音響デバイスおよびその製造方法
【課題】 軽量で比較的安価であると共に、製造が容易な音響デバイスを提供する。また、その製造方法を提供する。
【解決手段】 音響デバイス１は、エラストマーまたは樹脂製の誘電膜３３ａ〜３３ｃと誘電膜３３ａ〜３３ｃを介して配置される複数の電極３４ａ〜３４ｄとからなる振動部材３１と、振動部材３１の周縁部を支持するフレーム３２ａ、３２ｂと、を有する高分子スピーカ３０Ｌ、３０Ｒと、高分子スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材２０と、を備える。高分子スピーカ３０Ｌ、３０Ｒと発泡ウレタン部材２０とは一体成形されている。音響デバイス１は、高分子スピーカ３０Ｌ、３０Ｒを、その表面が成形型５の型面５１２に沿うように成形型５のキャビティ５３内に配置し、発泡ウレタン樹脂原料をキャビティ５３内に注入し発泡成形することにより、製造される。
【解決手段】 音響デバイス１は、エラストマーまたは樹脂製の誘電膜３３ａ〜３３ｃと誘電膜３３ａ〜３３ｃを介して配置される複数の電極３４ａ〜３４ｄとからなる振動部材３１と、振動部材３１の周縁部を支持するフレーム３２ａ、３２ｂと、を有する高分子スピーカ３０Ｌ、３０Ｒと、高分子スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材２０と、を備える。高分子スピーカ３０Ｌ、３０Ｒと発泡ウレタン部材２０とは一体成形されている。音響デバイス１は、高分子スピーカ３０Ｌ、３０Ｒを、その表面が成形型５の型面５１２に沿うように成形型５のキャビティ５３内に配置し、発泡ウレタン樹脂原料をキャビティ５３内に注入し発泡成形することにより、製造される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ内蔵ヘッドレスト等として好適な音響デバイス、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の座席のヘッドレストとして、スピーカを内蔵したヘッドレストが提案されている。例えば、特許文献１、２には、ヘッドレスト本体の左右両端にスピーカを埋設したヘッドレストが開示されている。特許文献２において、スピーカは、ボックス状のハウジングと音声出力部とを有する。ハウジングは、ヘッドレスト本体を構成するカバー部材にねじ止めされる。このようにして、スピーカは、ヘッドレスト本体に取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１６９５９３号公報
【特許文献２】特開２００９−２５４６０９号公報
【特許文献３】特開２００８−２９５５９５号公報
【特許文献４】特開２００８−２９５５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヘッドレスト用のスピーカとしては、ダイナミックスピーカが採用されることが多い。ダイナミックスピーカは、永久磁石、ボイスコイル、振動板等から構成される。このため、ダイナミックスピーカを取り付けると、ヘッドレストの重量が重くなるという問題があった。また、ダイナミックスピーカを取り付けるには、ボルト等の取付部品が必要である。このため、部品点数が多くなり、製造工程が煩雑になるという問題もあった。
【０００５】
これに対して、特許文献３、４には、圧電素子からなるフィルムスピーカを採用したヘッドレストが開示されている。特許文献３のヘッドレストにおいて、フィルムスピーカは、クッションパッドの前面に形成された凹部に配置されている。フィルムスピーカの前面は、クッションプレートで覆われている。すなわち、フィルムスピーカは、クッションパッドとクッションプレートとの間に配置されている。また、特許文献４のヘッドレストにおいて、フィルムスピーカは、クッションパッドの内部に埋設されている。
【０００６】
特許文献３、４のヘッドレストによると、フィルムスピーカの前面（音の伝達方向）に、クッションプレート、あるいはクッションパッドが配置されている。このため、スピーカで発生した音が遮蔽され、音質が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、軽量で比較的安価であると共に、製造が容易な音響デバイスを提供することを課題とする。また、その製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記課題を解決するため、本発明の音響デバイスは、エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と該誘電膜を介して配置される複数の電極とからなる振動部材と、該振動部材の周縁部を支持するフレームと、を有する高分子スピーカと、該高分子スピーカの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材と、を備え、該高分子スピーカと該発泡ウレタン部材とは一体成形されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の音響デバイスは、高分子スピーカを備える。高分子スピーカの振動部材は、エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と電極とからなる。高分子スピーカは、永久磁石やボイスコイルを有する従来のダイナミックスピーカと比較して、薄く軽量である。また、比較的低コストで製造することができる。したがって、本発明の音響デバイスは、軽量で、小型化しやすく、比較的安価である。なお、「エラストマーまたは樹脂製」とは、誘電膜のベース材料が、エラストマーまたは樹脂であることを意味する。よって、エラストマーまたは樹脂成分の他に、添加剤等の他の成分を含んでいても構わない。エラストマーには、ゴムおよび熱可塑性エラストマーが含まれる。
【００１０】
高分子スピーカにおいて、音の電気信号としての交流電圧が電極間に印加されると、電極間の静電引力に応じて誘電膜の厚さが変化して、誘電膜が伸縮する。高分子スピーカの裏面には、発泡ウレタン部材が配置される。このため、振動部材の裏面の面方向における変形は、発泡ウレタン部材により規制される。よって、誘電膜の伸縮に伴い、振動部材は表裏方向に振動する。ここで、発泡ウレタン部材は、柔軟である。したがって、振動部材の表裏方向の振動を阻害しにくい。また、高分子スピーカの表面には、発泡ウレタン部材が配置されない。このため、高分子スピーカの表方向（音の伝達方向）に、音が通りやすい。つまり、音質が低下しにくい。
【００１１】
また、本発明の音響デバイスによると、特許文献３に記載されているような、スピーカの表面を覆うクッションプレートは不要である。このため、部品点数が少なくて済む。また、高分子スピーカと発泡ウレタン部材とは一体成形されてなる。このため、別途、高分子スピーカを取り付ける作業は不要である。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００１２】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記振動部材は、前記発泡ウレタン部材側に膨出し伸張された状態で配置される構成とする方がよい。
【００１３】
