明的第1實施方式中的音圈、碳質(zhì)聲音振動膜及驅(qū)動電路之間的關(guān)系的示意圖。圖5是表示本發(fā)明的第1實施方式中的音圈與驅(qū)動電路之間的關(guān)系的電路圖。
圖6是本發(fā)明的第1實施方式中的Δ Σ調(diào)制器的電路結(jié)構(gòu)圖。圖7的(a)是本發(fā)明的第1實施方式中的將揚聲器數(shù)字直接驅(qū)動的數(shù)字信號的整體波形圖，圖7的(b)是將數(shù)字信號的一部分放大了的波形圖。圖8的(a)是本發(fā)明的第1實施方式中的利用撓性膜支承碳質(zhì)聲音振動膜的揚聲器主體的剖視圖，圖8的(b)是圖8的(a)的俯視圖。圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的數(shù)字揚聲器單元中的揚聲器主體的截面構(gòu)造的圖。圖10是表示本發(fā)明的第2實施方式中的從纏線柱(drum)放出音圈用線并使音圈用線經(jīng)過輥之間的情況的圖。圖11是表示本發(fā)明的第2實施方式中的經(jīng)過輥前后的音圈用線的截面形狀的圖。圖12是表示本發(fā)明的第2實施方式中的將壓扁的音圈用線卷繞在卷繞架上的情況的圖。圖13是本發(fā)明的第2實施方式中的卷繞了壓扁的音圈用線的卷繞架的局部剖面圖。圖14是表示本發(fā)明的第2實施方式中的音圈的引出線的引出位置的圖。圖15是本發(fā)明的變形例中的在碳質(zhì)聲音振動膜上形成有凸部的揚聲器主體的結(jié)構(gòu)圖。圖16是本發(fā)明的變形例中的在碳質(zhì)聲音振動膜上形成有凸部及肋部的揚聲器主體的結(jié)構(gòu)圖。圖17的(a)、圖17的(b)是表示本發(fā)明的變形例中的音圈的變形例的圖。圖18是本發(fā)明的實施例的具有低密度層與高密度層的碳質(zhì)聲音振動膜的示意圖。圖19是表示本發(fā)明的實施例的經(jīng)過時間與質(zhì)量變化率之間的關(guān)系的碳質(zhì)聲音振動膜的特性圖。圖20是本發(fā)明的實施例的僅碳質(zhì)聲音振動膜時的數(shù)字揚聲器的頻率特性圖(SPL vs Freq)。
具體實施例方式以下，參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實施方式。本發(fā)明的一實施方式是數(shù)字揚聲器單元，其作為揚聲器主體的振動膜具有碳質(zhì)聲音振動膜，利用從數(shù)字聲源供給的數(shù)字信號直接驅(qū)動音圈而使碳質(zhì)聲音振動膜振動。另外， 本發(fā)明適合于數(shù)字揚聲器單元，但是也能夠應(yīng)用于由模擬聲音信號進(jìn)行的驅(qū)動方式。第1實施方式圖1是本發(fā)明的第1實施方式的數(shù)字揚聲器單元的概略性整體圖。在圖1中，數(shù)字聲源10能夠由⑶播放器、DVD播放器及其他數(shù)字形式的聲音再現(xiàn)裝置構(gòu)成，對數(shù)字揚聲器單元輸出數(shù)字聲音信號。本實施方式的數(shù)字揚聲器單元以多位(multi-bit)的Δ Σ調(diào)制器11、用于將 Δ Σ調(diào)制器11輸出的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為沒有權(quán)重的N位溫度計碼(thermometer code)的溫度計碼轉(zhuǎn)換器12、根據(jù)溫度計碼進(jìn)行驅(qū)動控制的驅(qū)動電路13、具有碳質(zhì)聲音振動膜的揚聲器主體14為主要構(gòu)成要素。參照圖2說明揚聲器主體14的構(gòu)造。揚聲器主體14具有在中心部具有形成為板狀的中心磁極(center pole) 21的有底筒狀的磁軛22和配置在中心磁極21的基端部的磁體23。利用該磁體23、磁軛22、中心磁極21構(gòu)成了磁路。另外，揚聲器主體14在磁路內(nèi)借助未圖示的繞線管具有多個音圈M 和安裝在該音圈M的前端部的碳質(zhì)聲音振動膜25，該多個音圈M包圍在該中心磁極21的外周且與該中心磁極21的外周之間具有間隙。碳質(zhì)聲音振動膜25的外周緣部經(jīng)由邊緣件 26以該碳質(zhì)聲音振動膜25能夠振動的方式支承在框架27上。多個音圈M的音圈個數(shù)N 與溫度計碼轉(zhuǎn)換器12的輸出位數(shù)N相對應(yīng)。圖3 圖5中示出了揚聲器驅(qū)動系統(tǒng)的示意圖。N個單位音圈(M-1 M-N)彼此獨立地配置(圖幻，均卷繞在一端與碳質(zhì)聲音振動膜25相連結(jié)的音圈保持部觀上(圖 4)。另外，也能夠設(shè)為不使用音圈保持部觀而使單位音圈(M-1 M-N)的端部與碳質(zhì)聲音振動膜25的一個面直接連結(jié)的構(gòu)造。另外，如圖5所示，N個(在圖5中為3個)單位音圈(M-1 M-N)各自的引出線分別與各自對應(yīng)的驅(qū)動電路13(1) 驅(qū)動電路13(N)相連接，分別從各自對應(yīng)的驅(qū)動電路13(1) 驅(qū)動電路13(N)獨立地流入驅(qū)動電流。各單位音圈(M-1 M-N)構(gòu)成為能夠從驅(qū)動電路13(1) 驅(qū)動電路13 (N)獨立地進(jìn)行控制。在上述揚聲器主體14中，向置于由磁體23、磁軛22、中心磁極21構(gòu)成的磁路中的音圈M流入電流，利用沿與磁力線正交的方向產(chǎn)生的、作用于音圈M的力使碳質(zhì)聲音振動膜25振動而產(chǎn)生聲波。