(57)【要約】【課題】  高炭化率音響振動板を製造するにあたって、様々な有機物を含んでなる振動板材料を高温で焼成する製造工程中で発生する振動板中の微細な孔をふさぐとともに、該振動板をスピーカとして使用した場合の空気漏れによる音色の劣化を防止する。【解決手段】  焼成することにより炭化する自然材料を用いて音響振動板形状のワークを成形する工程と、ワークの内部及び表面にフェノール樹脂を含む第１の膜を形成させる工程と、第１の膜を形成させた後のワークを加熱し、フェノール樹脂を高分子化させる工程と、高分子化後のワークを略非酸化性の雰囲気下で焼成して炭化させる工程と、炭化後のワークの内部及び表面の少なくともいずれかにゼラチンを含む第２の膜を形成させる工程とを有する。【選択図】    図１
2008278457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
焼成することにより炭化する自然材料を用いて音響振動板形状のワークを成形する工程と、
前記ワークの内部及び表面にフェノール樹脂を含む第１の膜を形成させる工程と、
前記第１の膜を形成させた後の前記ワークを加熱し、前記フェノール樹脂を高分子化させる工程と、
前記高分子化後の前記ワークを略非酸化性の雰囲気下で焼成して炭化させる工程と、
前記炭化後の前記ワークの内部及び表面の少なくともいずれかにゼラチンを含む第２の膜を形成させる工程
とを有することを特徴とする音響振動板の製造方法。
【請求項２】
前記第２の膜を形成させる工程の前に、前記炭化後の前記ワークにフェノール樹脂を含む第３の膜を形成させる工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の音響振動板の製造方法。
【請求項３】
前記第２の膜を形成させる工程の後に、前記ワークにフェノール樹脂を含む第３の膜を形成させる工程を更に有することを特徴とする請求項１に記載の音響振動板の製造方法。
【請求項４】
前記第１の膜を形成させる工程が、前記ワークにフェノールを含む溶液を含浸させる工程を含み、前記第２の膜を形成させる工程が、前記炭化後の前記ワークにゼラチンを含む塗料を塗布又は含浸させる工程を含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の音響振動板の製造方法。
【請求項５】
自然材料とフェノール樹脂との炭化物を含んで形成される音響振動板形状の多孔質性炭化物と、
前記多孔質性炭化物の内部及び表面の少なくともいずれかに配置されたゼラチンの硬化物と
を有することを特徴とする音響振動板。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか１項に記載の製造方法で製造されたことを特徴とする請求項５記載の音響振動板。
【請求項７】
請求項５または６のいずれかに記載の音響振動板を用いたことを特徴とするスピーカ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音響振動板の製造方法、音響振動板、及びスピーカに関する。
【背景技術】
【０００２】
歪み感の少ないクリアーな音色を発するスピーカ用の音響振動板として、炭素化率の高い振動板が注目されている。この炭素化率の高い振動板を、様々な有機物を含んでなる自然振動板材料を高温で焼成し、有機物を炭素化させることで得ようとする場合に、炭素化と同時に振動板に微細な孔が多数発生し、これが原因で、該振動板をスピーカとして使用した場合、空気漏れの現象がおこる。この空気漏れは、音色の劣化となり、スピーカ用の音響振動板としては防止しなければならない課題である。
【０００３】
スピーカ用の音響振動板からの空気漏れ現象とは、次のとおりである。すなわち、スピーカに組み込まれた音響振動板は電気信号に応答して振動するが、音響振動板が振動することで、周囲の空気を押したり引いたりする。その結果、電気信号に応じた空気の疎密波（波の進む方向と同じ方向に振動する縦波）が生じ、音として人間が知覚することが出来る。この一連の動作の中で、音響振動板の表面から裏面を貫通する孔が存在すると、その周囲（特に前面）の空気は、音響振動板の振動に応じて押したり引いたりされなくなり、空気の疎密波が生じることがなくなる。したがって、スピーカ全体として空気の疎密波の量が減少し、音として人間が知覚する量が少なくなる。
【０００４】
また、音響振動板の振動に応じて、音響振動板の表面から裏面を貫通する孔の中を新たな空気の流れが発生することとなるため、本来の空気の疎密波とは異なる空気の疎密波が発生し、いわゆるノイズ音となり、音色の劣化の原因になる。
【０００５】
一方、炭素化率の高い振動板を得るために、様々な有機物を含んでなる自然振動板材料を高温で焼成し、有機物を炭素化させることで得ようとする場合に、炭素化と同時に、体積収縮が発生することが知られている。体積収縮することにより音の伝播速度が上昇することは、振動板材料としてよい方向であるが、逆に、高い値で保持しなければならない内部損失の値が著しく減少する現象が発生する。内部損失が少ない振動板をスピーカとして使用した場合、スピーカ自らが発生する歪成分を充分に吸収することが出来なくなるため、周波数特性に乱れが生ずる原因となる。この周波数特性の乱れは、スピーカの音色の劣化となり、スピーカ用の音響振動板としては防止しなければならない課題である。
【０００６】
従来の炭素化した音響振動板の先行技術例を見ると、特許文献１（特開昭６０−５４５９６号公報）では、炭素化した表面にボロンやベリリウム等の金属薄膜層を構成すると、より剛性の優れた振動板が得られるとしているにとどまり、空気漏れ対策には触れていないし、金属薄膜層による空気漏れ防止の効果も不明である。また、金属薄膜層の上にアクリルラッカー等を塗布すると、その後の取り扱い性が向上するとあるが、空気漏れ対策には触れていないし、空気漏れ防止の効果も不明である。
