JP2001160998A - 圧電発音体用振動板とその製造方法 - Google Patents
圧電発音体用振動板とその製造方法Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04R—LOUDSPEAKERS, MICROPHONES, GRAMOPHONE PICK-UPS OR LIKE ACOUSTIC ELECTROMECHANICAL TRANSDUCERS; DEAF-AID SETS; PUBLIC ADDRESS SYSTEMS
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 圧電スピーカの音質を良くし、小型化および
省エネルギ化を実現する圧電発音体用振動板とその製造
方法を提供する。 【解決手段】 圧電素子１０を支持しそれとともに振動
する振動板１２は、アモルファス炭素と黒鉛の複合炭素
材料からなる。振動板１２は、高分子樹脂に黒鉛微粉末
を混合し、薄い円盤状に成形し、不活性雰囲気中、非酸
化性雰囲気中、又は真空中で１０００℃以上の温度で焼
成して高分子樹脂を炭素化することにより製造される。
省エネルギ化を実現する圧電発音体用振動板とその製造
方法を提供する。 【解決手段】 圧電素子１０を支持しそれとともに振動
する振動板１２は、アモルファス炭素と黒鉛の複合炭素
材料からなる。振動板１２は、高分子樹脂に黒鉛微粉末
を混合し、薄い円盤状に成形し、不活性雰囲気中、非酸
化性雰囲気中、又は真空中で１０００℃以上の温度で焼
成して高分子樹脂を炭素化することにより製造される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、圧電素子を支持し
それとともに振動するための圧電発音体用振動板とその
製造方法に関する。
それとともに振動するための圧電発音体用振動板とその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】圧電スピーカには、圧電素子とそれを支
持しそれとともに振動する振動板からなる圧電発音体が
用いられている。この振動板の素材には、圧電素子を駆
動するに十分な電流を供給し得る導電性を有すること、
軽くても圧電素子を支持するに十分な剛性を有すること
が要求される。
持しそれとともに振動する振動板からなる圧電発音体が
用いられている。この振動板の素材には、圧電素子を駆
動するに十分な電流を供給し得る導電性を有すること、
軽くても圧電素子を支持するに十分な剛性を有すること
が要求される。
【０００３】特開平４−２２３００号公報には、この様
な要求に答える圧電発音体用の振動板の素材として炭素
材料を使用することが開示されている。
な要求に答える圧電発音体用の振動板の素材として炭素
材料を使用することが開示されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】近年、圧電スピーカが
小型で省エネルギを実現できることが注目されており、
ダイナミックスピーカに匹敵するほどに音の歪みが小さ
く、再生音域が広く、明瞭な音質での再生が可能で、か
つ、小型である圧電発音体が実現できれば、その用途が
一層拡がることが期待されている。
小型で省エネルギを実現できることが注目されており、
ダイナミックスピーカに匹敵するほどに音の歪みが小さ
く、再生音域が広く、明瞭な音質での再生が可能で、か
つ、小型である圧電発音体が実現できれば、その用途が
一層拡がることが期待されている。
【０００５】この場合に、小型化、省エネルギ化のため
に振動板の径を小さくしても歪みのない広い再生音域を
維持するためには振動板の厚みを１００μｍ以下までに
薄くする必要があるが、そのとき十分な剛性がないと、
圧電素子を支持できなくなるという問題がある。なお、