在音圈M中，與從溫度計碼轉(zhuǎn)換器12輸出的數(shù)字信號的各位值對應(yīng)地流入電流。圖6是Δ Σ調(diào)制器11的電路結(jié)構(gòu)圖。另外，該圖所示的電路結(jié)構(gòu)是一個例子，能夠使用更高階的△ Σ調(diào)制器。在此，將利用多值輸入位表示的數(shù)字聲音信號設(shè)為16位，將來自Δ Σ調(diào)制器11的η位輸出設(shè)為4位。Δ Σ調(diào)制器11基本上具有積分器31、量化器32、延遲器33及反饋環(huán)(feedback loop)。τ是反饋增益。向Δ Σ調(diào)制器11輸入的多值位(例如16位)經(jīng)過積分器31被量化器32轉(zhuǎn)換為η位(例如9值=4位)。在量化時產(chǎn)生的量化誤差利用經(jīng)過延遲器33 的反饋環(huán)返回到輸入端并進(jìn)行差值處理，從而僅對量化誤差積分。當(dāng)將輸入設(shè)為X、將輸出設(shè)為Y、將量化誤差設(shè)為Q時，關(guān)系式表示為Y = X+d-Z—OQ。乘以量化誤差Q的傳遞函數(shù) (1-Z—1)具有頻率特性，在直流附近變小，因此該特性成為后述的噪聲整形效果。在Δ Σ調(diào)制器11中，利用量化器32將多值位的數(shù)字聲音信號量化為與輸出位數(shù) η對應(yīng)的位數(shù)。由量化器32產(chǎn)生的量化誤差能夠通過應(yīng)用過采樣(oversampling)方法來消除。過采樣是以比信號帶充分高的頻率進(jìn)行采樣的方法之一。另外，當(dāng)進(jìn)行△ Σ調(diào)制時， 通過噪聲整形效果能夠改善原信號精度。即，當(dāng)使用量化器進(jìn)行量化時，量化噪聲均勻地分布在整個頻率上，但是通過Δ Σ調(diào)制，不需要的噪聲成分移動到過采樣后的高頻區(qū)域，從而抑制了原信號附近的噪聲，具有能夠改善原信號的精度的效果。溫度計碼轉(zhuǎn)換器12將Δ Σ調(diào)制器11的η位輸出轉(zhuǎn)換為與音圈數(shù)對應(yīng)的N位溫度計碼。例如，若是轉(zhuǎn)換為8位溫度計碼，則將Δ Σ調(diào)制器輸出(0010)、(0101)、(1000)分別轉(zhuǎn)換為溫度計碼(00000011)、(00011111)、(11111111)。由于從Δ Σ調(diào)制器11輸出的二進(jìn)制的信號是每一位都具有權(quán)重的信號，因此在直接使用該信號時，難以直接進(jìn)行數(shù)字驅(qū)動，但是通過轉(zhuǎn)換為在各位上沒有權(quán)重的溫度計碼，能夠利用數(shù)字信號直接驅(qū)動揚聲器主體14。驅(qū)動電路13根據(jù)從溫度計碼轉(zhuǎn)換器12輸出的溫度計碼單獨驅(qū)動各單位音圈 24-1 單位音圈M-N。具體而言，各單位音圈M-I 單位音圈M-N與溫度計碼的各位值一一對應(yīng)，從溫度計碼轉(zhuǎn)換器12針對溫度計碼的每一位都輸出如圖7的(a)、圖7的(b)所示的1位信號(0N/0FF)。以向溫度計碼為“1”的音圈對流入電流、向溫度計碼為“0”的音圈M不流入電流的方式進(jìn)行驅(qū)動。該音圈M自身與流入音圈M中的電流成正比地移動， 而使與該音圈M相結(jié)合的碳質(zhì)聲音振動膜25振動，產(chǎn)生聲音。接著，詳細(xì)說明在本實施方式中所使用的碳質(zhì)聲音振動膜25的構(gòu)造及制造方法。在本發(fā)明的數(shù)字揚聲器單元中，能夠?qū)⒕哂卸嗫左w的碳質(zhì)振動膜用作碳質(zhì)聲音振動膜25，該多孔體含有非晶碳和均勻地分散在該非晶碳中的碳粉末且孔隙率為40%以上。 優(yōu)選該碳質(zhì)聲音振動膜25以上述多孔體的膜作為低密度層，還具有含有非晶碳、厚度比上述低密度層薄、密度比上述低密度層的密度高的高密度層。在此，層數(shù)能夠是具有高密度層與低密度層的雙層構(gòu)造、在低密度層的兩面形成高密度層的3層構(gòu)造、相反地在高密度層的兩面形成低密度層的3層構(gòu)造以及僅高密度層的單層構(gòu)造等各種各樣的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選上述多孔體的氣孔的形狀為球狀，其平均氣孔直徑為5 μ m以上150 μ m以下。 優(yōu)選上述碳粉末含有平均直徑為0. 2 μ m以下、平均長度為20 μ m以下的碳納米纖維。上述高密度層有時含有均勻地分散在上述非晶碳中的石墨。優(yōu)選該碳質(zhì)聲音振動膜在干燥后放置在溫度25°C、濕度60%的環(huán)境中250小時后的質(zhì)量增加為5%以下。另外，使用在含碳樹脂中均勻地混合碳粉末、將混合物成形為膜狀并加熱使之成為碳前體、并使碳前體在非活性氣氛中碳化的方法能夠制造碳質(zhì)聲音振動膜。在該碳質(zhì)聲音振動膜的制造方法中，將成孔材料的顆粒預(yù)先混合在上述混合物中，從而在上述碳化后形成含有非晶碳與碳粉末的多孔體，該成孔材料在上述碳前體化溫度下為固體或液體、并在上述碳化溫度下消失并殘留下氣孔。優(yōu)選還包含通過在上述碳化之前在上述碳前體的膜的至少一個面上形成含碳樹脂層而在上述碳化之后形成含有由上述多孔體構(gòu)成的低密度層和密度高于低密度層的高密度層的碳質(zhì)聲音振動膜的工序。