振動部材を構成する誘電膜は、エラストマーまたは樹脂製である。このため、本発明の音響デバイスの動作時には、誘電膜に、予めバイアス電圧を印加する。バイアス電圧の印加により、誘電膜の厚さが薄くなり、誘電膜が面方向に伸びる。この際、誘電膜が伸びた分だけ、誘電膜にしわが発生するおそれがある。しわが発生すると、誘電膜が均一に振動できなくなり、分割振動が生じやすい。分割振動が生じると、周波数により音圧レベルに高低が生じる。そして、放射される音波が打ち消し合うと、音が出にくくなる。
【００１４】
この点、本構成によると、振動部材は、発泡ウレタン部材側に膨出し、予め伸張された状態で配置される。つまり、誘電膜が伸張された状態で配置される。したがって、バイアス電圧の印加で誘電膜が伸びても、誘電膜にしわが生じにくい。これにより、分割振動を抑制することができる。その結果、高分子スピーカにおいて、広い周波数領域の音を発生させることができる。
【００１５】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記発泡ウレタン部材は連続気泡体である構成とする方がよい。
【００１６】
発泡ウレタン部材の内部には、多数の気泡が存在する。例えば、個々の気泡が独立している場合（つまり、発泡ウレタン部材が独立気泡体の場合）、気泡が弾性体のように振る舞うことにより、発泡ウレタン部材が空気ばねとして機能するおそれがある。この場合、発泡ウレタン部材が振動部材の動きを阻害して、スピーカ性能が低下するおそれがある。この現象は、高周波数領域の振動において、顕著になる。これに対して、本構成の発泡ウレタン部材は、連続気泡体である。すなわち、個々の気泡は、互いに繋がっている。このため、発泡ウレタン部材の中の気体が抜けやすい。よって、発泡ウレタン部材が空気ばねになりにくく、振動部材の動きを阻害しにくい。このため、スピーカ性能が低下しにくい。発泡ウレタン部材を連続気泡体にするためには、例えば、原料組成を調整すればよい。また、発泡成形後に、エアークラッシング等の連通化処理を施してもよい。
【００１７】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記発泡ウレタン部材の通気量は、１０００ｍｌ／分以上である構成とする方がよい。
【００１８】
本構成においては、発泡ウレタン部材の気泡が、充分連通化されている。よって、発泡ウレタン部材の中の気体が、抜けやすい。したがって、発泡ウレタン部材が空気ばねになりにくく、振動部材の動きを阻害しにくい。
【００１９】
通気量としては、以下の方法で測定された値を採用する。すなわち、まず、平板状の通気ジグを準備する。通気ジグの中心には、６０ｍｍφの通気孔が貫設されている。次に、通気ジグで、発泡ウレタン部材のサンプル（縦７５ｍｍ×横７５ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）の一面を押さえる。この状態で、サンプルの一面に対向する他面を、吸気ポンプで減圧吸引する。この時、両面の差圧が９８Ｐａとなるようにする。そして、吸気ポンプに導かれる空気の流量を、流量計にて測定する。
【００２０】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記誘電膜は、エラストマー製である構成とする方がよい。
【００２１】
振動部材が柔軟性に乏しいと、低周波数領域の印加電圧に対して、振動しにくい。よって、低周波数領域の音が出にくくなるおそれがある。この点、エラストマーは、柔軟で伸縮性に優れる。したがって、本構成によると、低周波数領域の印加電圧に対しても、振動部材が振動しやすい。よって、低周波数領域の音も発生させることができる。
【００２２】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記電極は、エラストマーと導電材とを含む柔軟導電材料からなる構成とする方がよい。
【００２３】
電極は、誘電膜の表裏両面に配置される。エラストマーを含む柔軟導電材料から形成された電極は、柔軟で、誘電膜と一体となって伸縮可能である。このため、誘電膜の動きを阻害しにくい。また、誘電膜がエラストマー製の場合には、誘電膜、電極の両方が柔軟であるため、低周波数領域の音を、より発生させやすくなる。また、振動を繰り返しても、電極が誘電膜から剥離しにくい。よって、本構成の振動部材は、耐久性に優れる。
【００２４】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記発泡ウレタン部材は、ヘッドレストのクッション部材であり、さらに、該ヘッドレストをシートバックに装着するステー部材を備え、該ステー部材と該クッション部材と前記高分子スピーカとは一体成形されてなる構成とする方がよい。
【００２５】
本構成においては、本発明の音響デバイスが、高分子スピーカを内蔵したヘッドレストとして具現化される。本構成によると、従来のダイナミックスピーカを内蔵したヘッドレストと比較して、ヘッドレストの軽量化が可能になる。また、ヘッドレストのクッション部材と、ステー部材と、高分子スピーカと、が一体成形される。このため、製造時において、高分子スピーカをステー部材等へ取り付ける作業は必要ない。よって、取付部品が不要であり、ヘッドレストの製造が容易になる。また、特許文献３に記載されているような、スピーカの表面を覆うクッションプレートも不要である。このため、部品点数が少なくて済む。
【００２６】
（８）本発明の音響デバイスの製造方法は、エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と該誘電膜を介して配置される複数の電極とからなる振動部材と、該振動部材の周縁部を支持するフレームと、を有する高分子スピーカと、該高分子スピーカの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材と、を備える音響デバイスの製造方法であって、該高分子スピーカを、その表面が成形型の型面に沿うように該成形型のキャビティ内に配置する配置工程と、発泡ウレタン樹脂原料を該キャビティ内に注入し、該発泡ウレタン部材を発泡成形する発泡成形工程と、該成形型から、該発泡ウレタン部材に該高分子スピーカが一体成形された音響デバイスを取り出す取り出し工程と、を有することを特徴とする。
【００２７】
本発明の製造方法によると、発泡ウレタン部材を発泡成形するのと同時に、高分子スピーカを一体化することができる。したがって、上記本発明の音響デバイスを、容易に製造することができる。また、高分子スピーカを発泡ウレタン部材と一体成形するため、別途、高分子スピーカを取り付ける作業は必要ない。よって、音響デバイスの製造工程を簡略化することができる。
【００２８】
（９）好ましくは、上記（８）の構成において、前記型面は凸部を有し、前記配置工程において、前記高分子スピーカは該凸部に伏設され、前記振動部材は、前記発泡ウレタン部材の成形収縮により該発泡ウレタン部材側に伸張される構成とする方がよい。
【００２９】
上記（２）の構成において説明したように、振動部材において、誘電膜は、伸張された状態で配置されることが望ましい。本構成の製造方法において、発泡ウレタン部材を成形型から取り出すと、発泡ウレタン部材中の気泡の二酸化炭素等が、空気中の酸素や窒素と置換する。これにより、発泡ウレタン部材は収縮する。発泡ウレタン部材が収縮すると、それに引っ張られるようにして、振動部材が発泡ウレタン部材側に伸張される。すなわち、本構成の製造方法によると、高分子スピーカと発泡ウレタン部材とを一体成形することにより、誘電膜に張力が自動的に付与される。