【０００７】
特許文献２（特公昭５７−３１３５６号公報）では、特許文献１と同様に、焼成炭化した表面にボロンやベリリウムの薄膜層を構成することにより、より剛性の優れたスピーカ用振動板とすることができるとしているだけで、空気漏れ対策には触れていないし、空気漏れ防止の効果も不明である。
【０００８】
特許文献３（特開２００２−３４０９６号公報）では、焼成後の多孔質表面に染料ないし顔料の混合液を含浸させ、表面色を作るとあるだけで、空気漏れ対策には触れていないし、空気漏れ防止の効果も不明である。
【０００９】
このように、特許文献１−３は、焼成前の材料も塗布材料も異なるばかりでなく、空気漏れを防止するための有効な対策がなされていないか、又は不十分な内容であった。また、内部損失の値を大きく保つ工夫も見られなかった。
【００１０】
一方、特許文献４（特開平６−３０３６９５号公報）では、天然繊維を抄紙して得た振動板材料にポリオレフィンポリオールとポリイソシアネートとを混合したゲル状粘弾性体を含浸させることにより、内部損失を大きく保つことが出来るとある。しかし、このゲル状粘弾性体は、内部損失の値を大きく保つことが出来るが、同時に音の伝播速度を著しく小さくする場合がある。ゲル状粘弾性体は、石油原料から得られる物質であり、地球環境保護に役立つ手段ではない。
【００１１】
特許文献５（特開平６−４６４９１号公報）では、微生物セルロースを振動板材料に含浸または塗布することにより、高弾性と高い内部損失が得られるとしているが、微生物セルロースは高価であり、産業的に有効な手段になり得ていない。
【００１２】
このように、特許文献４及び５に示される例は、含浸あるいは塗布により内部損失の値を大きく保とうとするものであるが、充分に有効な手段とは言えない内容であった。
【００１３】
また、これらの問題点を解決するために、本出願人は、特許文献６（特開２００７-０６０６２８号公報）により高炭化率音響振動板を製造するにあたって、様々な有機物を含んでなる自然振動板材料を高温で焼成する製造工程中で発生する振動板中の微細な孔をふさぐとともに、該振動板をスピーカとして使用した場合の空気漏れによる音色の劣化を防止することなどを提案している。この提案により空気漏れによる音色の劣化を防止することなどは解決されるが、さらに音響振動板の伝播速度を増加させることが期待されていた。
【特許文献１】特開昭６０−５４５９６号公報
【特許文献２】特公昭５７−３１３５６号公報
【特許文献３】特開２００２−３４０９６号公報
【特許文献４】特開平６−３０３６９５号公報
【特許文献５】特開平６−４６４９１号公報
【特許文献６】特開２００７-０６０６２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高炭化率音響振動板を製造するにあたって、様々な有機物を含んでなる自然振動板材料を高温で焼成する製造工程中で発生する振動板中の微細な孔をふさぐとともに、該振動板をスピーカとして使用した場合の空気漏れによる音色の劣化を防止することを目的としてなされたものである。
【００１５】
更に、本発明は、高炭化率音響振動板の強度的向上を実現させ、該振動板のスピーカ組み立て時の取り扱い性向上と、スピーカとしての強度的信頼性の向上を図ることを目的としている。
【００１６】
更に、本発明は、音響振動板の内部損失を増強させ、該振動板をスピーカとして使用した場合のひずみ成分を吸収させることにより周波数特性を向上させることを目的としてなされたものである。
【００１７】
更に、本発明は、音響振動板の内部損失を増強させると共に、該振動板をスピーカとして使用した場合に、より優れた音響特性とするために該振動板の伝播速度を増加させることを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明では、まず、焼成することにより炭化する有機物を含む自然材料を用いて、音響振動板形状のワークを成形する。次いで、得られたワークにフェノール樹脂を含む溶液を塗布または含浸等させることにより、ワークの内部及び表面にフェノール樹脂を含む樹脂膜（第１の膜）を形成させる。その後、ワークを所定温度に加熱することによりフェノール樹脂を高分子化させる。その後、得られたワークを略非酸化性の雰囲気下で焼成して、有機物を炭化させる。焼成後のワークに、ゼラチンを含む溶液からなる塗料を塗布または含浸等させることによって、炭化物の空孔中及び炭化物の表面の少なくともいずれかにゼラチン皮膜（第２の膜）を形成させ、空気漏れ防止、強度的向上と内部損失増大を実現させる。
【００１９】
本発明において「自然材料」とは、木材、紙パルプ、天然繊維（植物系も動物系も含む）とその織物、紐、皮革、あるいは以上のものを組み合わせた材料等のように、自然界に元来存在する材料および自然界に存在する元来材料を加工した材料を意味する。自然材料は、炭素を含んだ微細な形状を持つという利点がある。なお、以下の第１〜第３の実施の形態においては、「自然材料」として木綿繊維及び針葉樹繊維を用いる場合を説明するが、他にも、麻繊維、広葉樹繊維等が利用可能である。
【００２０】
