(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する。【解決手段】  本発明の音響振動板の製造方法は、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１０４を成形する工程と、該工程で得られたワークにフェノール樹脂を含む溶液１０７を含浸させた後、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工程と、該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工程と、該工程で得られたワークにフェノール樹脂塗料を塗布または含浸させることを特徴とする。【選択図】      図２
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【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、
該工程で得られたワークにフェノール樹脂を含む溶液を含浸させた後、前記ワークを加熱することにより前記フェノール樹脂を高分子化させる工程と、
該ワークを略非酸化性の雰囲気下で焼成して前記自然材料を炭化させる工程と、
該工程で得られたワークにフェノール樹脂を含む水溶液からなる塗料を塗布または含浸させる工程
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】
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、
該工程で得られたワークにフェノール樹脂を含む溶液を含浸させた後、前記ワークを加熱することにより前記フェノール樹脂を高分子化させる工程と、
該ワークを略非酸化性の雰囲気下で焼成して前記自然材料を炭化させる工程と、
該工程で得られたワークに、アルコールと水との混合液を含浸させた後に、フェノール樹脂を含む水溶液からなる塗料を塗布または含浸させる工程
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３】
自然材料とフェノール樹脂との炭化物により形成される多孔質性炭化物と、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フェノール樹脂塗料の硬化物とを含むことを特徴とする音響振動板。
【請求項４】
請求項１または２のいずれかの製造方法で製造された請求項３記載の音響振動板。
【請求項５】
請求項３または４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、及び該音響振動板を用いたスピーカに関する。
【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も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、音響振動板の表面から裏面を貫通する孔の中を、音響振動板の振動に応じて、新たな空気の流れが発生することとなり、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、その結果、音色の劣化になる。
【０００５】
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、上記金属薄膜層による空気漏れ防止の効果も不明である。また上記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。
【０００６】
また、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。
【０００７】
また、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。
【０００８】
以上のように、上記の各先行技術例は、焼成することにより音響振動板を得ようとするものであるが、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。
【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
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
また更に、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。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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含浸させた後、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。そして、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。ここまでは従来と同様であるが、その後、焼成後のワークにフェノール樹脂を含む水溶液からなる塗料を塗布または含浸させるようにしている。
【００１３】
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）とその織物や紐、皮革、あるいは以上のものを組み合わせたもの等のような自然界に存在する材料および自然界に存在する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、以下の実施形態においては、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。
【００１４】
なお、フェノール樹脂を含む水溶液からなる塗料（以下「フェノール樹脂塗料」という。）としては、低沸点（８０℃以下程度）のアルコール類（メタノール、酢酸エチルなど）と水を含む溶剤にフェノール樹脂を溶解させたものを用いると、生産性と歩留まり率の向上の点で好ましい。フェノール樹脂塗料は、自然材料に比べて品質が安定しており、一定の品質が得られ易いという利点がある。
【００１５】
なお、ワークにおける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る部位であれば特に限定されるものではないが、ワークの端面には、木材が有する多数の微細な導管の端部が開口しているため、この部位に塗布するのが特に効果的である。また、端面のみにフェノール樹脂塗料を塗布するようにすると、振動板が軽量となるので、音響特性上好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。  