【００３０】
このように、誘電膜に張力がかかっているため、バイアス電圧の印加により誘電膜が伸びても、誘電膜にしわが生じにくい。よって、分割振動が生じにくい。その結果、本構成の製造方法で製造された音響デバイスによると、広い周波数領域の音を発生させることができる。
【００３１】
（１０）好ましくは、上記（８）または（９）の構成において、前記発泡ウレタン部材は、ヘッドレストのクッション部材であり、前記音響デバイスは、さらに、該ヘッドレストをシートバックに装着するステー部材を備え、前記配置工程において、該ステー部材を前記キャビティ内に配置し、前記取り出し工程において、該クッション部材に前記高分子スピーカおよび該ステー部材が一体成形された音響デバイスを取り出す構成とする方がよい。
【００３２】
本構成によると、上記（７）の構成の音響デバイス、すなわち、高分子スピーカを内蔵したヘッドレストを、容易に製造することができる。また、ヘッドレストのクッション部材と、ステー部材と、高分子スピーカと、が一体成形される。このため、製造時において、高分子スピーカをステー部材へ取り付ける作業は必要ない。よって、取付部品が不要であり、ヘッドレストの製造が容易になる。また、特許文献３に記載されているような、スピーカの表面を覆うクッションプレートも不要である。このため、部品点数が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第一実施形態のヘッドレストの斜視図である。
【図２】同ヘッドレストの上下方向断面図である。
【図３】図２の枠ＩＩＩ内の拡大図である。
【図４】スピーカを構成する振動部材の一部断面模式図である。
【図５】配置工程における成形型の型開き状態の断面図である。
【図６】発泡成形工程における原料注入時の成形型の断面図である。
【図７】同工程における成形型の型締め状態の断面図である。
【図８】同工程における発泡成形完了時の成形型の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の音響デバイスおよびその製造方法の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明の音響デバイスを、自動車のスピーカ内蔵ヘッドレスト（以下、単に「ヘッドレスト」と称す）として具現化したものである。
【００３５】
［ヘッドレストの構成］
まず、本実施形態のヘッドレストの構成について説明する。図１に、本実施形態のヘッドレストの斜視図を示す。図２に、同ヘッドレストの上下方向断面図を示す。図３に、図２の枠ＩＩＩ内の拡大図を示す。図１においては、カバー部材を透過して示す。また、図１〜図３中、方位は、車両前方から後方を見た場合を基準に定義する。図１〜図３に示すように、ヘッドレスト１は、ヘッドレスト本体１０と、カバー部材１１と、ステー部材１２とを備えている。
【００３６】
ヘッドレスト本体１０は、クッション部材２０と、一対のスピーカ３０Ｌ、３０Ｒと、を備えている。クッション部材２０は、ポリウレタンフォーム製である。ポリウレタンフォームは、通気量１２００ｍｌ／分の連続気泡体である。クッション部材２０は、本発明における発泡ウレタン部材に含まれる。
【００３７】
一対のスピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、各々、振動部材３１と、表側フレーム３２ａと、裏側フレーム３２ｂと、を有する。表側フレーム３２ａおよび裏側フレーム３２ｂは、各々、樹脂製であり、リング状を呈している。表側フレーム３２ａおよび裏側フレーム３２ｂは、振動部材３１の周縁部を挟んで対向して配置されている。表側フレーム３２ａおよび裏側フレーム３２ｂは、本発明におけるフレームに含まれる。スピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、本発明における高分子スピーカに含まれる。
【００３８】
振動部材３１は、表側フレーム３２ａと裏側フレーム３２ｂとの間に、張設されている。すなわち、振動部材３１は、表側フレーム３２ａおよび裏側フレーム３２ｂにより、所定の張力を保持した状態で、後方に膨出して配置されている。振動部材３１は、図３においては便宜上一層で示されているが、三つの誘電膜３３ａ〜３３ｃと、四つの電極３４ａ〜３４ｄと、からなる。図４に、振動部材３１の一部断面模式図を示す。図４中、方位は、車両前方から後方を見た場合を基準に定義する。図４に示すように、振動部材３１は、誘電膜３３ａ〜３３ｃと、電極３４ａ〜３４ｄと、が交互に積層されてなる。
【００３９】
誘電膜３３ａ〜３３ｃは、いずれも、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）製であり、円形の薄膜状を呈している。誘電膜３３ａ〜３３ｃは、後方に膨出し伸張された状態で配置されている。電極３４ａ〜３４ｄは、いずれも、シリコーンゴム中に銀粉末が充填された柔軟導電材料からなる。電極３４ａ、３４ｂは、各々、誘電膜３３ａの前面（表面）、後面（裏面）に、印刷法により形成されている。電極３４ｃ、３４ｄは、各々、誘電膜３３ｃの前面、後面に、印刷法により形成されている。電極３４ａ〜３４ｄには、配線（図略）を介して、外部から電圧が印加される。
【００４０】
カバー部材１１は、布製であり、ヘッドレスト本体１０の表面を覆うように配置されている。
【００４１】
ステー部材１２は、金属製であって円筒状を呈している。ステー部材１２は、ヘッドレスト本体１０の下縁から突出している。ステー部材１２は、左右方向に並んで一対配置されている。ステー部材１２の下端は、シートバック９上縁の挿入孔９０に、脱着可能に挿入されている。
【００４２】
［ヘッドレストの製造方法］
次に、本実施形態のヘッドレストの製造方法について説明する。本実施形態のヘッドレストの製造方法は、配置工程と、発泡成形工程と、取り出し工程と、を有している。図５に、配置工程における成形型の型開き状態の断面図を示す。図６に、発泡成形工程における原料注入時の成形型の断面図を示す。図７に、同工程における成形型の型締め状態の断面図を示す。図８に、同工程における発泡成形完了時の成形型の断面図を示す。
【００４３】
図５に示すように、成形型５は、上型５０と下型５１とを備えている。上型５０と下型５１とは、ヒンジ部５２により開閉可能に連結されている。上型５０の下面には凹部５００が、下型５１の上面には凹部５１０が、各々形成されている。型締めされると、凹部５００、５１０によりキャビティ５３が区画される（図７参照）。また、下型５１の凹部５１０には、椀状の凸部５１２が二つ形成されている。
【００４４】
型開き状態において、上型５０の前壁には、ステー部材保持凹部５０１が二つ形成されている。同様に、下型５１の後壁にも、ステー部材保持凹部５１１が二つ形成されている。ステー部材保持凹部５０１とステー部材保持凹部５１１とは、型締め時に対向するように配置されている。型締めされると、対向するステー部材保持凹部５０１、５１１により、円筒状のステー部材保持孔５３０が二つ区画される（図７参照）。
【００４５】