本発明においてゼラチンを含む塗料（溶液）中の「ゼラチン」とは、難溶性であるコラーゲン（タンパク質の一種）を酸性またはアルカリ性の中で加熱処理することにより作製される高分子物質をいう。高分子物質とは、通常はアミノ酸１０００個分ほどの棒状をした直鎖状高分子であり、温水に可溶である。ゼラチンの水（温水）溶液は、泡立つことが多いが、塗布や含浸する上で、必要に応じて界面活性剤やメタノールなどを少量添加することで泡立ちを防ぐことが出来る。また、目的に応じてゼラチン溶液の濃度を変えて使うことになるが、ゼラチン溶液濃度としては、おおむね１ｗｔ％から２０ｗｔ％の範囲が作業上望ましい。ゼラチン溶液を塗布乾燥後、更に対候性等を高める必要がある場合には、アルデヒド系の架橋剤を使用することも可能である。
【００２１】
本発明において用いられる「フェノール樹脂を含む塗料」は、低沸点（８０℃以下程度）のアルコール類（メタノール、エタノール、酢酸エチルなど）を溶剤とし、この溶剤中にフェノール樹脂を溶解させたものを用いることが、生産性と歩留まり率の向上の点で好ましい。
【００２２】
ゼラチン及びフェノール樹脂塗料を塗布する部位は、空気漏れを効果的に防止することができ、且つ内部損失などの物理的特性を均一にするという一定の目的が達成されれば、特に限定されるものではない。しかしながら、ワークの端面には、木材および天然繊維等の多数の微細な細胞の端部が開口しているため、ワークの端面に塗布することが特に効果的である。
【００２３】
本発明によれば、自然材料を用いて製造されたワークの内部又は表面にフェノール樹脂を含む溶液を含浸させることにより、フェノール樹脂を含む樹脂膜が形成される。この樹脂膜を加熱した後に炭素化すると、ワーク中へのフェノール樹脂の侵入の度合いによって密度がそれぞれ異なる高炭化率音響振動板が得られる。また、炭化前のワークへのフェノール樹脂の含浸の条件に応じて、炭化後のワーク中の空孔等をふさぐ際（目止め処理）のゼラチン又はフェノール樹脂の付着量を調整することにより、異なる物性を持った複数の音響振動板が得られる。その結果、音響振動板特性に変化を持たせること、即ち、設計の自由度を広げることが可能となる。この振動板をスピーカとして使用した場合には、振動板の伝搬速度を高い値の範囲に設定でき、より優れた音響特性が得られる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明の製造方法による音響振動板は、微細な孔をふさぐことにより、該音響振動板を用いたスピーカの駆動時に空気漏れが生じないため、音色の劣化を防止することができる。
【００２５】
また、音響振動板中の微細な孔をふさぐことにより、強度が向上するので、該音響振動板を用いてスピーカを組み立てる際に破損しにくくなり、取り扱い性を向上させることができる。
【００２６】
また、音響振動板の内部損失を増強させ、該振動板をスピーカとして使用した場合のひずみ成分を吸収させることにより周波数特性を向上させることができる。
【００２７】
また、音響振動板の音の伝播速度を増強させ、該振動板をスピーカとして使用した場合の周波数特性を向上させることができる。
【００２８】
また、フェノール樹脂は１００℃を超える高温の環境下でも長時間使用できる材質であるため、高出力のスピーカに本発明の音響振動板を使用することができる。
【００２９】
また、フェノール樹脂は耐湿性も高いため、高湿度の環境下にも長時間耐えうるスピーカを提供できる。
【００３０】
さらに、フェノール樹脂は耐紫外線の性質を有しているため、屋外（例えばスポーツ競技場、野外劇場、駅、バス停等）の厳しい環境に設置されるＰＡ（Public Address：音響拡声装置）としての使用にも充分耐えうるスピーカを提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載においては、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。以下に示す実施の形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、この発明の技術的思想は構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。
【００３２】
（第１の実施の形態）
−音響振動板の製造方法−
第１の実施の形態に係る音響振動板の製造方法を図１及び図２を用いて説明する。まず、図２（ａ）に示す如く、予め中心部分をコーン形状（円錐台形状）に形成した網１０１を準備する。網１０１は、ワークが焼成により収縮する率を見越してワークの焼成後寸法よりも大きく作られている。例えば、８００℃加熱を行う場合には、２５％の長さ方向の収縮を見込んで、網１０１を大きく形成しておくのが好ましい。網１０１は、シンチュウなどの金属で形成できるが、これに限らず、耐熱性のある強固な素材であれば用いることができる。次に、リンター（木綿繊維）１０ｗｔ％＋NBKPパルプ（針葉樹繊維をクラフト法にてパルプ化し、パルプ化した繊維を漂白したもの）９０ｗｔ％の混合繊維物を水中に分散させた分散液１０２を用意する。
【００３３】
図１の第１の工程Ｓ１１では、図２（ａ）に示す如く、網１０１を分散液１０２中に入れ、分散液１０２中の混合繊維物を網１０１上に抄紙する。なお、１０３は抄紙時の吸引方向である。そして、図２（ｂ）に示すように、網１０１上に抄紙物１０４を成形する。
【００３４】
網１０１上の抄紙物１０４から水分を除去するために、図２（ｃ）に示す如く、熱風１０５をこの抄紙物１０４上に吹きつけ、同時に網１０１の下から真空吸引する。図２（ｃ）中の矢印１０６は真空吸引流を表している。熱風の温度は例えば１００℃から２００℃の範囲が好ましく、ここでは、例えば１５０℃とすることができる。その後、図２（ｄ）に示す如く、抄紙物１０４を網１０１から外す。
【００３５】