另外，在高密度層的兩面形成低密度層的構(gòu)造例如能夠通過利用樹脂將含有成孔材料的碳前體層粘接在不含成孔材料的碳前體的兩面上并一體進(jìn)行碳化來獲得。優(yōu)選上述成孔材料的顆粒為球狀。優(yōu)選上述碳粉末含有碳納米纖維。上述含碳樹脂層有時含有均勻地分散在其中的石墨。優(yōu)選上述碳化在1200°C以上的溫度下進(jìn)行。如上所述，通過將在進(jìn)行碳前體化時的溫度下為固體或液體、在碳化溫度下消失并殘留有氣孔的成孔材料、例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的顆粒混合在含碳樹脂與碳粉末的混合物中，在碳化過程中，該成孔材料殘留下與其立體形狀對應(yīng)的立體形狀的氣孔并消失。因而，通過控制成孔材料的調(diào)配比例能夠容易地控制孔隙率，通過選擇成孔材料的顆粒的立體形狀及尺寸能夠容易地控制氣孔的立體形狀及尺寸，能夠?qū)崿F(xiàn)孔隙率40%以上的多孔體?？紫堵适侵笟饪椎捏w積占含有氣孔的多孔體整體的體積的百分比，定義為以碳密度為1. 5g/cm3、根據(jù)多孔體整體的體積及質(zhì)量計算出的孔隙率。若采用高密度層與由上述多孔體構(gòu)成的低密度層的多層構(gòu)造，則能夠維持必要的剛性并將孔隙率設(shè)為60%以上，能夠?qū)⒄駝幽ふw的密度設(shè)為0. 5g/cm3以下。高密度層以其厚度為總厚度的 30%左右來實現(xiàn)效果，以楊氏模量為IOOGPa 左右的剛性來承擔(dān)再現(xiàn)高音域的作用。低密度層的楊氏模量為 左右，使振動膜整體較輕并維持整體的音質(zhì)， 使振動響應(yīng)性較好。使上述高密度層、低密度層一體化并進(jìn)行燒成、碳化，形成多層碳質(zhì)材料，因此能夠獲得能夠控制特性、特別是能夠輸出直至高音域的能夠聽到的音域的聲音的多層平面揚聲器振動膜。另外，也能夠設(shè)為圓頂狀使其具有剛性，利用致密且高剛性的高密度層與成為芯的較輕的低密度層的作為梁的強度之間的平衡，能夠獲得再現(xiàn)極限頻率較高的平面振動膜。再現(xiàn)音域也會因孔隙率設(shè)計而發(fā)生改變，但是不會因氣孔直徑帶來較大影響。處理 (handling)性良好，耐沖擊性也得到提高。另外，通過利用高密度層覆蓋多孔體的低密度層的單面或雙面，能夠防止向揚聲器單元安裝時的粘合劑的吸入。作為要求聲音振動膜還具有的特性，能夠列舉出吸濕性較低的特性，以不會吸收空氣中的水分、變重而改變聲音特性。通過將碳化溫度設(shè)為1200°C以上，能夠獲得在干燥后放置在溫度25°C、濕度60%的環(huán)境中250小時后的質(zhì)量增加為5%以下的聲音振動膜。在以上說明中，例示了借助邊緣件利用框架保持碳質(zhì)聲音振動膜的構(gòu)造，但是也能夠設(shè)為利用撓性膜支承碳質(zhì)聲音振動膜的構(gòu)造。圖8的(a)是利用撓性膜支承碳質(zhì)聲音振動膜的揚聲器主體的剖面圖，圖8的(b) 是其俯視圖。如圖8的(a)所示，關(guān)于磁軛22、磁體23、中心磁極21、音圈M及框架27，具有與圖2所示的揚聲器主體14相同的構(gòu)造。碳質(zhì)聲音振動膜41固定在撓性膜42的內(nèi)側(cè)面。撓性膜42形成為中央部呈圓頂狀鼓出的形狀，固定在形成為板狀的膜基座43的上表面。音圈M的端部與膜基座43的下表面外周緣部相抵接而傳遞振動。另外，在撓性膜42 上施加有用于確保強度的凹凸加工。使如上構(gòu)成的揚聲器主體與如圖1所示的數(shù)字驅(qū)動系統(tǒng)相連接而構(gòu)成數(shù)字揚聲器單元。由從數(shù)字聲源供給的數(shù)字聲音信號進(jìn)行的揚聲器主體的驅(qū)動方法如上所述。與利用框架保持碳質(zhì)聲音振動膜的構(gòu)造相比，像這樣利用具有所需的剛性與撓性的撓性膜42來保持碳質(zhì)聲音振動膜41，能夠?qū)崿F(xiàn)較高的聲壓。在本發(fā)明人進(jìn)行的驗證實驗中，通過在膜上組合碳質(zhì)振動膜，作為峰值聲壓能夠?qū)崿F(xiàn)了 90dBspI。因而，在需要較高聲壓的用途中，優(yōu)選如圖8所示利用撓性膜42保持碳質(zhì)聲音振動膜41的結(jié)構(gòu)。第2實施方式接著，說明本發(fā)明的第2實施方式。圖9是表示本發(fā)明的第2實施方式的數(shù)字揚聲器單元的結(jié)構(gòu)的示意圖，表示揚聲器主體的截面構(gòu)造。另外，對于與第1實施方式相同的結(jié)構(gòu)部分，標(biāo)記相同的符號并省略說明，以與第1實施方式的不同點為中心進(jìn)行說明。揚聲器主體100具有由鐵片構(gòu)成且截面形成為U形狀的磁軛121、中心構(gòu)件122、 磁體123、形成為筒狀的音圈IM及碳質(zhì)聲音振動膜125。磁軛121形成為具有比音圈IM 的外徑稍微大的內(nèi)徑的有底筒狀。從磁軛121的底面外周緣部立起的磁軛端部121a(121b)