特公平７−１０８０３５号公報には、黒鉛を含む炭素前
駆体を焼成して得られる複合炭素材料からなるスピーカ
用振動板が開示されているが、開示されている振動板は
一般のスピーカのためのドーム型またはコーン型の振動
板であり、圧電素子を支持する圧電素子用振動板の音質
を良くしかつ小型化、省エネルギ化することへ何らの示
唆を与えるものではない。
に振動板の径を小さくしても歪みのない広い再生音域を
維持するためには振動板の厚みを１００μｍ以下までに
薄くする必要があるが、そのとき十分な剛性がないと、
圧電素子を支持できなくなるという問題がある。なお、
特公平７−１０８０３５号公報には、黒鉛を含む炭素前
駆体を焼成して得られる複合炭素材料からなるスピーカ
用振動板が開示されているが、開示されている振動板は
一般のスピーカのためのドーム型またはコーン型の振動
板であり、圧電素子を支持する圧電素子用振動板の音質
を良くしかつ小型化、省エネルギ化することへ何らの示
唆を与えるものではない。
【０００６】したがって本発明の目的は、音の歪みが小
さく、再生音域が広く、明瞭な音質での再生が可能で、
かつ、従来よりも一層小型の圧電スピーカを製造するこ
とが可能な圧電発音体用振動板とその製造方法を提供す
ることにある。
さく、再生音域が広く、明瞭な音質での再生が可能で、
かつ、従来よりも一層小型の圧電スピーカを製造するこ
とが可能な圧電発音体用振動板とその製造方法を提供す
ることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、アモル
ファス炭素および結晶性炭素を含み、圧電素子を支持し
それとともに振動するに適した形状を有する圧電発音体
用振動板が提供される。本発明によれば、高分子樹脂と
黒鉛を混合し所要の形状に成形した後焼成して、圧電素
子を支持しそれとともに振動するに適した形状とする圧
電発音体用振動板の製造方法もまた提供される。
ファス炭素および結晶性炭素を含み、圧電素子を支持し
それとともに振動するに適した形状を有する圧電発音体
用振動板が提供される。本発明によれば、高分子樹脂と
黒鉛を混合し所要の形状に成形した後焼成して、圧電素
子を支持しそれとともに振動するに適した形状とする圧
電発音体用振動板の製造方法もまた提供される。
【０００８】前述の成形に際して黒鉛を一方向に配向制
御することが好ましい。前記黒鉛は平均粒径１００μｍ
以下の高配向性熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛、天然黒鉛、
人造黒鉛より選ばれ高結晶性を示すものであることが好
ましい。前述の焼成は不活性雰囲気中、非酸化性雰囲気
中、又は真空中で１０００℃以上の温度で行なわれるこ
とが好ましい。
御することが好ましい。前記黒鉛は平均粒径１００μｍ
以下の高配向性熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛、天然黒鉛、
人造黒鉛より選ばれ高結晶性を示すものであることが好
ましい。前述の焼成は不活性雰囲気中、非酸化性雰囲気
中、又は真空中で１０００℃以上の温度で行なわれるこ
とが好ましい。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は本発明の一実施例に係るア
モルファス炭素と黒鉛の複合炭素材料からなる振動板が
圧電発音体に用いられた状態を示す断面図である。圧電
素子１０は複合炭素材料からなる振動板１２に固着さ
れ、振動板１２の周囲は筐体１４に固定される。圧電素
子１０の振動板１２に固着されない面と振動板１２との
間に電気信号１６を印加することにより、圧電素子１０
が変形し、その変形が振動板１２に伝えられて振動板１
２が振動する。