図１の第２の工程Ｓ１２では、図２（ｅ）に示す如く、網１０１から外した抄紙物１０４を直ちにフェノール樹脂のアルコール溶液１０７（フェノール樹脂含有率略１５ｗｔ％）中に浸漬し、抄紙物１０４中に溶液１０７を含浸させる。この際、フェノール樹脂のアルコール溶液１０７全体を超音波振動子１０８にて５分間ほど超音波振動させることにより、溶液１０７がよく抄紙物１０４中に入る様にする。抄紙物１０４は、溶液１０７から取り出して充分に乾燥させる。この乾燥により、抄紙物１０４の表面及び内部にはフェノール樹脂膜（樹脂層）が形成される。次いで１８０℃付近の温度で１０分間ほど加熱し、短分子であったフェノール樹脂を高分子化させる。
【００３６】
図１の第３の工程Ｓ１３では、図２（ｆ）に示す如く、フェノール樹脂を含浸により付加させた抄紙物１０４を真空加熱炉１０９に入れる。真空加熱炉１０９においては、略無酸素雰囲気の中で、ヒータ１１０によって常温から８００℃まで加熱する。なお、略無酸素雰囲気としては、窒素ガスを用いると、安価で入手しやすいので好ましいが、窒素ガス以外に、例えばアルゴン、高真空雰囲気等を用いてもよい。
【００３７】
抄紙物１０４を、８００℃で３０分間保持した後、常温まで冷却し、炉外に取り出す。この工程により、抄紙物１０４中に含まれる有機物が炭素化するので、抄紙物１０４は、多数の微細な孔が形成された多孔性炭化物となる。なお、１１１は窒素ガス等の導入口、１１２は窒素ガス等の排出口である。
【００３８】
図１の第４の工程Ｓ１４では、図２（ｇ）に示す如く、多孔性炭化物を切削にて切り出し、本体コーン部分１１３を成形する。なお、第１の工程Ｓ１１における抄紙時に、抄紙物１０４のコーン形状の部分と他のフラット部分の境界部分に小さな段差が形成されるようにしておくと、段差を目安にリュータやレーザカッタ等で切削することで、精度ある形状を得ることが出来る。
【００３９】
図１の第５の工程Ｓ１５では、図２（ｈ）に示す如く、本体コーン部分１１３の端面と表面全体にゼラチン水溶液を含浸させた後、常温で２４時間乾燥させる。ゼラチン水溶液としては、例えば、ゼラチン分略５ｗｔ％の水溶液（例えば、新田ゼラチン株式会社製Ｇ−０６２８Ｋを水で約５ｗｔ％に希釈した水溶液）を用いることができる。その後、本体コーン部分１１３を略４０℃雰囲気で３０分乾燥させ、ほぼ完全にゼラチンを硬化させて、音響振動板の本体コーン部分１１４を形成する。
【００４０】
ゼラチンがほぼ完全に硬化した場合は、目止め効果が充分にあり、音響振動板として用いた場合の空気漏れが効果的に防止できる。なお、ゼラチンを含浸後の本体コーン部分１１４を用いた場合は、ゼラチン含浸前の本体コーン部分１１３を用いた場合に比べて略１０ｗｔ％重量が増加するが、おおむね音響振動板に求められる重量の範囲である。
【００４１】
図３に、ゼラチン含浸前後の音の伝播速度と内部損失ｔａｎδの関係を示す。内部損失ｔａｎδは、塗布前の０．０２から含浸後の０．０４に増大し、ゼラチン含浸前の本体コーン部分１１３に比べて略５０％向上することが分かる。また、伝播速度は、一般に、材料の内部損失を増大させるにしたがって大きく減少するが、図３のグラフに示されるように、内部損失を増大させても伝播速度の減少はすくないことが分かる。
【００４２】
第１の実施の形態に係る音響振動板の製造方法によれば、第５の工程Ｓ１５において、多孔性炭化物の本体コーン部分１１３の表面又は端面にゼラチン水溶液を含浸させ、多孔性炭化物の孔中まで浸透させることにより、本体コーン部分１１３の表面及び内部にゼラチン皮膜を形成させる。ゼラチン皮膜を形成させることにより、音響振動板としての強度を向上させるとともに内部損失を増強させることができるため、音響振動板として用いた場合のスピーカのひずみ成分を吸収させることができ、周波数特性が向上する。
【００４３】
第１の実施の形態では、ゼラチン水溶液としてゼラチン濃度５ｗｔ％のものを用いたが、この濃度に限定されるものではなく、略１ｗｔ％から略２０ｗｔ％の範囲が適当である。ゼラチン濃度が１ｗｔ％以下では、含浸時に焼成物に付着する量が少なく、ゼラチンによる目止め効果が不足する。一方、ゼラチン濃度が２０ｗｔ％以上では、水溶性粘度が高く、含浸時に焼成物表面にむらが発生する。
【００４４】
ゼラチン水溶液は発泡しがちであるので、発泡を抑えるために、例えばエタノールを０．１ｗｔ％程度の添加することが有効である。界面活性剤であるラウリル硫酸ナトリウムを０．０１ｗｔ％程度添加することも有効である。
【００４５】
第１の実施の形態では、第５の工程Ｓ１５において、ゼラチンの水溶液を用いる例を説明した。しかしながら、ゼラチンがタンパク質であり、分子内に水になじみにくい疎水性（親油性）部分と親水性部分を有することから、ゼラチンを、水（温水）以外の溶媒で溶液化（エマルジョン状態を含む）してもよい。なお、ゼラチンとしては、新田ゼラチン（株）社製Ｇ−０６２８Ｋ等の精製度の低い材料を好適に用いることができる。なお、「精製度が低い」とは、例えば、硫酸基（ＳＯ4）や塩素（Ｃｌ）などの不純物を多く含む材料を意味する。
【００４６】
−スピーカ−
第１の実施の形態に係るスピーカ７００は、図４（ａ）に示すように、上述の製造方法によって製造された本体コーン部分１１４（図２参照）を音響振動板７０１ａとして用いたものである。図４（ａ）に示すように、スピーカ７００は、音響振動板７０１ａの外周部に、所定の形状のゴムエッジ７０２を全周にわたって接着し、音響振動板７０１ａの中心部に所定の形状のボイス・コイル７０３のボビンが接着してある。ボイス・コイル７０３のボビンは、予め所定のダンパー７０４が接着されている。そして、これらの一体となった３点の部品が、所定のスピーカ用ハウジング７０５に接着にて取り付けてある。
【００４７】
