JPH0681354B2

JPH0681354B2 - 音響機器用振動板の製造方法

Info

Publication number: JPH0681354B2
Application number: JP2267341A
Authority: JP
Inventors: 延明富田; 国雄鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 1990-10-04
Filing date: 1990-10-04
Publication date: 1994-10-12
Anticipated expiration: 2009-10-12
Also published as: JPH04144400A; US5182846A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、スピーカー及びマイクロホン等の音響機器に
使用される音響機器用振動板の製造方法に関する。

［従来の技術］スピーカー等の音響機器に使用される振動板は、忠実に
音色を再生するために、可及的に高音まで再生できるも
のがよい。

ベリリウム（Be）を使用して振動板を形成すると、振動
板を軽量化することが可能であり、高音再生能力が優れ
たスピーカーを得ることができる。従来、ベリリウムを
使用した振動板の製造方法として、粉末冶金法及び真空
蒸着法等がある（田中良平著、新素材／新金属と最新製
造加工技術第612頁総合技術出版）。

第６図は、粉末冶金法による従来のスピーカー用ベリリ
ウム振動板の製造方法を示す工程図である。

先ず、Beフレークを成形し、真空中で溶解してBeインゴ
ット材を得る。次に、このBeインゴット材をチッピング
及び粉砕した後ふるい分けして、Be粉末を得る。次に、
このBe粉末を真空ホットプレス加工することにより、Be
ホットプレスブロックを形成する。次に、このホットプ
レスブロックを熱間でクロス圧延して、厚さが20乃至10
0μｍのクロス圧延板を得る。そして、このクロス圧延
板に熱間プレス成形等の高温加工を施して、所定の形状
に成形する。これにより、ベリリウムからなる振動板を
得ることができる。

第７図は、蒸着法による従来のベリリウム振動板の製造
方法を示す工程図である。

先ず、粉末冶金法と同様にして、BeフレークからBeイン
ゴット材を形成する。一方、基板として銅又はチタン箔
等を振動板の形状に成形する。そして、この基板の表面
にベリリウムを真空蒸着してベリリウム膜を形成する。
その後、基板をエッチングすることによりベリリウム膜
を分離して、所定の形状のベリリウム板を得る。そし
て、このベリリウム板の内部組織を高密度化するため
に、ベリリウム板に熱処理を施す。これにより、ベリリ
ウム振動板が完成する。

また、本願発明者等は、高周波領域における音圧を向上
させるために、真空蒸着によりベリリウム板を形成した
後、このベリリウム板を高温高圧下でホットプレス又は
熱間静水圧プレスにより処理し、これにより所定の形状
の振動板を製造する方法を提案した（特開昭63−274295
号）。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述した従来の振動板の製造方法には以
下に示す問題点がある。

粉末冶金法においては、ベリリウム板中の不純物（特
に、BeO）量が必然的に増大する。このため、ベリリウ
ム板の延性が低下し、プレス性が劣化してしまう。ま
た、不純物量が多いと、ベリリウム振動板の音速（音波
の位置速度）が低下するため、音響特性が劣化する。更
に、工程数が多く煩雑であるという欠点もある。

また、真空蒸着法により製造したベリリウム振動板は、
周波数が低い領域で振幅が大きくなった場合に、強度及
び耐久性の点で不安がある。また、音圧が十分でない。

更に、特開昭63−274295号に開示された方法の場合は、
ベリリウム板を高温加圧処理するとベリリウム結晶粒の
組織は殆ど変化せず、密度だけが高くなる。従って、高
温処理しただけのベリリウム振動板に比して、高温加熱
処理の場合は密度が上昇した分、音圧が上昇する。しか
し、蒸着により形成されたベリリウムの結晶粒は基板表
面に対して垂直に柱状に配列されており、高温加圧処理
しても基本的な組織が変わらないため、音圧の向上が十
分であるとはいえない。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
機械的強度が高いと共に、音速が速く且つ音圧が高く、
音響特性が優れた音響機器用振動板の製造方法を提供す
ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］本発明に係る音響機器用振動板の製造方法、基体の表面
にベリリウムを真空蒸着してベリリウム膜を形成する工
程と、前記基体からベリリウム膜を分離することにより
ベリリウム板を得る工程と、このベリリウム板に熱間ク
ロス圧延加工を施こす工程と、これにより得たクロス圧
延板に熱間プレス加工を施す工程とを有することを特徴
とする。