10與音圈124的外周面相對。在音圈124的內(nèi)部空間中配置中心構(gòu)件122。在中心構(gòu)件122的下表面與磁軛121的與該中心構(gòu)件122的下表面相對的面(磁軛上表面)之間配置磁體123。磁體123的與中心構(gòu)件122的下表面相接觸的上表面被磁化為一個磁極(例如N極)，磁體123的與磁軛121的上表面相接觸的下表面被磁化為另一個磁極(例如S極)。利用該磁體123、磁軛121及中心構(gòu)件122構(gòu)成了磁路。關(guān)于磁軛121及中心構(gòu)件122的俯視形狀，并不特別限定，但是當(dāng)磁軛121形成為有底圓筒狀或四方筒狀時，中心構(gòu)件122形成為相同形狀(相似形狀)的圓形或四方形，而且中心構(gòu)件122設(shè)定為在磁軛端部121a、121b與中心構(gòu)件122外周部之間形成有間隙的程度的尺寸。在形成于磁軛端部121a(121b)與中心構(gòu)件122外周緣部之間的間隙中配置音圈 124。音圈IM沿徑向重疊多個單位音圈1Μ-1、1Μ-2、1Μ-3而構(gòu)成。多個單位音圈124-1、 124-2、124-3的數(shù)量N與溫度計碼轉(zhuǎn)換部13的輸出位數(shù)N相對應(yīng)。音圈IM配置為至少音圈124的一部分位于磁軛端部121a(121b)與中心構(gòu)件122外周緣部之間的間隙中。圖 9中示出了以音圈124的下部位于間隙的方式配置的例子。單位音圈1Μ-1、1Μ-2、1Μ-3 將線卷繞為筒狀而構(gòu)成，該線由導(dǎo)電性線壓扁加工為截面呈長圓狀而成。在從磁軛121及中心構(gòu)件122的上表面向上方離開規(guī)定距離Ll的位置處配置碳質(zhì)聲音振動膜125。碳質(zhì)聲音振動膜125具有比音圈IM的外徑尺寸大的尺寸。以音圈IM 的一個開口端部與碳質(zhì)聲音振動膜125的下表面直接抵接的狀態(tài)進(jìn)行粘接固定。即，音圈 124的一端部固定在碳質(zhì)聲音振動膜125上，音圈124的另一開口端部成為自由端。另外， 音圈IM安裝為徑向的最外周位置配置在從碳質(zhì)聲音振動膜125的外周緣部向內(nèi)側(cè)進(jìn)入了規(guī)定距離L2的位置處。以包圍磁軛121、音圈124及碳質(zhì)聲音振動膜125的外周的方式配置框架126?？蚣?26借助剛性較高的支承部127保持磁軛121，借助具有彈性的邊緣件128以碳質(zhì)聲音振動膜125能夠振動的方式支承該碳質(zhì)聲音振動膜125。邊緣件1 優(yōu)選具有以碳質(zhì)聲音振動膜125能振動自如地的方式支承碳質(zhì)聲音振動膜125的功能和抑制碳質(zhì)聲音振動膜125 繼續(xù)振動的減震功能。如上所述，音圈124的徑向的最外周部位于從碳質(zhì)聲音振動膜125的外周緣部向內(nèi)側(cè)進(jìn)入了規(guī)定距離L2的位置處。本實施方式在碳質(zhì)聲音振動膜125的成為未直接抵接有音圈124的一個開口端部的區(qū)域的到距外周緣部為距離L2為止的范圍內(nèi)確保有用于固定邊緣件1 的振動膜側(cè)端部的安裝部129。S卩，邊緣件1 的靠振動膜側(cè)端部固定在安裝部1 上，靠框架側(cè)端部固定在框架126的一部分上。在此，參照圖10 圖13說明音圈124的制造工序。如圖10所示，放出卷繞在纏線柱41上的音圈用線42，使其經(jīng)過一對輥43a、4!3b之間而被壓扁。其結(jié)果，如圖11所示，經(jīng)過輥后的音圈用線42a的截面形狀從正圓變形為長圓形。接著，如圖12所示，利用卷繞架44以成為音圈IM的筒形狀的方式卷繞截面形狀變形為長圓形的音圈用線42a。當(dāng)為圖9所示的3聲道(124-1、124-2、124-3)構(gòu)造時，最先將位于最內(nèi)側(cè)的單位音圈1M-3卷繞在卷繞架44上。卷繞架44的卷繞部4 優(yōu)選設(shè)為與音圈124的徑向的截面形狀相同的形狀。在圖12中示意性例示了長圓形，但是通過使用具有圓形、橢圓形、四邊形等截面形狀的卷繞部4 而能夠?qū)较虻慕孛嫘螤罾p繞成任意形狀。通過更換插入方式的卷繞部4 能夠調(diào)整繞線寬度。圖13是表示使用卷繞架44卷繞途中的狀態(tài)的剖面圖。以壓扁為長圓狀的音圈用線42a的壓扁面位于卷繞部44a的卷繞面?zhèn)鹊姆绞竭M(jìn)行卷繞，并且以在沿旋轉(zhuǎn)軸方向相鄰的音圈用線4 之間未留有間隙的方式緊密地進(jìn)行卷繞。由此，能夠獲得以沿與音圈徑向正交的方向相鄰的相鄰線之間在該線截面的長軸方向上緊密接觸的方式卷繞為筒狀的單位音圈。當(dāng)在卷繞架44的卷繞部4 外周面上卷繞了 2層時，位于最內(nèi)側(cè)的單位音圈 124-3的卷繞作業(yè)結(jié)束。引出構(gòu)成單位音圈1M-3的音圈用線4 的兩端部，能夠與后述的驅(qū)動電路相連接。后面說明音圈用線42a的引出位置。接著，在位于最內(nèi)側(cè)的單位音圈1M-3的外周面上，與單位音圈1M-3相同地卷繞用于構(gòu)成位于中間的單位音圈1M-2的音圈用線42a。此時，音圈用線4 被壓扁為截面呈長圓狀，使壓扁的平面彼此相接觸地進(jìn)行層疊，因此能夠確保線不會層疊得走形。若位于中間的單位音圈1M-2的卷繞作業(yè)結(jié)束，則同樣地實施位于最外側(cè)的單位音圈IM-I的卷繞作業(yè)。如上所述，通過在位于內(nèi)側(cè)的單位音圈的外周上卷繞位于外側(cè)的單位音圈的音圈用線42a，成為在大徑的單位音圈中依次插入了小徑的單位音圈的構(gòu)造。為了高效地(無損耗地)向碳質(zhì)聲音振動膜125傳遞在所制作的音圈IM上產(chǎn)生的振動，優(yōu)選沿與徑向正交的方向緊密地配置音圈用線，并且使單位音圈一體化。