まず、配置工程においては、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒを、各々凸部５１２に伏設する。また、ステー部材１２を、下型５１のステー部材保持凹部５１１に載置する。
【００４６】
次に、発泡成形工程においては、図６に示すように、ノズル５４から発泡ウレタン樹脂原料を、下型５１の凹部５１０内に注入する。続いて、図７に示すように、上型５０を下型５１に被せて型締めし、所定の温度下で発泡成形を行う。そして、図８に示すように、発泡成形が完了し、発泡ウレタン樹脂原料が硬化することにより、クッション部材２０が成形される。
【００４７】
次に、取り出し工程においては、成形型５を開いて、ステー部材１２が一体化されたヘッドレスト本体１０（クッション部材２０＋スピーカ３０Ｌ、３０Ｒ）を、取り出す。この際、クッション部材２０中の気泡の二酸化炭素等が、空気中の酸素や窒素と置換する。これにより、クッション部材２０は収縮する。クッション部材２０の収縮に伴い、振動部材３１が後方（クッション部材２０側）に伸張される。最後に、ヘッドレスト本体１０にカバー部材１１を被覆する。このようにして、ヘッドレスト１（前出図２参照）を製造する。
【００４８】
［ヘッドレストの動き］
次に、本実施形態のヘッドレストの動きについて説明する。初期状態において、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの電極３４ａ〜３４ｄには、図示しない配線を介して、所定のバイアス電圧が印加されている。この状態で、音の電気信号としての交流電圧が電極３４ａ〜３４ｄに印加されると、誘電膜３３ａ〜３３ｃの伸縮により、振動部材３１が前後方向に振動する。これにより、空気が振動し、音声が発生する。
【００４９】
［作用効果］
次に、本実施形態のヘッドレストおよびその製造方法の作用効果について説明する。本実施形態のヘッドレスト１は、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒを備える。スピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、永久磁石やボイスコイルを有するダイナミックスピーカと比較して、薄く軽量である。また、比較的低コストで製造することができる。したがって、ヘッドレスト１は、従来のダイナミックスピーカを内蔵したヘッドレストと比較して、軽量で、安価である。
【００５０】
また、ヘッドレスト１は、クッション部材２０と、ステー部材１２と、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒと、が一体成形されてなる。つまり、本実施形態の製造方法によると、ヘッドレスト１を容易に製造することができる。また、本実施形態の製造方法によると、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒをステー部材１２へ取り付ける作業は必要ない。よって、取付部品を削減できると共に、製造工程を簡略化できる。また、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの前面には、クッションプレートを配置しない。このため、ヘッドレスト１によると、特許文献３のヘッドレストと比較して、部品点数が少なくて済む。
【００５１】
クッション部材２０は、ポリウレタンフォーム製である。ポリウレタンフォームは柔軟である。このため、クッション部材２０は、振動部材３１の前後方向（表裏方向）の振動を阻害しにくい。また、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、ヘッドレスト本体１０の前面に表出している。このため、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの前方（音の伝達方向）に、音が通りやすい。つまり、音質が低下しにくい。
【００５２】
また、ポリウレタンフォームは、通気量１２００ｍｌ／分の連続気泡体である。つまり、ポリウレタンフォームの気泡は、充分連通化されている。よって、クッション部材２０中の気体は、抜けやすい。したがって、クッション部材２０が空気ばねになりにくく、振動部材３１の動きを阻害しにくい。このため、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの性能が、低下しにくい。
【００５３】
振動部材３１を構成する誘電膜３３ａ〜３３ｃは、Ｈ−ＮＢＲ製である。このため、誘電膜３３ａ〜３３ｃは、柔軟で伸縮性に優れる。また、電極３４ａ〜３４ｄは、シリコーンゴム中に銀粉末が充填された柔軟導電材料からなる。このため、電極３４ａ〜３４ｄも、柔軟で、誘電膜３３ａ〜３３ｃと一体となって伸縮可能である。つまり、電極３４ａ〜３４ｄは、誘電膜３３ａ〜３３ｃの動きを阻害しにくい。したがって、振動部材３１は、低周波数領域の印加電圧に対しても、振動しやすい。その結果、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、低周波数領域の音も発生させることができる。また、振動を繰り返しても、電極３４ａ〜３４ｄが誘電膜３３ａ〜３３ｃから剥離しにくい。よって、振動部材３１は、耐久性に優れる。
【００５４】
本実施形態の製造方法によると、取り出し工程において、クッション部材２０中の気泡の二酸化炭素等が、空気中の酸素や窒素と置換する。これにより、クッション部材２０は収縮する。クッション部材２０の収縮に伴い、振動部材３１が後方（クッション部材２０側）に伸張される。このように、本実施形態の製造方法によると、誘電膜３３ａ〜３３ｃに張力が自動的に付与される。したがって、バイアス電圧の印加で誘電膜３３ａ〜３３ｃが伸びても、誘電膜３３ａ〜３３ｃにしわが生じにくい。よって、分割振動が生じにくい。その結果、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒにおいて、広い周波数領域の音を発生させることができる。
【００５５】
［その他］
以上、本発明の音響デバイスおよびその製造方法の実施形態について説明した。しかしながら、本発明の音響デバイスおよびその製造方法の実施の形態は、上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００５６】
例えば、上記実施形態においては、Ｈ−ＮＢＲ製の誘電膜を使用した。しかし、誘電膜の材質は、エラストマーまたは樹脂であれば特に限定されない。例えば、比誘電率の高いエラストマーを用いることが望ましい。具体的には、常温における比誘電率（１００Ｈｚ）が２以上、さらには５以上のエラストマーが望ましい。例えば、エステル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基、アミド基、スルホン基、ウレタン基、ニトリル基等の極性官能基を有するエラストマー、あるいは、これらの極性官能基を有する極性低分子量化合物を添加したエラストマーを採用するとよい。Ｈ−ＮＢＲ以外の好適なエラストマーとしては、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が挙げられる。また、好適な樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン(架橋発泡ポリスチレンを含む)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