モルファス炭素と黒鉛の複合炭素材料からなる振動板が
圧電発音体に用いられた状態を示す断面図である。圧電
素子１０は複合炭素材料からなる振動板１２に固着さ
れ、振動板１２の周囲は筐体１４に固定される。圧電素
子１０の振動板１２に固着されない面と振動板１２との
間に電気信号１６を印加することにより、圧電素子１０
が変形し、その変形が振動板１２に伝えられて振動板１
２が振動する。
【００１０】以下に実施例１〜４として振動板１２の製
造の過程を説明する。（実施例１）高分子樹脂として、
塩素化塩化ビニル樹脂（日本カーバイト社製Ｔ−７４
１）２０質量％、フラン樹脂（日立化成社製 ヒタフラ
ンＶＦ−３０２）３０質量％、これに天然黒鉛微粉末
（日本黒鉛社製 平均粒度５μｍ）５０質量％から成る
組成物に対し、可塑材としてジアリルフタレートモノマ
ーを２０質量％を添加して、ヘンシェル・ミキサーを用
いて分散し、ミキシング用二本ロールを用いて十分に混
練を繰り返した後製膜機により厚み１００μｍのフィル
ムを成形した。得られたフィルムを真空成形機を用いて
直径２０mmの円盤状に賦形し、治具に固定して１８０℃
に加熱されたエアー・オーブン中で１０時間処理して炭
素前駆体化処理を施した。次に、これを窒素ガス中で１
００℃迄を２５℃／時の昇温速度で昇温し、その後１５
００℃迄を１００℃／時で昇温し、１５００℃で３時間
保持した後自然冷却して焼成を完了した。
造の過程を説明する。（実施例１）高分子樹脂として、
塩素化塩化ビニル樹脂（日本カーバイト社製Ｔ−７４
１）２０質量％、フラン樹脂（日立化成社製 ヒタフラ
ンＶＦ−３０２）３０質量％、これに天然黒鉛微粉末
（日本黒鉛社製 平均粒度５μｍ）５０質量％から成る
組成物に対し、可塑材としてジアリルフタレートモノマ
ーを２０質量％を添加して、ヘンシェル・ミキサーを用
いて分散し、ミキシング用二本ロールを用いて十分に混
練を繰り返した後製膜機により厚み１００μｍのフィル
ムを成形した。得られたフィルムを真空成形機を用いて
直径２０mmの円盤状に賦形し、治具に固定して１８０℃
に加熱されたエアー・オーブン中で１０時間処理して炭
素前駆体化処理を施した。次に、これを窒素ガス中で１
００℃迄を２５℃／時の昇温速度で昇温し、その後１５
００℃迄を１００℃／時で昇温し、１５００℃で３時間
保持した後自然冷却して焼成を完了した。
【００１１】得られた炭素系振動板は、直径１６mm、厚
み６０μｍで、密度１．７５ｇ／cm 3 、弾性率１５０GP
a であり、音速９．２km／秒の特性を示した。（実施例
２）高分子樹脂として、塩素化塩化ビニル樹脂（日本カ
ーバイト社製Ｔ−７４１）４５質量％、これに天然黒鉛
微粉末（日本黒鉛社製 平均粒度１０μｍ）５５質量％
から成る組成物に対し、可塑材としてジアリルフタレー
トモノマーを２５質量％を添加して、ヘンシェル・ミキ
サーを用いて分散し、ミキシング用二本ロールを用いて
十分に混練を繰り返した後製膜機により厚み１００μｍ
のフィルムを成形した。得られたフィルムを真空成形機
を用いて直径２０mmの円盤状に賦形し、治具に固定して
１５０℃に加熱されたエアー・オーブン中で１０時間処
理して炭素前駆体化処理を施した。次に、これを窒素ガ
ス中で１００℃迄を２５℃／時の昇温速度で昇温し、そ
の後１５００℃迄を１００℃／時で昇温し、１５００℃
で３時間保持した後自然冷却して焼成を完了した。
み６０μｍで、密度１．７５ｇ／cm 3 、弾性率１５０GP
a であり、音速９．２km／秒の特性を示した。（実施例
２）高分子樹脂として、塩素化塩化ビニル樹脂（日本カ
ーバイト社製Ｔ−７４１）４５質量％、これに天然黒鉛
微粉末（日本黒鉛社製 平均粒度１０μｍ）５５質量％
から成る組成物に対し、可塑材としてジアリルフタレー
トモノマーを２５質量％を添加して、ヘンシェル・ミキ