［作用］本発明においては、先ず、基体の表面にベリリウムを蒸
着した後、基体からベリリウム膜を分離してベリリウム
板を得る。このようにして蒸着により形成されたベリリ
ウム板は、BeO等の不純物が極めて少ない。

次に、このベリリウム板に対して熱間クロス圧延加工を
施す。そうすると、ベリリウム板中の金属組織が変化す
る。即ち、蒸着により形成されたベリリウム板中の結晶
粒は柱状であり、基体表面に対して垂直に配列してい
る。このベリリウム板をクロス圧延すると、結晶粒は結
晶粒界の隙間まで密に詰まり、金属組織は結晶粒がつぶ
れた状態になる。これにより、ベリリウム板の延性及び
強度が向上する。

次いで、このクロス圧延を施したベリリウム板に熱間プ
レス加工を施して、所定の形状に加工する。この場合
に、ベリリウム板の延性及び強度が良好であるため、プ
レス成形が容易である。

本発明においては、このようにしてベリリウム振動板を
製造する。従って、振動板は、結晶粒が細かく且つ緻密
な組織を有するため、音速が速く、音圧が高い。

［実施例］次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図は本発明の実施例方法を示す工程図である。

先ず、従来と同様に、Beフレークを成形及び真空溶解し
て、Beインゴット材を形成する。また、ベリリウムを蒸
着すべき平板状の基板を用意する。この基板は、例えば
直径が70mmの銅製部材の表面に、ベリリウムの結晶成長
を促進させるために、モリブデンを数千Åだけ蒸着した
ものである。そして、真空蒸着装置を使用して、この基
板表面にベリリウムを蒸着する。

第２図は真空蒸着装置を示す模式的断面図である。真空
蒸着装置の蒸着槽４は排気装置（図示せず）に接続され
ており、これにより蒸着槽４内を真空状態にすることが
できるようになっている。この蒸着槽４内には支持部材
８が設けられており、前記インゴット材から切り出した
Be蒸発源５はこの支持部材８の上面に設けられた凹部内
に装入される。この支持部材８の前記凹部の下方には、
蒸発源５を加熱する加熱ヒータ６が配設されている。ま
た、この支持部材８の側方には、基板加熱用ヒータ７が
配設されている。この加熱ヒータ6,7は、適宜電源に接
続されていて、その給電により抵抗発熱する。

支持部材８の上方には公転部材１が配置されている。こ
の公転部材１は公転軸1aを中心軸として回転するように
なっている。この公転部材１の縁部には複数個のサンプ
ルホルダ３が配置されている。このサンプルホルダ３は
自転軸3aを中心軸として回転するようになっている。

このように構成された蒸着装置において、先ず、支持部
材８の凹部に蒸発源５としてベリリウム材を装入する。
また、前述の基板をサンプルホルダ３に取り付ける。次
に、排気装置を駆動して蒸着槽４内を高真空にする。そ
して、自転軸3aを中心としてサンプルホルダ３を回転さ
せると共に、公転軸1aを中心として公転部材１を回転さ
せる。また、基板加熱用ヒータ７に通電してこのヒータ
７を抵抗発熱させ、これによりサンプルホルダ３に取り
付けられた基板を200乃至500℃の温度に均一に加熱す
る。次いで、加熱ヒータ６に通電して蒸発源５であるベ
リリウム材を溶融させ、蒸発させる。これにより、基板
表面にベリリウムの結晶が成長して、ベリリウムの薄膜
が形成できる。この場合にベリリウム薄膜の厚さが100
乃至400μｍになるようにする。