【００５７】
上記実施形態においては、電極を柔軟導電材料から形成した。しかし、電極の材質は、特に限定されない。例えば、金属や炭素材料から形成してもよい。伸縮性を付与するという観点から、例えば、金属等をメッシュ状に編んで電極を形成することができる。また、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子から形成してもよい。また、バインダーと導電材とを含む柔軟導電材料を採用する場合、バインダーには、エラストマーを用いることが望ましい。エラストマーとしては、例えば、シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が好適である。また、導電材としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素材料、銀、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金等の金属材料、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や、酸化チタン、酸化亜鉛にアルミニウム、アンチモン等の他金属をドーピングしたもの等の導電性酸化物の中から、適宜選択すればよい。導電材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
【００５８】
上記実施形態においては、電極を介して誘電膜を三層積層して、振動部材を構成した。しかし、振動部材を構成する誘電膜の数は、特に限定されない。例えば、一つの誘電膜の両面に電極を配置してもよい。
【００５９】
フレームの材質は、振動部材を支持することができ、絶縁性を有するものであれば、特に限定されない。また、音響デバイスの製造時、高分子スピーカを成形型へ固定するために、絶縁性のフレームの一部に、金属や磁性体を埋設してもよい。この場合、成形型の一部に磁石を埋設し、フレームに埋設した金属等と磁着させることにより、高分子スピーカを成形型へ固定することができる。また、フレームの形状は、矩形枠状であってもよい。
【００６０】
発泡ウレタン部材は、ポリオールとポリイソシアネートとを含む発泡ウレタン樹脂原料から製造すればよい。発泡ウレタン樹脂原料は、発泡剤、触媒、整泡剤、架橋剤、難燃剤、帯電防止剤、減粘剤、安定剤、充填剤、着色剤等を適宜含有してもよい。また、発泡ウレタン部材を連続気泡体にするために、原料組成を調整することが望ましい。あるいは、発泡成形後に、エアークラッシング等の連通化処理を施すことが望ましい。
【００６１】
上記実施形態においては、発泡成形工程において、発泡ウレタン樹脂原料を注入した後、型締めして、発泡成形を行った。しかし、型締めした後で、キャビティ内に発泡ウレタン樹脂原料を注入してもよい。また、上記実施形態においては、成形後、ヘッドレスト本体にカバー部材を被覆した。しかし、カバー部材についても、発泡ウレタン部材等と一体成形してもよい。この場合は、配置工程において、成形型内に袋状のカバー部材を配置してから、高分子スピーカを配置すればよい。なお、本発明の音響デバイス製造方法において、成形型の「型面」には、カバー部材等の表皮材が配置された形態も含まれる。
【００６２】
上記実施形態においては、本発明の音響部材を、自動車のスピーカ内蔵ヘッドレストとして具現化した。しかしながら、例えば、車室内の天井スピーカ、フロアスピーカ、インストルメントパネルスピーカ、ドアスピーカ、シートスピーカ等として、本発明の音響デバイスを具現化してもよい。勿論、車両以外に配置してもよい。また、本発明の音響部材は、音を再現するだけでなく、アクティブノイズキャンセラとして用いてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１：ヘッドレスト（音響デバイス）
１０：ヘッドレスト本体 １１：カバー部材 １２：ステー部材 ２０：クッション部材
３０Ｌ、３０Ｒ：スピーカ（高分子スピーカ） ３１：振動部材 ３２ａ：表側フレーム
３２ｂ：裏側フレーム ３３ａ〜３３ｃ：誘電膜 ３４ａ〜３４ｄ：電極
５：成形型 ５０：上型 ５１：下型 ５２：ヒンジ部 ５３：キャビティ
５４：ノズル ５００、５１０：凹部 ５０１、５１１：ステー部材保持凹部
５１２：凸部 ５３０：ステー部材保持孔
９：シートバック ９０：挿入孔
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピーカ内蔵ヘッドレスト等として好適な音響デバイス、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、車両の座席のヘッドレストとして、スピーカを内蔵したヘッドレストが提案されている。例えば、特許文献１、２には、ヘッドレスト本体の左右両端にスピーカを埋設したヘッドレストが開示されている。特許文献２において、スピーカは、ボックス状のハウジングと音声出力部とを有する。ハウジングは、ヘッドレスト本体を構成するカバー部材にねじ止めされる。このようにして、スピーカは、ヘッドレスト本体に取り付けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開昭６２−１６９５９３号公報
【特許文献２】特開２００９−２５４６０９号公報
【特許文献３】特開２００８−２９５５９５号公報
【特許文献４】特開２００８−２９５５９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ヘッドレスト用のスピーカとしては、ダイナミックスピーカが採用されることが多い。ダイナミックスピーカは、永久磁石、ボイスコイル、振動板等から構成される。このため、ダイナミックスピーカを取り付けると、ヘッドレストの重量が重くなるという問題があった。また、ダイナミックスピーカを取り付けるには、ボルト等の取付部品が必要である。このため、部品点数が多くなり、製造工程が煩雑になるという問題もあった。
【０００５】
これに対して、特許文献３、４には、圧電素子からなるフィルムスピーカを採用したヘッドレストが開示されている。特許文献３のヘッドレストにおいて、フィルムスピーカは、クッションパッドの前面に形成された凹部に配置されている。フィルムスピーカの前面は、クッションプレートで覆われている。すなわち、フィルムスピーカは、クッションパッドとクッションプレートとの間に配置されている。また、特許文献４のヘッドレストにおいて、フィルムスピーカは、クッションパッドの内部に埋設されている。
【０００６】
特許文献３、４のヘッドレストによると、フィルムスピーカの前面（音の伝達方向）に、クッションプレート、あるいはクッションパッドが配置されている。このため、スピーカで発生した音が遮蔽され、音質が低下するおそれがある。