スピーカ用ハウジングには、予め所定の磁気回路７０６が設置されている。ボイス・コイル７０３からは通電用の金属線（図示せず）が外部に引き出されており、これが、スピーカ用ハウジング７０５に取り付けてある端子ボビンに接着してある。端子ボビンは、予め所定のダンパー７０４が接着されており、金属製のハウジング７０５と絶縁されている。
【００４８】
磁気回路７０６は、ドーナツ状のプレート７０７、ドーナツ状のマグネット７０８、及びポール７０９等から成り、プレート７０７とポール７０９の間に形成された磁気ギャップ７１０にボイス・コイル７０３が遊挿されている。マグネット７０８を着磁することで、スピーカとして完成する。なお、７１１はボイス・コイル７０３内に異物が侵入するのを防ぐダストキャップ、７１２はエッジ７０２の端部を押さえる環状の矢紙である。
【００４９】
第１の実施の形態に係るスピーカ７００によれば、同じ形状に作られた木材製音響振動板を有するスピーカと比較して、炭素化率が高く、歪の少ないクリアーな再生音が得られるよい音響特性となっている。
【００５０】
−音響振動板−
図４（ａ）に示す音響振動板７０１ａの部分拡大図の一例を図４（ｂ）に示す。図４（ｂ）に示す音響振動板７０１ａは、自然材料とフェノール樹脂との炭化物により形成された振動板形状の多孔性炭化物７１３を含む。多孔性炭化物７１３の内部及び表面の少なくとも一方には、ゼラチン溶液中への含浸により多孔性多孔物７１３に付着したゼラチン成分が含まれている。このゼラチン成分は、多孔性炭化物７１３の孔中に埋設されることにより、多孔性炭化物７１３中でゼラチン皮膜を形成し、音響振動板としての強度を向上させるとともに、内部損失を増強させる。その結果、音響振動板７０１ａを用いたスピーカの音響特性を向上させることができる。
【００５１】
（第２の実施の形態）
−音響振動板の製造方法−
第２の実施形態に係る音響振動板の製造方法を図５及び図６を用いて説明する。図５の第１の工程Ｓ２１では、図６（ａ）に示す如く、予め中心部分をコーン形状（円錐台形状）に形成した網２０１を準備する。網２０１は、ワークが焼成により収縮する率を見越してワークの焼成後寸法よりも大きく作られている。例えば８００℃加熱である場合には、２５％の長さ方向の収縮を見込んで網２０１をその分大きく形成しておくのが好ましい。
【００５２】
リンター（木綿繊維）１０ｗｔ％＋NBKPパルプ（針葉樹繊維をクラフト法にてパルプ化し更にこのパルプ化した繊維を漂白したもの）９０ｗｔ％の混合繊維物を水中に分散させた分散液２０２に網２０１を入れ、混合繊維物を網２０１上に抄紙する。２０３は抄紙時の吸引方向であり、図６（ｂ）の２０４が抄紙物である。また、網２０１は、シンチュウなどの金属で形成できるが、これに限らず、耐熱性のある強固な素材であれば、これを用いることができる。
【００５３】
網２０１上の抄紙物２０４から水分を除去するため、図６（ｃ）に示す如く、熱風２０５（例えば１００℃から２００℃の範囲、一例として１５０℃）を抄紙物２０４上に吹きつけ、同時に網２０１の下から真空吸引する。矢印２０６は真空吸引流を表している。
【００５４】
図５の第２の工程Ｓ２２では、図６（ｄ）に示す如く、網２０１から抄紙物２０４を外した後、図６（ｅ）に示す如く、直ちにフェノール樹脂のアルコール溶液２０７（フェノール樹脂含有率略１５ｗｔ％）中に浸漬し、抄紙物２０４に溶液２０７を含浸させる。この際、フェノール樹脂の溶液２０７全体を超音波振動子２０８にて５分間ほど超音波振動させ、溶液２０７がよく抄紙物２０４中に入るようにする。抄紙物２０４を溶液２０７から取り出して充分に乾燥させる。この乾燥により抄紙物２０４の表面及び内部にフェノール樹脂膜が形成される。次いで１８０℃付近の温度で１０分間ほど加熱し、短分子であったフェノール樹脂を高分子化させる。
【００５５】
図５の第３の工程Ｓ２３では、図６（ｆ）に示す如く、フェノール樹脂を含浸させた抄紙物２０４を真空加熱炉２０９に入れ、略無酸素雰囲気の中で、ヒータ２１０によって常温から８００℃まで加熱する。略無酸素雰囲気としては、窒素ガスを用いると、安価で入手しやすいので好ましいが、窒素ガス以外に、例えばアルゴン、高真空雰囲気等を用いてもよい。８００℃で３０分間保持した後、常温まで冷却し、炉外に取り出す。この工程により、抄紙物２０４中に含まれる有機物が炭素化するので、抄紙物２０４は多数の微細な孔が形成された多孔性炭化物となる。なお、２１１は窒素ガス等の導入口、２１２は窒素ガス等の排出口である。
【００５６】
図５の第４の工程Ｓ２４では、図６（ｇ）に示す如く、多孔性炭化物を切削にて切り出して、本体コーン部分２１３を成形する。なお、第１の工程Ｓ２１における抄紙時に、抄紙物２０４のコーン形状の部分と他のフラット部分の境界部分に小さな段差が形成されるようにしておくと、段差を目安にリュータやレーザカッタ等で切削することで、精度ある形状を得ることが出来る。
【００５７】
図５の第５の工程Ｓ２５では、図６（ｈ）に示す如く、本体コーン部分２１３の端面と表面全体に、ゼラチン水溶液を含浸させる。ゼラチン水溶液としては、例えば、ゼラチン分略３ｗｔ％の水溶液（例えば、新田ゼラチン株式会社製Ｇ−０６２８Ｋを水で約３ｗｔ％に希釈した水溶液）を用いることができる。その後、本体コーン部分２１３を略４０℃雰囲気で乾燥させることにより、ゼラチンを硬化させて、本体コーン部分２１４を得る。
【００５８】
図５の第６の工程Ｓ２６では、本体コーン部分２１４の端面と表面全体にフェノール樹脂塗料液（フェノール樹脂濃度略１０ｗｔ％、溶剤エタノール）を塗布して乾燥後、略６０℃雰囲気で略３０分間加熱し、更に、略１０５℃雰囲気で略３分間加熱し、フェノール樹脂塗料液をほぼ完全に硬化させて、図６（ｉ）に示すが如く、本体コーン部分２１５を得る。
【００５９】