因此，為了使單位音圈一體化，優(yōu)選在卷繞了音圈用線之后例如利用固化性樹脂來使音圈整體一體化。這樣，能夠獲得多聲道的單位音圈1Μ-1、1Μ-2、1Μ-3被一體化了的音圈124。在使該音圈IM的一個開口端部與碳質(zhì)聲音振動膜125的下表面相抵接的狀態(tài)下進(jìn)行粘接固定。另外，當(dāng)使單位音圈單獨振動時，分別準(zhǔn)備具有與各單位音圈的內(nèi)徑相匹配的卷繞部44a的卷繞架44，一個一個地制作內(nèi)徑不同的各單位音圈。對每一個單位音圈利用固化性樹脂進(jìn)行一體化。之后，向外徑較大的單位音圈的內(nèi)側(cè)插入挨著的內(nèi)徑較小的單位音圈，組合內(nèi)徑不同的多個單位音圈而制作成1個音圈124。另外，當(dāng)為安裝在便攜式電話機等上的小型的揚聲器單元時，從單位音圈124-1、 124-2,124-3引出的引出線的張力給碳質(zhì)聲音振動膜125的振動特性帶來了較大的影響。 隨著碳質(zhì)聲音振動膜125變小、變輕，引出線給振動特性帶來的影響增大。另一方面，由于聲道數(shù)(單位音圈個數(shù)N)每增加1個會追加兩根引出線，因此引出線與聲道數(shù)的增加相應(yīng)地增加。因此，關(guān)于從單位音圈124-1、124-2、124-3引出的引出線，要求有不使碳質(zhì)聲音振動膜125的振動劣化的引出構(gòu)造。圖14是表示具有6個單位音圈的音圈IM中的引出線配置的示意性立體圖。從6 個單位音圈IM-I 單位音圈1M-6各引出兩根引出線。如該圖所示，當(dāng)為長方形的碳質(zhì)聲音振動膜125時，在各長邊上，從兩個單位音圈(124-1、124-2) (124-4,124-5)分別引出兩根共計引出4根引出線，在各短邊上，從1個單位音圈124-3、單位音圈124-6分別引出兩根引出線。這樣，優(yōu)選使在碳質(zhì)聲音振動膜125上的引出線的引出位置在振動膜整個外周上均勻地分散。另外，關(guān)于驅(qū)動音圈124的驅(qū)動系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，由于與第1實施方式相同，因此省略說明。如圖9所示，本實施方式的揚聲器主體100是音圈124的一端部與碳質(zhì)聲音振動膜125直接抵接的構(gòu)造，因此與數(shù)字聲音信號對應(yīng)地在音圈IM上被激發(fā)的振動無損耗地被傳遞到碳質(zhì)聲音振動膜125。即，能夠高效地向碳質(zhì)聲音振動膜125傳遞在能被數(shù)字驅(qū)動的音圈IM上激發(fā)的振動，因此能夠?qū)崿F(xiàn)能夠輸出忠實地再現(xiàn)了數(shù)字聲音信號的聲音的數(shù)
字揚聲器。另外，由于音圈124的一端部與碳質(zhì)聲音振動膜125直接抵接，因此在音圈IM中產(chǎn)生的熱量(焦耳熱)傳遞到碳質(zhì)聲音振動膜125并被有效地散熱。即，采用本實施方式， 能夠使導(dǎo)熱特性優(yōu)異的碳質(zhì)聲音振動膜125作為音圈IM的散熱板發(fā)揮作用。其結(jié)果，能夠防止由音圈124的發(fā)熱導(dǎo)致的特性劣化，并且能夠謀求由簡化散熱對策帶來的結(jié)構(gòu)簡化。由于碳質(zhì)聲音振動膜125經(jīng)由具有減震功能的邊緣件1 支承在框架1 上，因此碳質(zhì)聲音振動膜125與數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對應(yīng)地振動，但是與該數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)對應(yīng)的振動迅速被邊緣件1 吸收，而不會對由后續(xù)的聲音數(shù)據(jù)引起的振動造成不良影響。而且，具有減震功能的邊緣件128的振動膜側(cè)端部固定在從音圈124的抵接位置向外側(cè)離開的安裝部1 上。因此，能夠避免具有減震功能的邊緣件1 直接吸收音圈IM 施加給碳質(zhì)聲音振動膜125的振動而使碳質(zhì)聲音振動膜125難以彎曲這樣的不良情況，能夠?qū)⑻假|(zhì)聲音振動膜125的振動特性的劣化抑制到最小程度。另外，音圈IM是將音圈用線4 壓扁為截面長圓狀并將音圈用線4 在平面?zhèn)戎丿B卷繞為多層而得到的，因此能夠?qū)⒍鄠€單位音圈IM-I 單位音圈1M-3重疊為多層時的、音圈整體的內(nèi)徑與外徑之差抑制為較小的尺寸。形成在磁軛端部121a、121b與中心構(gòu)件122外周緣部之間的間隙越小越能夠?qū)⒋艙p失抑制得較小，而由于能夠?qū)⑴渲迷谠撻g隙中的音圈124的內(nèi)徑與外徑之差設(shè)為較小的尺寸，因此與其相對應(yīng)地也能夠縮小間隙而能夠進(jìn)行抑制了磁損失的高效的驅(qū)動。接著，說明揚聲器主體1的變形例。圖15示出了在碳質(zhì)聲音振動膜上形成有用于調(diào)整音圈的高度位置的凸部的例子。驅(qū)動系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)能夠應(yīng)用與上述實施方式相同的結(jié)構(gòu)。若音圈124的至少一部分能夠介于被形成在磁軛端部121a、121b與中心構(gòu)件122 外周緣部之間的間隙中，則一定程度的磁通能夠橫穿音圈124。