ダイヤモンド振動膜及びその製造方法は、金型上方に解離ガスを励起する不均一エネルギー（例えば、熱抵抗線、プラズマ、炎など）を通過させ、金型の曲面と解離ガスを励起する不均一エネルギーとの距離の違いを利用して、異なる加熱効果を形成する。金型表面にダイヤモンド材料を塗布すると、ダイヤモンド材料の成長が異なり、ダイヤモンド振動膜の振動特性が不均一になるため、ダイヤモンド振動膜の音響帯域幅が広くなる。
振動板の材料を選択する際には、硬度と減衰特性が主な考慮事項となります。硬度は材料の固有振動数を決定し、硬度の高い材料の固有振動数は比較的高く、逆に硬度の低い材料の固有振動数は低くなります。優れた減衰特性を持つ材料は、振動膜の振動応答をより滑らかにし、振動膜の出力音圧レベルをより滑らかにします。
従来、振動膜の材料としては、紙、高分子プラスチック材料、金属（Be、Ti、Al）、セラミックなどが一般的です。紙や高分子材料は減衰特性に優れていますが、剛性が低く損傷しやすいため、硬度が低いと最高動作周波数が制限されます。金属振動膜は硬度が優れていますが、Be、Tiなどの高硬度金属は高価で加工が困難です。セラミック材料には、焼結手順が複雑になるという問題もあります。ダイヤモンド材料は機械的特性と強度に優れているため、軽量で高剛性の振動板の製造に適しており、中高周波スピーカーに使用できます。振動板の振動周波数によって目的の音が生成されます。振動板の振動周波数が高くなるほど、振動板の機械的強度と品質要件は厳しくなり、ダイヤモンド材料を使用して振動板を作ることでこの目標を達成できます。
一般的に、振動膜の応答周波数には上限があります。しかし、振動膜がダイヤモンドで作られているか他の材料で作られているかにかかわらず、材料全体の均一な特性により固有振動数は特定の範囲に制限され、帯域幅の性能が制限されます。減衰特性と剛性を任意に変更することはできず、音質と音色の性能が制限されます。したがって、人間の耳に許容できる周波数範囲をカバーする場合、通常、最良の音響効果を得るためには、帯域幅と周波数上限が異なる複数の振動板を同時に設定する必要があります。そのため、従来技術では、異なる材料を使用して振動膜をセクションごとに作成する技術があります。振動膜の中央部分は硬度の高い材料で作られ、外側のリングは硬度の低い材料で作られています。そして、これら2つの部分を接合して1つの振動膜を作ります。振動膜は2つの異なる材料の硬度と厚さを同時に持ち、より広い帯域幅をカバーすることができます。しかし、振動膜の厚さは通常非常に薄く、接合作業が困難です。ダイヤモンド材料に適用する場合、接合技術と接着剤が非常に大きな問題となるため、ダイヤモンド材料への適用は容易ではありません。
本発明は、上記課題を解決するために、ダイヤモンド振動膜上の異なる領域の硬度、厚さ、減衰特性を変えることができ、不均一な振動特性を有し、広い周波数範囲をカバーするダイヤモンド振動膜及びその製造方法を提案する。
本発明に開示されたダイヤモンド振動膜及びその製造方法によれば、曲面を有する金型が設けられ、解離ガスを励起する不均質（不均一）なエネルギーが金型の上部を通過して高温を発生させ、金型を加熱することで、金型の表面に不均一な温度分布を呈するようにする。
例えば
1. 熱抵抗線が中心点（最もエネルギーが高い領域）となり、反応物質の濃度が不均一なリング状分布を示す。
2. 高周波エネルギーによって励起されたプラズマは、波長、振幅、定在波の影響により、反応物質の濃度が不均一に分布した球形を呈します。
3. 炎のエネルギーは中心領域から外側に向かって減衰し、反応物質の濃度は不均一な分散分布を示します。
上記のエネルギーによって発生した温度と反応物質の濃度は、外側に向かって順に急速に減少するため、異なる鋳型表面の位置が反応物質の濃度の異なる領域に接触し、異なる構造状態と異なる厚さを持つダイヤモンド膜が成長し、ダイヤモンド材料は不均一になります。（不均一性）厚さや硬度などの振動特性が不均一な分布を示すため、その後、ダイヤモンド薄膜を鋳型から取り出すことでダイヤモンド振動膜が形成されます。ダイヤモンド材料の構造状態には、マイクロクリスタル（Micro-crystal）、ナノクリスタル（Nano-crystal）などがあります。
本発明により製造されるダイヤモンド振動膜は、その硬度と厚さが均一ではなく、中間領域の硬度が高く、エッジ領域の硬度が低く、中間領域の厚みが大きく、エッジ領域の厚みが小さい。各部の振動特性は硬度と厚みの影響を受けてそれぞれ異なる固有振動数を示すため、ダイヤモンド振動板はより広い帯域幅を持つことができる。
図面の説明
図１Ａ〜１Ｄは、本発明の第１の好ましい実施形態の製造プロセスの概略図である。
図２Ａは、第１の好ましい実施形態の金型の上面図である。
図２Ｂは、第１の好ましい実施形態の金型の側面図である。
図３は、第１の好ましい実施形態と従来技術の周波数、音量分析図である。
図４Ａ〜図４Ｄは、本発明の第１の好ましい実施形態の製造プロセスの概略図である。
その中で、参照記号：
型10個
12 最初の振動層
14 第二振動層
20熱抵抗線
A、B、C、Dの金型表面
投稿日時: 2023年6月30日