フェノール樹脂塗料液がほぼ完全に硬化したものは、表面に強い皮膜（樹脂膜）を形成するため、音響振動板としたときの強度が増し、製造作業上の取り扱いが容易になると同時に、スピーカを組み立てる際に破損しないための充分な強度も得られる。また、ゼラチン溶液を本体コーン部分２１３に含浸させた後、フェノール樹脂塗料を本体コーン部分２１４に含浸により付加させることで、音響振動板としたときの音の伝播速度が大きくなり、若干小さくなった音の伝播速度を回復させることが出来、スピーカの周波数特性が改善される。
【００６０】
第２の実施の形態に示す製造方法により製造される音響振動板に関する音の伝播速度と内部損失ｔａｎδの関係を図７に示す。図７では、フェノール樹脂含浸及びゼラチン含浸を行わない場合と行った場合の音響振動板に対して評価している。フェノール樹脂塗布後の本体コーン部分２１４を用いた場合の内部損失ｔａｎδは、塗布前の０．０２から含浸後の０．０３に増大し、ゼラチン及びフェノール樹脂含浸前の本体コーン部分２１３に比べて略３０％向上することが分かる。伝播速度については、図７グラフに示されるように、内部損失を増大させても伝播速度の減少はすくないことが分かる。
【００６１】
第２の実施の形態によれば、図５の第６の工程Ｓ２６において、ゼラチンを含む本体コーン部分２１４の表面及び内部にフェノール樹脂を付加（含浸又は塗布等）することにより、フェノール樹脂膜を形成し、音響振動板の内部損失を増強させ、スピーカとして使用した場合の周波数特性を向上させることができる。また、フェノール樹脂は、１００℃を超える高温の環境下でも長時間使用できる材質であるため、高出力、高湿度の環境下に長時間耐え得る音響振動板及びスピーカを提供することができる。
【００６２】
また、第２の実施の形態によれば、図５の第２の工程Ｓ２２において、抄紙物（ワーク）の内部の一部または大部分にフェノール樹脂を含む溶液を含浸により付着させた後に炭素化させることにより、フェノール樹脂の付着度合いによって密度がそれぞれ異なる高炭化率音響振動板が得られる。更に、第２の工程Ｓ２２でのフェノール樹脂の付着度合いによって第６の工程Ｓ２６におけるフェノール樹脂塗料の付着量を多くまたは少なく調整することが出来るとともに、このフェノール樹脂の付着量の多少によって、最終形状としての音響振動板にそれぞれ異なる物性を付与することができる。その結果、振動板物性に変化を持たせること、即ち、音響振動板の設計の自由度を広げることが可能となる。その音響振動板をスピーカとして使用した場合には、音響振動板の伝播速度を高い値の範囲に設定させることができ、より優れた音響特性とすることが可能になる。なお、工程Ｓ２２，Ｓ２６におけるフェノール樹脂のワークへの付加は、含浸以外に、噴霧、散布、塗布、注入等でもよい。
【００６３】
第２の実施の形態においては、ゼラチン含浸乾燥の後に、フェノール樹脂含浸硬化を行っているが、先にフェノール樹脂を含浸硬化させた後（フェノール樹脂膜形成後）に、ゼラチンを含浸乾燥させてもよい。後者の順序の場合は、フェノール樹脂の硬化温度を高くすることが出来るので、硬化時間を短縮することが可能になり、また表面にゼラチン層を残留させることができるので、表面にフェノール樹脂層が存在する前例に比べて、スピーカとしての音質を好みに応じて調整させることが可能になる。何れの場合においても、ここでの炭化後の本体コーン部分へのフェノール樹脂膜形成は、本体コーン部分の内部及び表面の少なくともいずれかに行うようにする。
【００６４】
第２の実施の形態においては、エタノール溶剤中にフェノール樹脂１０ｗｔ％を含む溶液を用いて塗布する例を示したが、これに限定されるものではなく、求める振動板の特性に応じてその濃度を適宜設定することが出来る。濃度の適値は、音響振動板に求められる重量、物性等により適宜設定されるものである。また、第２の実施の形態においても、ゼラチンを水（温水）以外の溶媒で溶液化させたゼラチン溶液を使用してもよいことは勿論である。
【００６５】
−スピーカ−
第２の実施の形態に係るスピーカ７００は、上述の製造方法によって製造された本体コーン部分２１５を音響振動板７０１ｂとして用いたものである。例えば、スピーカ７００は、図８（ａ）に示すように、音響振動板７０１ｂの外周部に所定の形状のゴムエッジ７０２を全周にわたって接着し、音響振動板７０１ｂの中心部に所定の形状のボイス・コイル７０３のボビンが接着してある。ボイス・コイルのボビンは、予め所定のダンパー７０４が接着されている。他は、図４（ａ）に示すスピーカ７００と実質的に同様であるので記載を省略する。
【００６６】
第２の実施の形態に係るスピーカ７００によれば、同じ形状に作られた木材製音響振動板を有するスピーカと比較して、炭素化率が高く、歪の少ないクリアーな再生音が得られるよい音響特性となっている。また、音響振動板７０１ｂがフェノール樹脂の硬化物（樹脂膜）７１４を備えているため、高温、高湿度の環境に長時間耐え得る音響振動板及びスピーカを提供することができる。
【００６７】
−音響振動板−
図８（ａ）に示す音響振動板７０１ｂの部分拡大図の一例を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示す音響振動板７０１ｂは、自然材料とフェノール樹脂（樹脂膜）との炭化物により形成された振動板形状の多孔性炭化物７１３を含む。音響振動板７０１ｂは、多孔性炭化物７１３の内部及び表面の少なくとも一方に、工程Ｓ２５（図６（ｅ）参照）で含浸させたゼラチン水溶液のゼラチン成分が付着している。ゼラチン成分は、多孔性炭化物７１３の孔中に埋設されることにより、多孔性炭化物７１３中でゼラチン皮膜を形成し、音響振動板としての強度を向上させるとともに、内部損失を増強させる。更に、多孔性炭化物７１３の表面には、フェノール樹脂の硬化物（フェノール樹脂膜）７１４が更に配置されるため、高出力、高湿度の環境下に長時間耐え得る音響振動板７０１ｂを提供することができる。