サーを用いて分散し、ミキシング用二本ロールを用いて
十分に混練を繰り返した後製膜機により厚み１００μｍ
のフィルムを成形した。得られたフィルムを真空成形機
を用いて直径２０mmの円盤状に賦形し、治具に固定して
１５０℃に加熱されたエアー・オーブン中で１０時間処
理して炭素前駆体化処理を施した。次に、これを窒素ガ
ス中で１００℃迄を２５℃／時の昇温速度で昇温し、そ
の後１５００℃迄を１００℃／時で昇温し、１５００℃
で３時間保持した後自然冷却して焼成を完了した。
【００１２】得られた炭素系振動板は、直径１５mm、厚
み５０μｍで、密度１．８５ｇ／cm 3 、弾性率２７０GP
a であり、音速１２．０km／秒の特性を示した。（実施
例３）高分子樹脂として、塩化ビニル樹脂／酢酸ビニル
樹脂共重合体（新第一塩ビ社製 Ｃ７０５Ａ）４５質量
％、フラン樹脂（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３０
２）１５質量％、これに人造黒鉛微粉末（エスイーシー
社製 平均粒度５μｍ）４０質量％から成る組成物に対
し、可塑材としてジアリルフタレートモノマーを２０質
量％を添加して、ヘンシェル・ミキサーを用いて分散
し、ミキシング用二本ロールを用いて十分に混練を繰り
返した後製膜機により厚み１００μｍのフィルムを成形
した。得られたフィルムを真空成形機を用いて直径２０
mmの円盤状に賦形し、治具に固定して１３０℃に加熱さ
れたエアー・オーブン中で１０時間処理して炭素前駆体
化処理を施した。次に、これを窒素ガス中で１００℃迄
を２５℃／時の昇温速度で昇温し、その後１５００℃迄
を１００℃／時で昇温し、１５００℃で３時間保持した
後自然冷却して焼成を完了した。
み５０μｍで、密度１．８５ｇ／cm 3 、弾性率２７０GP
a であり、音速１２．０km／秒の特性を示した。（実施
例３）高分子樹脂として、塩化ビニル樹脂／酢酸ビニル
樹脂共重合体（新第一塩ビ社製 Ｃ７０５Ａ）４５質量
％、フラン樹脂（日立化成社製 ヒタフランＶＦ−３０
２）１５質量％、これに人造黒鉛微粉末（エスイーシー
社製 平均粒度５μｍ）４０質量％から成る組成物に対
し、可塑材としてジアリルフタレートモノマーを２０質
量％を添加して、ヘンシェル・ミキサーを用いて分散
し、ミキシング用二本ロールを用いて十分に混練を繰り
返した後製膜機により厚み１００μｍのフィルムを成形
した。得られたフィルムを真空成形機を用いて直径２０
mmの円盤状に賦形し、治具に固定して１３０℃に加熱さ
れたエアー・オーブン中で１０時間処理して炭素前駆体
化処理を施した。次に、これを窒素ガス中で１００℃迄
を２５℃／時の昇温速度で昇温し、その後１５００℃迄
を１００℃／時で昇温し、１５００℃で３時間保持した
後自然冷却して焼成を完了した。
【００１３】得られた炭素系振動板は、直径１６mm、厚
み６０μｍで、密度１．８０ｇ／cm 3 、弾性率２５０GP
a であり、音速１１．７km／秒の特性を示した。（実施
例４）高分子樹脂源としてフラン樹脂（日立化成社製
ヒタフランＶＦ−３０２）８５質量％、これに天然黒鉛
微粉末（日本黒鉛社製 平均粒度５μｍ）１５質量％か
ら成る組成物をミキシング用二本ロールを用いて十分に
混合した後、硬化剤としてｐ−トルエンスルフォン酸を
１．５質量％加え十分に攪拌した後コーター方式の製膜
機により厚み１００μｍのフィルムに成形した。得られ
たフィルムを真空成形機を用いて直径２０mmの円盤状に
賦形し、治具に固定して９０℃に加熱されたエアー・オ
ーブン中で固化処理後、更に１５０℃中１０時間熱処理
を施した。次に、これを窒素ガス中で１００℃迄を２５
℃／時の昇温速度で昇温し、その後１５００℃迄を１０
０℃／時で昇温し、１５００℃で３時間保持した後自然
冷却して焼成を完了した。
み６０μｍで、密度１．８０ｇ／cm 3 、弾性率２５０GP