特別是，通過配置為音圈 1 的中心部位于間隙位置，橫穿音圈1 的磁通量達(dá)到最大，通過向音圈1 流入電流，而產(chǎn)生最大的應(yīng)力。即，如圖15所示，音圈124的中心部位于間隙位置的配置能夠最有效地使碳質(zhì)聲音振動膜51振動。在此，碳質(zhì)聲音振動膜51 (下表面)與中心構(gòu)件122(上表面)之間為了確保碳質(zhì)聲音振動膜51振動時的行程而設(shè)定為在最大行程的基礎(chǔ)上具有些許盈余的尺寸。因此，在調(diào)整碳質(zhì)聲音振動膜51 (下表面)與中心構(gòu)件122(上表面)之間的間隔來調(diào)整音圈IM 與間隙位置之間的位置關(guān)系時受到限制。另一方面，若向與振動膜相反側(cè)(圖16的(a)中的下方側(cè))延長音圈124的長度，則能夠?qū)⒁羧?24的中心部配置在間隙位置。但是，當(dāng)擴展音圈124的長度時，由于線距離伸長，因此重量增大。如上所述，由于音圈IM被碳質(zhì)聲音振動膜51直接保持，因此并不優(yōu)選使音圈124的重量增大這樣的對策。
13CN 102422650 A
說明書
11/13 頁 因此，采用下述構(gòu)造形成碳質(zhì)聲音振動膜51上的音圈安裝部突出而成的凸部 52，在該凸部52上粘接固定音圈124的一端部。凸部52的高度Dl調(diào)整為音圈124的中心部位于間隙位置的尺寸。在圖15中，音圈124的與一端部相距距離D2的位置為中心部。由于在碳質(zhì)聲音振動膜51上形成了凸部52，而增加的只是與凸部52相應(yīng)的重量。 因此，將凸部52挖為中空狀能夠抑制重量增加。或者，也可以使碳質(zhì)聲音振動膜51的除凸部52以外的部分的厚度dl變薄來抑制總重量增加。采用這種變形例，形成碳質(zhì)聲音振動膜51上的音圈安裝部突出而成的凸部52，配置為音圈IM的中心部位于間隙位置，因此能夠使通過音圈IM的磁通量達(dá)到最大，能夠最有效地使碳質(zhì)聲音振動膜51振動。另外，如圖16所示，在碳質(zhì)聲音振動膜51上形成凸部52，并且使碳質(zhì)聲音振動膜 51的厚度dl變薄。由此，碳質(zhì)聲音振動膜51的彎曲強度降低，因此為了提高強度也可以在振動膜表面上形成加強用的肋部53。在該圖中，例示了四邊形的碳質(zhì)聲音振動膜51，但是本發(fā)明也能夠應(yīng)用于其他形狀。圖17的(a)、圖17的(b)是表示揚聲器主體的改變了構(gòu)成音圈的線的層疊方向的變形例的圖。圖17的(a)的基本構(gòu)造與圖9所示的揚聲器主體100相同，圖17的(b)的基本構(gòu)造與圖17所示的揚聲器主體100相同。在圖17的(a)、圖17的(b)所示的揚聲器主體中，構(gòu)成音圈124的各單位音圈 60-1、60-2、60-3是以被壓扁為長圓狀的音圈用線彼此用平面相重疊的方式進(jìn)行層疊而構(gòu)成的。各單位音圈是以被壓扁的音圈用線的平面部相重疊的方式卷繞在卷繞架44的卷繞部4 上制作而成的。由此，在各單位音圈中，音圈用線緊密接觸地排列，因此能夠進(jìn)一步抑制向碳質(zhì)聲音振動膜51傳遞在音圈IM上被激發(fā)的振動時的損耗。另外，如圖17的(a)、圖17的(b)所示，通過減少各單位音圈向徑向的重疊層數(shù) (1層)，能夠防止磁軛端部121a、121b與中心構(gòu)件122外周部之間的間隙增大。在以上說明中，例示了經(jīng)由邊緣件利用框架保持碳質(zhì)聲音振動膜的構(gòu)造，但是也能夠設(shè)為利用撓性膜保持碳質(zhì)聲音振動膜的構(gòu)造。將碳質(zhì)聲音振動膜的開口端部固定在撓性膜的膜平面上，撓性膜經(jīng)由邊緣件以該撓性膜能振動自如的方式固定在框架上。由于將碳質(zhì)聲音振動膜配置在撓性膜的中心，因此能夠稱作中心板方式(center plate scheme) 0在中心板方式的揚聲器主體100中，使上述音圈124的一端部與撓性膜直接抵接并振動。實施例( ^mm ι)3 m^m^WM對由作為非晶碳源的氯乙酸樹脂35質(zhì)量％、平均粒徑0. 1 μ m長5 μ m的碳納米纖維1. 4質(zhì)量％、作為用于形成氣孔的成孔材料的PMMA復(fù)合而成的組合物，添加作為增塑劑的鄰苯二甲酸二烯丙基酯單體，使用亨舍爾混合機使其分散之后，使用加壓捏合機(日文 加圧二一夕。一)充分地反復(fù)進(jìn)行捏而獲得組合物，利用造粒機進(jìn)行造粒而獲得成形用組合物。通過擠出成形將該成形用組合物的顆粒形成為厚400 μ m的片狀的成型物，然后在雙面涂敷呋喃樹脂并使其固化，獲得多層片狀物。在200°C的空氣干燥爐(air oven)中對該多層片狀物處理5個小時而獲得前體(precursor)(碳前體)。之后，在氮氣中以20°C/h的升溫速度進(jìn)行升溫，以1000°C保持3個小時。自然冷卻之后，在真空中以1400°C保持3個小時，之后進(jìn)行自然冷卻而完成燒成。由此，如圖18示意性所示那樣，能夠獲得具有低密度層 116和高密度層118的聲音振動膜，該低密度層116為多孔體，在非晶碳110中均勻地分散有碳納米纖維的粉末112，具有PMMA顆粒消失后殘留下的球狀的氣孔144，該高密度層118 由覆蓋該低密度層116雙面的非晶碳110構(gòu)成。這樣獲得的聲音振動膜的低密度層116的孔隙率為70%，平均氣孔直徑為60 μ m。 振動膜整體具有厚度約350 μ m、彎曲強度25MPa、楊氏模量8GPa、聲速4200m/sec、密度 0. 