【０００７】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、軽量で比較的安価であると共に、製造が容易な音響デバイスを提供することを課題とする。また、その製造方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記課題を解決するため、本発明の音響デバイスは、エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と該誘電膜を介して配置される複数の電極とからなる振動部材と、該振動部材の周縁部を支持するフレームと、を有する高分子スピーカと、該高分子スピーカの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材と、を備え、該高分子スピーカと該発泡ウレタン部材とは一体成形されてなることを特徴とする。
【０００９】
本発明の音響デバイスは、高分子スピーカを備える。高分子スピーカの振動部材は、エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と電極とからなる。高分子スピーカは、永久磁石やボイスコイルを有する従来のダイナミックスピーカと比較して、薄く軽量である。また、比較的低コストで製造することができる。したがって、本発明の音響デバイスは、軽量で、小型化しやすく、比較的安価である。なお、「エラストマーまたは樹脂製」とは、誘電膜のベース材料が、エラストマーまたは樹脂であることを意味する。よって、エラストマーまたは樹脂成分の他に、添加剤等の他の成分を含んでいても構わない。エラストマーには、ゴムおよび熱可塑性エラストマーが含まれる。
【００１０】
高分子スピーカにおいて、音の電気信号としての交流電圧が電極間に印加されると、電極間の静電引力に応じて誘電膜の厚さが変化して、誘電膜が伸縮する。高分子スピーカの裏面には、発泡ウレタン部材が配置される。このため、振動部材の裏面の面方向における変形は、発泡ウレタン部材により規制される。よって、誘電膜の伸縮に伴い、振動部材は表裏方向に振動する。ここで、発泡ウレタン部材は、柔軟である。したがって、振動部材の表裏方向の振動を阻害しにくい。また、高分子スピーカの表面には、発泡ウレタン部材が配置されない。このため、高分子スピーカの表方向（音の伝達方向）に、音が通りやすい。つまり、音質が低下しにくい。
【００１１】
また、本発明の音響デバイスによると、特許文献３に記載されているような、スピーカの表面を覆うクッションプレートは不要である。このため、部品点数が少なくて済む。また、高分子スピーカと発泡ウレタン部材とは一体成形されてなる。このため、別途、高分子スピーカを取り付ける作業は不要である。したがって、製造工程を簡略化することができる。
【００１２】
（２）好ましくは、上記（１）の構成において、前記振動部材は、前記発泡ウレタン部材側に膨出し伸張された状態で配置される構成とする方がよい。
【００１３】
振動部材を構成する誘電膜は、エラストマーまたは樹脂製である。このため、本発明の音響デバイスの動作時には、誘電膜に、予めバイアス電圧を印加する。バイアス電圧の印加により、誘電膜の厚さが薄くなり、誘電膜が面方向に伸びる。この際、誘電膜が伸びた分だけ、誘電膜にしわが発生するおそれがある。しわが発生すると、誘電膜が均一に振動できなくなり、分割振動が生じやすい。分割振動が生じると、周波数により音圧レベルに高低が生じる。そして、放射される音波が打ち消し合うと、音が出にくくなる。
【００１４】
この点、本構成によると、振動部材は、発泡ウレタン部材側に膨出し、予め伸張された状態で配置される。つまり、誘電膜が伸張された状態で配置される。したがって、バイアス電圧の印加で誘電膜が伸びても、誘電膜にしわが生じにくい。これにより、分割振動を抑制することができる。その結果、高分子スピーカにおいて、広い周波数領域の音を発生させることができる。
【００１５】
（３）好ましくは、上記（１）または（２）の構成において、前記発泡ウレタン部材は連続気泡体である構成とする方がよい。
【００１６】
発泡ウレタン部材の内部には、多数の気泡が存在する。例えば、個々の気泡が独立している場合（つまり、発泡ウレタン部材が独立気泡体の場合）、気泡が弾性体のように振る舞うことにより、発泡ウレタン部材が空気ばねとして機能するおそれがある。この場合、発泡ウレタン部材が振動部材の動きを阻害して、スピーカ性能が低下するおそれがある。この現象は、高周波数領域の振動において、顕著になる。これに対して、本構成の発泡ウレタン部材は、連続気泡体である。すなわち、個々の気泡は、互いに繋がっている。このため、発泡ウレタン部材の中の気体が抜けやすい。よって、発泡ウレタン部材が空気ばねになりにくく、振動部材の動きを阻害しにくい。このため、スピーカ性能が低下しにくい。発泡ウレタン部材を連続気泡体にするためには、例えば、原料組成を調整すればよい。また、発泡成形後に、エアークラッシング等の連通化処理を施してもよい。
【００１７】
（４）好ましくは、上記（３）の構成において、前記発泡ウレタン部材の通気量は、１０００ｍｌ／分以上である構成とする方がよい。
【００１８】
本構成においては、発泡ウレタン部材の気泡が、充分連通化されている。よって、発泡ウレタン部材の中の気体が、抜けやすい。したがって、発泡ウレタン部材が空気ばねになりにくく、振動部材の動きを阻害しにくい。
【００１９】
通気量としては、以下の方法で測定された値を採用する。すなわち、まず、平板状の通気ジグを準備する。通気ジグの中心には、６０ｍｍφの通気孔が貫設されている。次に、通気ジグで、発泡ウレタン部材のサンプル（縦７５ｍｍ×横７５ｍｍ×厚さ１０ｍｍ）の一面を押さえる。この状態で、サンプルの一面に対向する他面を、吸気ポンプで減圧吸引する。この時、両面の差圧が９８Ｐａとなるようにする。そして、吸気ポンプに導かれる空気の流量を、流量計にて測定する。
【００２０】
（５）好ましくは、上記（１）ないし（４）のいずれかの構成において、前記誘電膜は、エラストマー製である構成とする方がよい。
【００２１】
振動部材が柔軟性に乏しいと、低周波数領域の印加電圧に対して、振動しにくい。よって、低周波数領域の音が出にくくなるおそれがある。この点、エラストマーは、柔軟で伸縮性に優れる。したがって、本構成によると、低周波数領域の印加電圧に対しても、振動部材が振動しやすい。よって、低周波数領域の音も発生させることができる。
【００２２】
（６）好ましくは、上記（１）ないし（５）のいずれかの構成において、前記電極は、エラストマーと導電材とを含む柔軟導電材料からなる構成とする方がよい。
【００２３】
電極は、誘電膜の表裏両面に配置される。エラストマーを含む柔軟導電材料から形成された電極は、柔軟で、誘電膜と一体となって伸縮可能である。このため、誘電膜の動きを阻害しにくい。また、誘電膜がエラストマー製の場合には、誘電膜、電極の両方が柔軟であるため、低周波数領域の音を、より発生させやすくなる。また、振動を繰り返しても、電極が誘電膜から剥離しにくい。よって、本構成の振動部材は、耐久性に優れる。
【００２４】
（７）好ましくは、上記（１）ないし（６）のいずれかの構成において、前記発泡ウレタン部材は、ヘッドレストのクッション部材であり、さらに、該ヘッドレストをシートバックに装着するステー部材を備え、該ステー部材と該クッション部材と前記高分子スピーカとは一体成形されてなる構成とする方がよい。
【００２５】