a であり、音速１１．７km／秒の特性を示した。（実施
例４）高分子樹脂源としてフラン樹脂（日立化成社製
ヒタフランＶＦ−３０２）８５質量％、これに天然黒鉛
微粉末（日本黒鉛社製 平均粒度５μｍ）１５質量％か
ら成る組成物をミキシング用二本ロールを用いて十分に
混合した後、硬化剤としてｐ−トルエンスルフォン酸を
１．５質量％加え十分に攪拌した後コーター方式の製膜
機により厚み１００μｍのフィルムに成形した。得られ
たフィルムを真空成形機を用いて直径２０mmの円盤状に
賦形し、治具に固定して９０℃に加熱されたエアー・オ
ーブン中で固化処理後、更に１５０℃中１０時間熱処理
を施した。次に、これを窒素ガス中で１００℃迄を２５
℃／時の昇温速度で昇温し、その後１５００℃迄を１０
０℃／時で昇温し、１５００℃で３時間保持した後自然
冷却して焼成を完了した。
【００１４】得られた炭素系振動板は、直径１６mm、厚
み５８μｍで、密度１．６５ｇ／cm 3 、弾性率９５GPa
であり、音速７．６km／秒の特性を示した。
み５８μｍで、密度１．６５ｇ／cm 3 、弾性率９５GPa
であり、音速７．６km／秒の特性を示した。
【００１５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の圧電発音
体用炭素系振動板は、成形性の優れる高分子樹脂を炭素
化することで得られるアモルファス炭素中に、高弾性を
有する結晶の良く発達した黒鉛を、均一かつ一方向に高
度に配向制御することで得られるアモルファス炭素と黒
鉛との複合体とすることで、軽く剛性が大きくできるた
め、音の伝達速度が速く、音の歪みが小さく、音の再生
音域が広く、明瞭な音質再生が可能なため圧電発音体用
振動板材料として有用である。更に従来の炭素製品と比
べ、効率よく安価に製品を提供することが可能であるた
め、工業的価値が非常に大である。
体用炭素系振動板は、成形性の優れる高分子樹脂を炭素
化することで得られるアモルファス炭素中に、高弾性を
有する結晶の良く発達した黒鉛を、均一かつ一方向に高
度に配向制御することで得られるアモルファス炭素と黒
鉛との複合体とすることで、軽く剛性が大きくできるた
め、音の伝達速度が速く、音の歪みが小さく、音の再生
音域が広く、明瞭な音質再生が可能なため圧電発音体用
振動板材料として有用である。更に従来の炭素製品と比
べ、効率よく安価に製品を提供することが可能であるた
め、工業的価値が非常に大である。
【図１】本発明の一実施例に係るアモルファス炭素と黒
鉛の複合炭素材料からなる振動板が圧電素子とともに用
いられた状態を示す断面図である。
鉛の複合炭素材料からなる振動板が圧電素子とともに用
いられた状態を示す断面図である。
１０…圧電素子 １２…振動板
Claims (5)
- 【請求項１】 アモルファス炭素および結晶性炭素を含
み、圧電素子を支持しそれとともに振動するに適した形
状を有する圧電発音体用振動板。 - 【請求項２】 高分子樹脂と黒鉛を混合し所要の形状に
成形した後焼成して、圧電素子を支持しそれとともに振
動するに適した形状とする圧電発音体用振動板の製造方
法。 - 【請求項３】 成形するに際して黒鉛を一方向に配向制
御する請求項２記載の方法。 - 【請求項４】 前記黒鉛は平均粒径１００μｍ以下の高
配向性熱分解黒鉛、キッシュ黒鉛、天然黒鉛、人造黒鉛
より選ばれ高結晶性を示す請求項２記載の方法。 - 【請求項５】 焼成が不活性雰囲気中、非酸化性雰囲気
中、又は真空中で１０００℃以上の温度で行なわれる請
求項２記載の方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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