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、本発明の一実施形態を説明する。まず、本発明の第１の実施形態を説明する。図１、図２は第１の実施形態の製造方法の説明図である。
【００２０】
図１の第１の工程１１では、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（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その分大きく形成しておく）を準備し、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１０２に網１０１を入れ、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り、図２（ｂ）の１０４が抄紙物である。また、上記網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、これを用いることができる。
【００２１】
この網１０１上の抄紙物１０４から水分を除去するため、図２（ｃ）に示す如く、熱風１０５（例えば１００℃から２００℃の範囲、一例として１５０℃）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。１０６は真空吸引流を表している。
【００２２】
図１の第２の工程１２では、図２（ｄ）に示す如く、網１０１から外した抄紙物１０４を、図２（ｅ）に示す如く、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、溶液１０７を含浸させる。この際、フェノール樹脂の溶液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、溶液１０７がよく抄紙物１０４中に入る様にする。
【００２３】
そして、抄紙物１０４を溶液１０７から取り出して充分に乾燥させ、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。
【００２４】
次いで、図１の第３の工程１３では、図２（ｆ）に示す如く、フェノール樹脂を含浸させた抄紙物１０４を真空加熱炉１０９に入れ、略無酸素雰囲気（例えば窒素ガス雰囲気）の中で、ヒータ１１０によって常温から８００℃まで加熱する。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。
【００２５】
次いで、図１の第４の工程１４では、図２（ｇ）に示す如く、この多孔性炭化物の本体コーン部分１１３を切削にて切り出す。なお、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、これ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。
【００２６】
次いで、図１の第５の工程１５では、多孔性炭化物１１３の端面と表面全体にフェノール樹脂塗料液（メタノール分略１０ｗｔ％、水分略４０ｗｔ％）を塗布して乾燥後、略１８０℃雰囲気で略３０分間加熱し、ほぼ完全に硬化させる。ほぼ完全に硬化したものは、目止め効果が充分にあり、音響振動板としたときの空気もれが防止できる。
【００２７】
フェノール樹脂塗料は水溶性のため、塗布または含浸時に多孔性炭化物の孔中まで浸透し、炭化振動板に割れが発生する確率を著しく低下させることができる。また、フェノール樹脂塗料が多孔性炭化物の孔中まで浸透して、フェノール樹脂皮膜（フェノール樹脂塗料の硬化物）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と共に、フェノール樹脂皮膜によりそ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。
【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。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。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。フェノール樹脂は自然材料に比べて品質のばらつきが極めて少なく、工業的にも扱い易いといえる。
【００２９】
また、上記、略１８０℃雰囲気で略３０分間加熱し、ほぼ完全に硬化させたものは、重量増加が略２０重量％（フェノール樹脂塗料の塗布前の多孔性炭化物１１３に比べて）であったが、おおむね音響振動板に求められる重量の範囲であり、また、ヤング率も塗布前の７．１ＧＰａから塗布後の９．１ＧＰａに略２８％向上（フェノール樹脂塗料の塗布前の多孔性炭化物１１３に比べて）し、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ないための十分な強度が得られた。塗布前後のヤング率と密度の関係を図３に示す。
【００３０】
なお、上記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良い。
【００３１】
更に、本実施例では、フェノール樹脂塗料液として水分量４０ｗｔ％の物を用いたが、この水分量に限定されるものではなく、略５ｗｔ％から略７０ｗｔ％の水分量が適当である。何故ならば４ｗｔ％以下では塗布時に炭化振動板に割れが発生する確率が著しく高くなり、７５ｗｔ％以上ではフェノール樹脂塗料液が白濁してしまう。また、アルコール濃度は５ｗｔ％から９０ｗｔ％、フェノール樹脂濃度は５ｗｔ％以上が適当であるが、その濃度の最適値は、音響振動板に求められる重量により適宜設定されるものである。
【００３２】
次に、本発明の第２の実施形態を説明する。図４、図５は第２の実施形態の製造方法の説明図である。
【００３３】
図４の第１の工程２１では、図５（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（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その分大きく形成しておく）を準備し、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。
【００３４】
なお、２０３は抄紙時の吸引方向であり、図５（ｂ）の２０４が抄紙物である。また、上記網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。
【００３５】
この網２０１上の抄紙物２０４から水分を除去するため、図５（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℃）をこの抄紙物２０４上に吹きつけ、同時に網２０１の下から真空吸引する。２０６は真空吸引流を表している。
【００３６】