【００６８】
（第３の実施の形態）
第３の実施の形態に係る音響振動板の製造方法を図９及び図１０を用いて説明する。図９の第１の工程Ｓ３１では、針葉樹である桧材のブロックを切削することで、図１０（ａ）に示す如く、ドーム形状（半円形）に形成された切削物３０１を得る。なお、ドーム形状の切削物３０１は、焼成により収縮する率を見越して焼成後寸法よりも大きく作られている。８００℃加熱である場合は、約２５％の体積収縮を見込んでその分大きく形成している。
【００６９】
図９の第２の工程Ｓ３２では、図１０（ｂ）に示す如く、切削物３０１を、フェノール樹脂のアルコール溶液３０２（フェノール樹脂含有率略１５ｗｔ％）中に浸漬し、溶液３０２を含浸させる。この際、切削物３０１の入ったフェノール樹脂のアルコール溶液３０２全体を超音波振動子３０３にて例えば５分間ほど超音波振動させ、溶液３０２がよく切削物３０１中に入る様にする。
【００７０】
切削物３０１を溶液３０２から取り出して充分に乾燥させ、切削物３０１の内部又は表面上の少なくともいずれかにフェノール樹脂膜を形成させる。図１０（ｃ）に示す如く、加熱炉３０４に入れ、ヒータ３０５によって１８０℃付近の温度で例えば１５分間ほど加熱し、短分子であったフェノール樹脂を高分子化させる。
【００７１】
図９の第３の工程Ｓ３３では、図１０（ｄ）に示す如く、フェノール樹脂を高分子化した切削物３０１を真空加熱炉３０６に入れ、窒素ガス雰囲気の中で、ヒータ３０７によって常温から８００℃まで加熱する。８００℃で３０分間保持した後、除々に常温まで冷却し、炉外に取り出す。この工程により、切削物３０１中に含まれる有機物が炭素化し、切削物３０１は、多数の微細な孔が形成された多孔性炭化物となる。なお、３０８は窒素ガス導入口、３０９は窒素ガスの排出口である。
【００７２】
次いで、図９の第４の工程Ｓ３４では、図１０（ｅ）に示す如く、切削物３０１のフラット部分を切削にて削除し、音響振動板のドーム部分となる本体ドーム部分３１１を削り出す。なお、第１の工程Ｓ３１の切削時にあらかじめドーム形状部分とフラット部分との境界部分に小さな段差を形成しておくと、段差を目安に切削することで、精度よくフラット部分を削除できる。
【００７３】
図９の第５の工程Ｓ３５では、図１０（ｆ）に示す如く、本体ドーム部分３１１の端面および表面全体にゼラチン水溶液を含浸する。ゼラチン水溶液としては、例えばゼラチン濃度略５ｗｔ％（例えば、新田ゼラチン株式会社製Ｇ−０６２８Ｋを水で約５ｗｔ％に希釈した水溶液）を用いることができる。
【００７４】
常温で２４時間乾燥させた後、略４０℃雰囲気で３０分乾燥させ、ほぼ完全にゼラチンを補填した本体ドーム部分３１２を作成する。ほぼ完全に補填したものは、目止め効果が充分にあり、音響振動板としたときの空気漏れが防止できる。また、ゼラチン水溶液が多孔性炭化物である本体ドーム部分３１２の孔中まで浸透して、ゼラチン皮膜を炭化物の内部および表面に形成することにより、音響振動板としての強度を向上させる。また、ゼラチン皮膜により本体コーン部分の内部損失を増強させ、スピーカの音響振動板として使用した場合のスピーカのひずみ成分を吸収させることにより周波数特性を向上させることができる。
【００７５】
また、ゼラチンは、振動で生じる本体ドーム部分３１２の変形に対応して柔軟に伸び縮みすることができるので機械的歪の発生が少なく、音の伝達を良好に保つ役割も果たす。
【００７６】
なお、第３の実施の形態においては、ゼラチン水溶液を用いたが、ゼラチンを水（温水）以外の溶媒で溶液化（エマルジョン状態を含む）したゼラチン溶液であってもよい。ゼラチンは、精製度の低いものを好適に用いることができる。
【００７７】
第３の実施の形態においては、図１０（ｂ）の切削物３０１にフェノール樹脂を含む溶液を付着させる際の付着量を調整することにより、切削物３０１を炭素化させた場合に、フェノール樹脂の付着度合いによって密度がそれぞれ異なる高炭化率音響振動板（本体ドーム部分３１１）が得られる。図１０（ｆ）において、本体ドーム部分３０１の目止めに用いられるフェノール樹脂塗料の付着量を多くしたり少なくしたりすることによって、最終形状としての音響振動板にそれぞれ異なる物性も付与できる。その結果、振動板物性に変化を持たせること、即ち、音響振動板の設計の自由度を広げることが可能となる。その音響振動板をスピーカとして使用した場合には、音響振動板の伝播速度を高い値の範囲に設定させることができ、より優れた音響特性とすることが可能になる。なお、図１０（ｂ）の本体ドーム部分３０１へのフェノール樹脂のアルコール溶液３０２の付加は、含浸以外に、噴霧、散布、塗布、注入等であってもよい。
【００７８】
−スピーカ−
第３の実施の形態に係るスピーカ８００は、図１０（ｆ）に示す本体ドーム部分３１２を音響振動板８０１として用いたものである。例えば、図１１（ａ）に示すように、第３の実施の形態に係るスピーカ８００は、ドーム形状の音響振動板８０１の外周部に所定の形状のゴムエッジ８０２を全周にわたって接着し、音響振動板８０１の外周部に所定の形状のボイス・コイルおよびボイス・コイル・ボビン８０３が接着されている。これらの一体となった３点の部品が、所定のスピーカ用ハウジング８０４に接着にて取り付けてある。
【００７９】
スピーカ用ハウジング８０４には、所定の磁気回路部品である、トッププレート８０５、マグネット８０６、ヨーク８０７が予め設置されている。ボイス・コイル８０３からは、通電用の金属線（図示せず）が外部に引き出されており、これがハウジング８０４に取り付けてある端子ボビン（図示せず）に接続されている。端子ボビンは、予め金属製のハウジング８０４と絶縁されている。