このようにして銅基板の表面にベリリウム薄膜を形成し
た後、この基板を蒸着装置から取出し、硝酸液中に浸漬
する。これにより、銅基板及びモリブデン蒸着膜が除去
されて、ベリリウム単体の薄板を得ることができる。

次に、このようにして得たベリリウム板に対して、クロ
ス圧延を施す。即ち、先ず、第３図（ａ）に示すよう
に、ベリリウム板11を２枚のステンレス板12a,12b間に
挟み、ステンレス板12a,12bをビス13で固定する。ビス1
3は、ステンレス板12bから突出した部分を折り曲げて、
外れないようにしておく。そして、このステンレス板12
a,12bと共に、ベリリウム板11を熱間でクロス圧延す
る。

第３図（ｂ）はクロス圧延に使用する圧延装置を示す模
式的側面図である。

圧延機枠17には、略水平に配置されたテーブル16が設け
られている。このテーブル16の下方には圧延ロール15a
が配設されており、テーブル16の上方には圧延ロール15
bが配設されている。この１対の圧延ロール15a,15bは、
その軸が相互に平行するように配置されている。テーブ
ル16にはこの圧延ロール15a,15bの各軸に平行するスリ
ットが設けられており、圧延ロール15a,15bはこのスリ
ット部分でその周面が略接触するようになっている。圧
延ロール15bはロール圧印加部材18に軸止されている。
このロール圧印加部材18は駆動装置（図示せず）により
昇降駆動され、圧延ロール15bを上下方向に移動させる
ようになっている。

このように構成された圧延装置により、ステンレス板12
a,12bに挟み込んだベリリウム板11を熱間でクロス圧延
する。このときの圧延条件は、例えば温度が500℃で、
圧力が200MPaである。なお、圧延時の温度は200乃至600
℃の範囲内とし、印加圧力は50乃至400MPaの範囲内とす
ることが好ましい。このクロス圧延により、ベリリウム
板の厚さを20乃至150μｍにする。

次いで、熱間プレス加工により、ベリリウム板を所定の
形状に成形する。

第４図はプレス装置を示す模式的断面図である。

上テーブル23及び下テーブル24は、上下方向に対向し
て、相互に平行に配置されている。下テーブル24上には
下金型22が配設されている。この下金型22は、下テーブ
ル24に固定された固定部22aと、下側油圧プレス軸26に
より上下方向に若干移動可能な可動部22bとからなって
いる。また、この下金型22の周囲には抵抗発熱ヒータ28
が配設されている。このヒータ28は適宜電源から給電さ
れて抵抗発熱し、これにより下金型22を加熱する。

上テーブル23の下面には、上金型21が固定されている。
この上金型21の周囲には抵抗発熱ヒータ27が配設されて
いる。このヒータ27も適宜電源から給電されて、上金型
21を加熱する。また、上テーブル23は上側油圧プレス軸
25により、垂直に配設されたガイドシャフト29に沿っ
て、上下方向に移動するようになっている。

このように構成されたプレス装置において、クロス圧延
を施したベリリウム板を下金型22上に載置する。そし
て、ヒータ27,28に通電して上金型21及び下金型22を所
定温度に加熱し、上金型21を下降させて上金型21と下金
型22との間でベリリウム板を挟み込み、次いで、下側油
圧プレス軸26を駆動して下金型22の可動部22bを移動さ
せて、ベリリウム板を所定の形状に成形する。これによ
り、ベリリウム振動板が完成する。なお、プレス加工に
おいては、例えば温度を300乃至700℃にして、プレス降
下速度を１乃至10m/分にする。