図４の第２の工程２２では、図５（ｄ）に示す如く、網２０１から外した抄紙物２０４を、図５（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、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。
【００３７】
そして、抄紙物２０４を溶液２０７から取り出して充分に乾燥させ、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。
【００３８】
次いで、図４の第３の工程２３では、図５（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（例えば窒素ガス雰囲気）の中で、ヒータ２１０によって常温から８００℃まで加熱する。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。
【００３９】
次いで、図４の第４の工程２４では、図５（ｇ）に示す如く、この多孔性炭化物の本体ドーム部分２１３を切削にて切り出す。なお、抄紙時に抄紙物２０４のドーム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、これ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。
【００４０】
次いで、図４の第５の工程２５では、多孔性炭化物２１３の端面と表面全体にメタノール５０ｗｔ％＋水５０ｗｔ％の混合液を含浸させる。
【００４１】
そして、図４の第６の工程２６では、多孔性炭化物２１３の端面と表面全体にフェノール樹脂塗料液（メタノール分略１０ｗｔ％、水分略４０ｗｔ％）を塗布して乾燥させた後、略１００℃雰囲気で略３０分間加熱し、更に、略１８０℃雰囲気で略３０分間加熱し、ほぼ完全に硬化させる。ほぼ完全に硬化したものは、目止め効果が充分にあり、音響振動板としたときの空気もれが防止できている。
【００４２】
また、フェノール樹脂塗料液が水溶性のため、塗布または含浸時に多孔性炭化物の孔中まで浸透して炭化振動板に割れが発生する確率を著しく低下させることができる。また、フェノール樹脂塗料液が多孔性炭化物の表面に近い部分の孔中に多く浸透し、表面に近い孔中でフェノール樹脂の皮膜（硬化物）を形成することにより、浸透しない内部のスペースを確保するため軽量化を実現しながら音響振動板として重量をあまり増加させることなく強度を向上させることが出来る。また、フェノール樹脂塗料液の皮膜により内部損失も増強させ、該振動板をスピーカとして使用した場合、歪発生を防ぐと同時に、発生した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。
【００４３】
このように、予めメタノールと水の混合液を多孔性炭化物２１３に含浸させておくことにより、フェノール樹脂硬化後にフェノール樹脂層が多孔性炭化物２１３の外側に主に分布し、目止め効果に加えて音響振動板の重量減少と内部損失増加に効果がある。
【００４４】
なお、上記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良い。
【００４５】
更に、本実施形態では、メタノールと水を５０ｗｔ％ずつ混合した混合液を用いているが、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比率を適宜設定することが出来る。例えば、メタノール比率７０ｗｔ％、水比率３０ｗｔ％とした場合は、メタノールと水とを５０ｗｔ％ずつ混合した場合に比べて、フェノール樹脂層を多孔性炭化物２１３の外側により多く分布させることが出来る。また、メタノールに限られるものではなく、エタノール等の低沸点アルコールであれば使用することが可能である。さらに、フェノール樹脂塗料液は水分濃度４０ｗｔ％、アルコール濃度１０ｗｔ％に限定されるものではなく、その濃度の最適値は、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。例えば、大きな機械的強度を必要とする振動板用には、水分濃度１０ｗｔ％、アルコール濃度１０ｗｔ％としてフェノール樹脂比率を高めることにより、付着するフェノール樹脂量を増加させ、機械的強度を向上させることができる。
【００４６】
次に、本発明の第３の実施形態を説明する。図６は第３の実施形態のスピーカの断面図である。
【００４７】
このスピーカ７００では、上記の第１乃至第２の実施形態のいずれかの製造方法により作製されたコーン形状の音響振動板７０１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７０１の中心部に所定の形状のボイスコイル７０３のボビン（予め所定のダンパー７０４が接着されている）を接着してある。
【００４８】
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（予め所定の磁気回路７０６が設置されている）に接着にて取り付けてある。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、これがハウジング７０５に取り付けてある端子（図示せず、予め金属製のハウジング７０５と絶縁されている）に接続されている。
【００４９】
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。
【００５０】
このスピーカ７００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い音響特性となっている。
【００５１】
以上、具体例を挙げて本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で上記の各実施形態に種々の改変を施すことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明の製造方法の第１実施形態の説明図である。
【図２】本発明の製造方法の第１実施形態の説明図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係る音響振動板の特性を示すグラフである。
【図４】本発明の製造方法の第２実施形態の説明図である。
【図５】本発明の製造方法の第２実施形態の説明図である。
【図６】本発明のスピーカの実施形態の断面図である。
【符号の説明】
【００５３】
１０４  抄紙物（ワーク）
２０４  抄紙物（ワーク）
７００  スピーカ
７０１  音響振動板
【図１】
2007228552.tif 000003
【図２】
2007228552.tif 000004
【図３】
2007228552.tif 000005
【図４】
2007228552.tif 000006
【図５】
2007228552.tif 000007
【図６】
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