本構成においては、本発明の音響デバイスが、高分子スピーカを内蔵したヘッドレストとして具現化される。本構成によると、従来のダイナミックスピーカを内蔵したヘッドレストと比較して、ヘッドレストの軽量化が可能になる。また、ヘッドレストのクッション部材と、ステー部材と、高分子スピーカと、が一体成形される。このため、製造時において、高分子スピーカをステー部材等へ取り付ける作業は必要ない。よって、取付部品が不要であり、ヘッドレストの製造が容易になる。また、特許文献３に記載されているような、スピーカの表面を覆うクッションプレートも不要である。このため、部品点数が少なくて済む。
【００２６】
（８）本発明の音響デバイスの製造方法は、エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と該誘電膜を介して配置される複数の電極とからなる振動部材と、該振動部材の周縁部を支持するフレームと、を有する高分子スピーカと、該高分子スピーカの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材と、を備える音響デバイスの製造方法であって、該高分子スピーカを、その表面が成形型の型面に沿うように該成形型のキャビティ内に配置する配置工程と、発泡ウレタン樹脂原料を該キャビティ内に注入し、該発泡ウレタン部材を発泡成形する発泡成形工程と、該成形型から、該発泡ウレタン部材に該高分子スピーカが一体成形された音響デバイスを取り出す取り出し工程と、を有することを特徴とする。
【００２７】
本発明の製造方法によると、発泡ウレタン部材を発泡成形するのと同時に、高分子スピーカを一体化することができる。したがって、上記本発明の音響デバイスを、容易に製造することができる。また、高分子スピーカを発泡ウレタン部材と一体成形するため、別途、高分子スピーカを取り付ける作業は必要ない。よって、音響デバイスの製造工程を簡略化することができる。
【００２８】
（９）好ましくは、上記（８）の構成において、前記型面は凸部を有し、前記配置工程において、前記高分子スピーカは該凸部に伏設され、前記振動部材は、前記発泡ウレタン部材の成形収縮により該発泡ウレタン部材側に伸張される構成とする方がよい。
【００２９】
上記（２）の構成において説明したように、振動部材において、誘電膜は、伸張された状態で配置されることが望ましい。本構成の製造方法において、発泡ウレタン部材を成形型から取り出すと、発泡ウレタン部材中の気泡の二酸化炭素等が、空気中の酸素や窒素と置換する。これにより、発泡ウレタン部材は収縮する。発泡ウレタン部材が収縮すると、それに引っ張られるようにして、振動部材が発泡ウレタン部材側に伸張される。すなわち、本構成の製造方法によると、高分子スピーカと発泡ウレタン部材とを一体成形することにより、誘電膜に張力が自動的に付与される。
【００３０】
このように、誘電膜に張力がかかっているため、バイアス電圧の印加により誘電膜が伸びても、誘電膜にしわが生じにくい。よって、分割振動が生じにくい。その結果、本構成の製造方法で製造された音響デバイスによると、広い周波数領域の音を発生させることができる。
【００３１】
（１０）好ましくは、上記（８）または（９）の構成において、前記発泡ウレタン部材は、ヘッドレストのクッション部材であり、前記音響デバイスは、さらに、該ヘッドレストをシートバックに装着するステー部材を備え、前記配置工程において、該ステー部材を前記キャビティ内に配置し、前記取り出し工程において、該クッション部材に前記高分子スピーカおよび該ステー部材が一体成形された音響デバイスを取り出す構成とする方がよい。
【００３２】
本構成によると、上記（７）の構成の音響デバイス、すなわち、高分子スピーカを内蔵したヘッドレストを、容易に製造することができる。また、ヘッドレストのクッション部材と、ステー部材と、高分子スピーカと、が一体成形される。このため、製造時において、高分子スピーカをステー部材へ取り付ける作業は必要ない。よって、取付部品が不要であり、ヘッドレストの製造が容易になる。また、特許文献３に記載されているような、スピーカの表面を覆うクッションプレートも不要である。このため、部品点数が少なくて済む。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】第一実施形態のヘッドレストの斜視図である。
【図２】同ヘッドレストの上下方向断面図である。
【図３】図２の枠ＩＩＩ内の拡大図である。
【図４】スピーカを構成する振動部材の一部断面模式図である。
【図５】配置工程における成形型の型開き状態の断面図である。
【図６】発泡成形工程における原料注入時の成形型の断面図である。
【図７】同工程における成形型の型締め状態の断面図である。
【図８】同工程における発泡成形完了時の成形型の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
以下、本発明の音響デバイスおよびその製造方法の実施形態について説明する。本実施形態は、本発明の音響デバイスを、自動車のスピーカ内蔵ヘッドレスト（以下、単に「ヘッドレスト」と称す）として具現化したものである。
【００３５】
［ヘッドレストの構成］
まず、本実施形態のヘッドレストの構成について説明する。図１に、本実施形態のヘッドレストの斜視図を示す。図２に、同ヘッドレストの上下方向断面図を示す。図３に、図２の枠ＩＩＩ内の拡大図を示す。図１においては、カバー部材を透過して示す。また、図１〜図３中、方位は、車両前方から後方を見た場合を基準に定義する。図１〜図３に示すように、ヘッドレスト１は、ヘッドレスト本体１０と、カバー部材１１と、ステー部材１２とを備えている。
【００３６】
ヘッドレスト本体１０は、クッション部材２０と、一対のスピーカ３０Ｌ、３０Ｒと、を備えている。クッション部材２０は、ポリウレタンフォーム製である。ポリウレタンフォームは、通気量１２００ｍｌ／分の連続気泡体である。クッション部材２０は、本発明における発泡ウレタン部材に含まれる。
【００３７】
一対のスピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、各々、振動部材３１と、表側フレーム３２ａと、裏側フレーム３２ｂと、を有する。表側フレーム３２ａおよび裏側フレーム３２ｂは、各々、樹脂製であり、リング状を呈している。表側フレーム３２ａおよび裏側フレーム３２ｂは、振動部材３１の周縁部を挟んで対向して配置されている。表側フレーム３２ａおよび裏側フレーム３２ｂは、本発明におけるフレームに含まれる。スピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、本発明における高分子スピーカに含まれる。
【００３８】
振動部材３１は、表側フレーム３２ａと裏側フレーム３２ｂとの間に、張設されている。すなわち、振動部材３１は、表側フレーム３２ａおよび裏側フレーム３２ｂにより、所定の張力を保持した状態で、後方に膨出して配置されている。振動部材３１は、図３においては便宜上一層で示されているが、三つの誘電膜３３ａ〜３３ｃと、四つの電極３４ａ〜３４ｄと、からなる。図４に、振動部材３１の一部断面模式図を示す。図４中、方位は、車両前方から後方を見た場合を基準に定義する。図４に示すように、振動部材３１は、誘電膜３３ａ〜３３ｃと、電極３４ａ〜３４ｄと、が交互に積層されてなる。
【００３９】