45g/cm3、吸濕性1質(zhì)量％以下這樣的優(yōu)異的物理特性。另外，聲速根據(jù)密度與楊氏模量的實際測量值通過計算而求出(以下相同)。吸濕性是在以100°c干燥30分鐘之后放置在溫度25°C、濕度60%的環(huán)境中時的質(zhì)量增加率 (%)0圖19中示出了經(jīng)過時間與質(zhì)量變化率之間的關(guān)系。作為比較例1，也示出了將最后的燒成(碳化)溫度設(shè)為1000°C時的結(jié)果。根據(jù)圖19可知，通過將碳化溫度設(shè)為1200°C 以上，能夠獲得250小時后的質(zhì)量增加為5%以下的吸濕性低的振動膜。(棚列2)&誠賄Φ力口ATJW (CT)白句棚列對由作為非晶碳源的氯乙酸樹脂35質(zhì)量％、平均粒徑0. 1 μ m長5μπι的碳納米纖維1. 4質(zhì)量％、作為用于形成氣孔的成孔材料的PMMA復(fù)合而成的組合物，添加作為增塑劑的鄰苯二甲酸二烯丙酯單體，使用亨舍爾混合機使其分散之后，使用加壓捏合機充分地反復(fù)進(jìn)行捏而獲得組合物，利用造粒機進(jìn)行造粒而獲得成形用組合物。通過擠出成形將該成形用組合物的顆粒形成厚400 μ m的片狀的成型物，然后在兩面涂敷使平均粒徑4 μ m左右的石墨(日本石墨公司(日本黒鉛)制造的SP270) 5質(zhì)量％分散在呋喃樹脂中并加入了固化劑而成的液體并使其固化，獲得多層片狀物。在200°C的空氣干燥爐中對該多層片狀物處理5個小時并獲得前體(碳前體)。之后，在氮氣中以20°C/h的升溫速度進(jìn)行升溫，以 1000°C保持3個小時。自然冷卻之后，在真空中以1500°C保持3個小時，之后進(jìn)行自然冷卻而完成燒成，獲得復(fù)合碳振動膜。這樣獲得的聲音振動膜的低密度層的孔隙率為70%，平均氣孔直徑為60μπι。振動膜整體具有厚度約350μπι、彎曲強度23MPa、楊氏模量5GPa、聲速3333m/sec、密度0. 45g/ cm3這樣的優(yōu)異的物理特性。(實施例3)僅多孔體的實施例對由作為孔隙率50%的單層成形體非晶碳源的氯乙酸樹脂M質(zhì)量％、平均粒徑 0. 1 μ m長5 μ m的碳納米纖維1. 4質(zhì)量％、作為用于形成氣孔的成孔材料的PMMA復(fù)合而成的組合物，添加作為增塑劑的鄰苯二甲酸二烯丙酯單體，使用亨舍爾混合機使其分散之后， 使用加壓捏合機充分地反復(fù)進(jìn)行捏而獲得組合物，利用造粒機進(jìn)行造粒而獲得成形用組合物。使用該顆粒進(jìn)行了厚400 μ m的膜狀的擠出成形。在加熱到200°C的空氣干燥爐中對該膜處理5個小時而獲得前體(碳前體)。之后，在氮氣中以20°C/小時以下的升溫速度進(jìn)行升溫，以1000°C保持3個小時。自然冷卻之后，在真空氣氛中以1500°C保持3個小時，之后進(jìn)行自然冷卻而完成燒成，獲得復(fù)合碳振動膜。這樣獲得的多孔質(zhì)的聲音振動膜具有孔隙率為50%、氣孔直徑60 μ m、厚度約 350 μ m、彎曲強度^MPa、楊氏模量7GPa、聲速3055m/sec、密度0. 75g/cm3這樣的優(yōu)異的物理特性。接著，說明在上述數(shù)字揚聲器單元中使用了在上述實施例1中制作的振動膜時的揚聲器的頻率特性。揚聲器單元所具有的音圈M由6個音圈構(gòu)成，在△ Σ調(diào)制器11中將 16位的數(shù)字聲音信號轉(zhuǎn)換為4位，從溫度計碼轉(zhuǎn)換器12輸出的溫度計碼設(shè)為6位結(jié)構(gòu)。圖20示出了在使用了實施例1中獲得的振動膜時的頻率特性。如該圖所示，當(dāng)僅為碳質(zhì)振動膜時，從700Hz左右到能夠聽到的頻帶的上限、即所謂的20kHz實現(xiàn)了非常平坦的特性。若為圖20所示的頻率特性，則能夠再現(xiàn)質(zhì)量極好的音質(zhì)。另外，作為峰值聲壓能夠?qū)崿F(xiàn)85dBspl以上。如上所述，采用本發(fā)明的一實施方式的數(shù)字揚聲器單元，能夠利用數(shù)字聲音信號直接驅(qū)動低密度、輕量且具有充分的剛性的碳質(zhì)聲音振動膜，實現(xiàn)良好的聲音特性。本申請基于2009年3月11日申請的日本特愿2009-057901及2009年4月30日申請的日本特愿2009-111539。這些內(nèi)容全部包含于此。
權(quán)利要求
1.一種揚聲器單元，其特征在于，該揚聲器單元具有碳質(zhì)聲音振動膜；音圈，其呈筒狀卷繞導(dǎo)電性線而成并以一個開口端部與上述碳質(zhì)聲音振動膜直接抵接的狀態(tài)被固定；磁通產(chǎn)生部件，其用于產(chǎn)生沿徑向貫穿筒狀的上述音圈的磁通；驅(qū)動部件，其用于向上述音圈供給與聲音信號對應(yīng)的驅(qū)動電流。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器單元，其特征在于，上述音圈由與數(shù)字信號的位數(shù)對應(yīng)的多個單位音圈構(gòu)成，使上述多個單位音圈的直徑尺寸不同，將小徑的單位音圈依次插入大徑的音圈而構(gòu)成上述音圈，上述驅(qū)動部件根據(jù)數(shù)字信號的各位值單獨驅(qū)動上述各單位音圈。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚聲器單元，其特征在于，上述各單位音圈是由被加工為截面長圓狀的導(dǎo)電性線以沿與音圈徑向正交的方向相鄰的相鄰線之間在該線截面的長軸方向上緊密接觸的方式卷繞成筒狀而成的。