本実施例によれば、ベリリウム原料を真空蒸着してベリ
リウム板を製造するため、BeO等の不純物の生成が抑制
され、ベリリウム純度が高い。また、この真空蒸着によ
り製造したベリリウム板を熱間でクロス圧延するため、
ベリリウム板中の結晶粒は結晶粒界の隙間まで密に詰ま
った状態であり、結晶粒がつぶれた組織になるため、振
動板にした場合に音速が速く、音圧が高い。また、熱間
クロス圧延することにより、ベリリウム純度が高いこと
と相俟って、ベリリウム板の機械的性質が改善されて、
引張り強度及び伸び特性が向上するため、プレス成形加
工が容易である。例えば、従来の粉末冶金法におけるプ
レス成形に比して、金型の温度を100乃至200℃低減する
ことができる。従って、プレス条件が緩和されて、プレ
ス成形時の加圧速度及び金型温度が変化しても不良品が
発生しにくく、製造歩留りが向上する。

また、本実施例方法は、従来の蒸着法ほどではないもの
の、粉末冶金法に比べれば工程が単純であり、ベリリウ
ム振動板の製造が容易である。更に、製造されたベリリ
ウム振動板中のベリリウム結晶粒が細かいため、ヤング
率（弾性率）が大きく、靭性が優れ、しなやかな振動板
を得ることができる。

本実施例方法により実際にベリリウム振動板を製造し、
その性能を試験した。その結果、本実施例方法により製
造したベリリウム振動板は、従来の蒸着法により製造し
たベリリウム振動板に比して、高速が約500m/秒速く、
弾性率が約50GPa向上した。

第５図は、横軸に周波数をとり、縦軸に出力音圧レベル
をとって、本実施例方法により製造したベリリウム振動
板及び従来の蒸着法により製造したベリリウム振動板の
性能を調べた結果を示すグラフ図である。この第５図か
ら明らかなように、本実施例方法により製造したベリリ
ウム振動板は、従来方法により製造したベリリウム振動
板に比して、高音領域まで帯域が広がっている。このよ
うに、本実施例方法により製造したベリリウム振動板
は、音響用振動板としての性能が優れている。

［発明の効果］以上説明したように本発明によれば、真空蒸着により形
成したベリリウム板に対して熱間クロス圧延を施した
後、熱間プレス加工を施してベリリウム振動板を製造す
るから、緻密でつぶれた結晶粒を有し、従来方法により
製造されたベリリウム振動板に比してベリリウムの純度
が高く、音速が速く、音圧が高いベリリウム振動板を得
ることができる。また、ベリリウム板のプレス成形性が
優れており、製造が容易である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例方法を示す工程図、第２図は同
じくその実施例方法において使用する真空蒸着装置を示
す模式的断面図、第３図（ａ）は圧延方法を示す断面
図、第３図（ｂ）は同じくその実施例方法において使用
する圧延装置を示す模式的側面図、第４図は同じくその
実施例方法において使用するプレス装置を示す模式的断
面図、第５図は実施例方法及び従来方法により製造した
ベリリウム振動板の性能を調べた結果を示すグラフ図、
第６図は従来のベリリウム振動板の製造方法を示す工程
図、第７図は従来の他のベリリウム振動板の製造方法を
示す工程図である。 1;公転部材、3;サンプルホルダ、5;蒸発源、6,7,28;ヒ
ータ、8;支持部材、11;ベリリウム板、12a,12b;ステン
レス板、13;ビス、15a,15b;圧延ロール、16,23,24;テー
ブル、17;圧延機枠、18;ロール圧印加部材、21,22;金
型、25,26;油圧プレス軸、29;ガイドシャフト

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基体の表面にベリリウムを真空蒸着してベ
リリウム膜を形成する工程と、前記基体からベリリウム
膜を分離することによりベリリウム板を得る工程と、こ
のベリリウム板に熱間クロス圧延加工を施こす工程と、
これにより得たクロス圧延板に熱間プレス加工を施す工
程とを有することを特徴とする音響機器用振動板の製造
方法。