【００８０】
磁気回路は、ドーナツ状のトッププレート８０５、ドーナツ状のマグネット８０６、及びヨーク８０７等から成り、トッププレート８０５とヨーク８０７の間に形成された磁気ギャップ８０８にボイス・コイル８０３が遊挿されている。マグネット８０６を着磁することで、スピーカとして完成する。なお、８１０は音を広く拡散させるためのデフューザであり、８１１は余計な振動音を吸収させるための吸音材である。
【００８１】
図１１（ａ）に示すスピーカ８００は、同じ形状に作られた木材製音響振動板を有するスピーカと比較して、炭素化率が高く、歪の少ないクリアーな再生音が得られる良好な音響特性となっている。
【００８２】
−音響振動板−
図１１（ａ）に示す音響振動板８０１の部分拡大図の一例を図１１（ｂ）に示す。図１１（ｂ）に示す音響振動板８０１は、自然材料とフェノール樹脂との炭化物により形成された振動板形状の多孔性炭化物８１４を含む。多孔性炭化物の内部及び表面の少なくとも一方には、ゼラチン成分が含まれている。ゼラチン成分は、多孔性炭化物８１４の孔中に埋設され、多孔性炭化物８１４中でゼラチン皮膜を形成することにより、音響振動板としての強度を向上させるとともに、内部損失を増強させる。その結果、音響振動板８０１を用いたスピーカの音響特性を向上させることができる。なお、ゼラチンは音響振動で生じる振動版８０１の変形に対応して柔軟に伸び縮みすることができるので機械的な歪の発生が少なく、音の伝達を良好に保つ役割も果たす。なお、各実施の形態におけるゼラチンの付加は、含浸以外に、噴霧、散布、塗布、注入等でもよい。
【００８３】
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。本発明においては、第１〜第３の実施の形態に係る製造方法の各条件を組み合わせ用いることができるし、必要に応じてある工程を省略してもよい。更に、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論であり、その要旨を逸脱しない範囲で種々の改変を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る音響振動板の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る音響振動板の製造方法を示す説明図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る音響振動板の伝播速度と内部損失の関係を示すグラフである。
【図４】図４（ａ）は、本発明の第１の実施の形態に係るスピーカの一例を示す断面図、図４（ｂ）は、音響振動板の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係る音響振動板の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係る音響振動板の製造方法を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施の形態に係る音響振動板の伝播速度と内部損失の関係を示すグラフである。
【図８】図８（ａ）は、本発明の第２の実施の形態に係るスピーカの一例を示す断面図、図８（ｂ）は、音響振動板の一例を示す断面図である。
【図９】本発明の第３の実施の形態に係る音響振動板の製造方法を示すフローチャートである。
【図１０】本発明の第３の実施の形態に係る音響振動板の製造方法を示す説明図である。
【図１１】図１１（ａ）は、本発明の第３の実施の形態に係るスピーカの一例を示す断面図、図１１（ｂ）は、音響振動板の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８５】
１０１…網
１０２…分散液
１０４…抄紙物
１０５…熱風
１０６…矢印
１０７…アルコール溶液
１０８…超音波振動子
１０９…真空加熱炉
１１０…ヒータ
１１３、１１４…本体コーン部分
２０１…網
２０２…分散液
２０４…抄紙物
２０５…熱風
２０７…溶液
２０８…超音波振動子
２０９…真空加熱炉
２１０…ヒータ
２１３、２１４、２１５…本体コーン部分
３０１…切削物
３０２…アルコール溶液
３０３…超音波振動子
３０４…加熱炉
３０５…ヒータ
３０６…真空加熱炉
３０７…ヒータ
３１１、３１２…本体ドーム部分
７００…スピーカ
７０１ａ、７０１ｂ…音響振動板
７０２…ゴムエッジ
７０３…ボイス・コイル
７０４…ダンパー
７０５…スピーカ用ハウジング
７０６…磁気回路
７０７…プレート
７０８…マグネット
７０９…ポール
７１０…磁気ギャップ
７１３…多孔性炭化物
７１４…硬化物
８００…スピーカ
８０１…音響振動板
８０２…ゴムエッジ
８０３…ボイス・コイル
８０４…スピーカ用ハウジング
８０５…トッププレート
８０６…マグネット
８０７…ヨーク
８０８…磁気ギャップ
８１４…多孔性炭化物
【図１】
2008278457.tif 000003
【図２】
2008278457.tif 000004
【図３】
2008278457.tif 000005
【図４】
2008278457.tif 000006
【図５】
2008278457.tif 000007
【図６】
2008278457.tif 000008
【図７】
2008278457.tif 000009
【図８】
2008278457.tif 000010
【図９】
2008278457.tif 000011
【図１０】
2008278457.tif 000012
【図１１】
2008278457.tif 000013