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚聲器單元，其特征在于，上述各單位音圈是由被加工為截面長圓狀的導(dǎo)電性線以沿與音圈徑向正交的方向相鄰的相鄰線之間在該線截面的短軸方向上緊密接觸的方式卷繞成筒狀而成的。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器單元，其特征在于，上述碳質(zhì)聲音振動膜具有固定有上述音圈的開口端部的第1主面和位于與該第1主面相反側(cè)的第2主面，上述音圈的上述開口端部的最外周位置配置在比振動膜外周緣部向內(nèi)側(cè)偏移的位置，在上述第2主面上，在振動膜外周緣部的與上述音圈的開口端部的固定位置不重合的部分固定有支承構(gòu)件的一端部，該支承構(gòu)件用于以該碳質(zhì)聲音振動膜能振動自如的方式支承該碳質(zhì)聲音振動膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器單元，其特征在于，上述磁通產(chǎn)生部件具有磁軛，其具有與固定在上述碳質(zhì)聲音振動膜上的上述音圈的外周面相對的端部；中心構(gòu)件，其從上述音圈的另一個開口端部插入音圈內(nèi)部并在該中心構(gòu)件與上述磁軛的同該中心構(gòu)件相對的端部之間形成間隙；永磁鐵，其設(shè)置在上述中心構(gòu)件與上述磁軛之間并使靠上述中心構(gòu)件的一側(cè)為一個磁極、使靠上述磁軛的一側(cè)為另一個磁極；上述碳質(zhì)聲音振動膜具有固定有上述音圈的開口端部的第1主面、位于與該第1主面相反的一側(cè)的第2主面、形成在上述第1主面上的用于固定上述音圈的開口端部的固定位置的凸部，上述凸部具有使上述音圈的中心部位于上述磁軛的端部與上述中心構(gòu)件之間的間隙位置的高度。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的揚聲器單元，其特征在于，與上述各單位音圈相連接的引出線的引出位置均勻地分散在上述碳質(zhì)聲音振動膜外周。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器單元，其特征在于，上述驅(qū)動部件具有用于對從數(shù)字聲源供給的多值位的數(shù)字聲音信號進(jìn)行△ Σ調(diào)制的 Δ Σ調(diào)制器，上述驅(qū)動部件根據(jù)從上述△ Σ調(diào)制器輸出的數(shù)字信號單獨驅(qū)動上述各音圈。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的揚聲器單元，其特征在于，上述驅(qū)動部件具有用于將上述△ Σ調(diào)制器輸出的規(guī)定位的數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為與上述音圈的個數(shù)對應(yīng)的位數(shù)的溫度計碼的溫度計碼轉(zhuǎn)換部。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器單元，其特征在于，上述碳質(zhì)聲音振動膜是含有非晶碳和均勻地分散在該非晶碳中的碳粉末且孔隙率為 40%以上的多孔體。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器單元，其特征在于，上述碳質(zhì)聲音振動膜具有低密度層與高密度層，該低密度層由含有非晶碳和均勻地分散在該非晶碳中的碳粉末且孔隙率為40%以上的多孔體構(gòu)成；該高密度層含有非晶碳，厚度比上述低密度層薄，密度比上述低密度層的密度高。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器單元，其特征在于，在上述揚聲器主體中，使上述音圈與上述碳質(zhì)聲音振動膜相接觸并振動。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的揚聲器單元，其特征在于，在上述揚聲器主體中，利用撓性的膜體保持上述碳質(zhì)聲音振動膜，使上述音圈與該膜體相接觸并振動。
全文摘要
本發(fā)明實現(xiàn)了一種利用數(shù)字聲音信號直接驅(qū)動低密度、輕量且具有充分的剛性的振動膜、能夠無損耗地向碳質(zhì)聲音振動膜傳遞音圈的振動的揚聲器單元。該數(shù)字揚聲器單元具有揚聲器主體(14)，其具有碳質(zhì)聲音振動膜(25)；Δ∑調(diào)制器(11)及溫度計碼轉(zhuǎn)換器(12)，其用于將從數(shù)字聲源(10)供給的多值位的數(shù)字聲音信號轉(zhuǎn)換為所需位的數(shù)字信號；多個音圈(24)，其與數(shù)字信號的位數(shù)對應(yīng)地設(shè)有多個并用于分別使上述碳質(zhì)聲音振動膜(25)振動；驅(qū)動電路(13)，其用于根據(jù)數(shù)字信號單獨驅(qū)動各音圈(24)。
文檔編號H04R7/02GK102422650SQ20108002090
公開日2012年4月18日 申請日期2010年3月10日 優(yōu)先權(quán)日2009年3月11日
發(fā)明者三井章仁, 山田信一 申請人:三菱鉛筆株式會社