誘電膜３３ａ〜３３ｃは、いずれも、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）製であり、円形の薄膜状を呈している。誘電膜３３ａ〜３３ｃは、後方に膨出し伸張された状態で配置されている。電極３４ａ〜３４ｄは、いずれも、シリコーンゴム中に銀粉末が充填された柔軟導電材料からなる。電極３４ａ、３４ｂは、各々、誘電膜３３ａの前面（表面）、後面（裏面）に、印刷法により形成されている。電極３４ｃ、３４ｄは、各々、誘電膜３３ｃの前面、後面に、印刷法により形成されている。電極３４ａ〜３４ｄには、配線（図略）を介して、外部から電圧が印加される。
【００４０】
カバー部材１１は、布製であり、ヘッドレスト本体１０の表面を覆うように配置されている。
【００４１】
ステー部材１２は、金属製であって円筒状を呈している。ステー部材１２は、ヘッドレスト本体１０の下縁から突出している。ステー部材１２は、左右方向に並んで一対配置されている。ステー部材１２の下端は、シートバック９上縁の挿入孔９０に、脱着可能に挿入されている。
【００４２】
［ヘッドレストの製造方法］
次に、本実施形態のヘッドレストの製造方法について説明する。本実施形態のヘッドレストの製造方法は、配置工程と、発泡成形工程と、取り出し工程と、を有している。図５に、配置工程における成形型の型開き状態の断面図を示す。図６に、発泡成形工程における原料注入時の成形型の断面図を示す。図７に、同工程における成形型の型締め状態の断面図を示す。図８に、同工程における発泡成形完了時の成形型の断面図を示す。
【００４３】
図５に示すように、成形型５は、上型５０と下型５１とを備えている。上型５０と下型５１とは、ヒンジ部５２により開閉可能に連結されている。上型５０の下面には凹部５００が、下型５１の上面には凹部５１０が、各々形成されている。型締めされると、凹部５００、５１０によりキャビティ５３が区画される（図７参照）。また、下型５１の凹部５１０には、椀状の凸部５１２が二つ形成されている。
【００４４】
型開き状態において、上型５０の前壁には、ステー部材保持凹部５０１が二つ形成されている。同様に、下型５１の後壁にも、ステー部材保持凹部５１１が二つ形成されている。ステー部材保持凹部５０１とステー部材保持凹部５１１とは、型締め時に対向するように配置されている。型締めされると、対向するステー部材保持凹部５０１、５１１により、円筒状のステー部材保持孔５３０が二つ区画される（図７参照）。
【００４５】
まず、配置工程においては、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒを、各々凸部５１２に伏設する。また、ステー部材１２を、下型５１のステー部材保持凹部５１１に載置する。
【００４６】
次に、発泡成形工程においては、図６に示すように、ノズル５４から発泡ウレタン樹脂原料を、下型５１の凹部５１０内に注入する。続いて、図７に示すように、上型５０を下型５１に被せて型締めし、所定の温度下で発泡成形を行う。そして、図８に示すように、発泡成形が完了し、発泡ウレタン樹脂原料が硬化することにより、クッション部材２０が成形される。
【００４７】
次に、取り出し工程においては、成形型５を開いて、ステー部材１２が一体化されたヘッドレスト本体１０（クッション部材２０＋スピーカ３０Ｌ、３０Ｒ）を、取り出す。この際、クッション部材２０中の気泡の二酸化炭素等が、空気中の酸素や窒素と置換する。これにより、クッション部材２０は収縮する。クッション部材２０の収縮に伴い、振動部材３１が後方（クッション部材２０側）に伸張される。最後に、ヘッドレスト本体１０にカバー部材１１を被覆する。このようにして、ヘッドレスト１（前出図２参照）を製造する。
【００４８】
［ヘッドレストの動き］
次に、本実施形態のヘッドレストの動きについて説明する。初期状態において、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの電極３４ａ〜３４ｄには、図示しない配線を介して、所定のバイアス電圧が印加されている。この状態で、音の電気信号としての交流電圧が電極３４ａ〜３４ｄに印加されると、誘電膜３３ａ〜３３ｃの伸縮により、振動部材３１が前後方向に振動する。これにより、空気が振動し、音声が発生する。
【００４９】
［作用効果］
次に、本実施形態のヘッドレストおよびその製造方法の作用効果について説明する。本実施形態のヘッドレスト１は、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒを備える。スピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、永久磁石やボイスコイルを有するダイナミックスピーカと比較して、薄く軽量である。また、比較的低コストで製造することができる。したがって、ヘッドレスト１は、従来のダイナミックスピーカを内蔵したヘッドレストと比較して、軽量で、安価である。
【００５０】
また、ヘッドレスト１は、クッション部材２０と、ステー部材１２と、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒと、が一体成形されてなる。つまり、本実施形態の製造方法によると、ヘッドレスト１を容易に製造することができる。また、本実施形態の製造方法によると、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒをステー部材１２へ取り付ける作業は必要ない。よって、取付部品を削減できると共に、製造工程を簡略化できる。また、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの前面には、クッションプレートを配置しない。このため、ヘッドレスト１によると、特許文献３のヘッドレストと比較して、部品点数が少なくて済む。
【００５１】
クッション部材２０は、ポリウレタンフォーム製である。ポリウレタンフォームは柔軟である。このため、クッション部材２０は、振動部材３１の前後方向（表裏方向）の振動を阻害しにくい。また、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、ヘッドレスト本体１０の前面に表出している。このため、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの前方（音の伝達方向）に、音が通りやすい。つまり、音質が低下しにくい。
【００５２】
また、ポリウレタンフォームは、通気量１２００ｍｌ／分の連続気泡体である。つまり、ポリウレタンフォームの気泡は、充分連通化されている。よって、クッション部材２０中の気体は、抜けやすい。したがって、クッション部材２０が空気ばねになりにくく、振動部材３１の動きを阻害しにくい。このため、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒの性能が、低下しにくい。
【００５３】
振動部材３１を構成する誘電膜３３ａ〜３３ｃは、Ｈ−ＮＢＲ製である。このため、誘電膜３３ａ〜３３ｃは、柔軟で伸縮性に優れる。また、電極３４ａ〜３４ｄは、シリコーンゴム中に銀粉末が充填された柔軟導電材料からなる。このため、電極３４ａ〜３４ｄも、柔軟で、誘電膜３３ａ〜３３ｃと一体となって伸縮可能である。つまり、電極３４ａ〜３４ｄは、誘電膜３３ａ〜３３ｃの動きを阻害しにくい。したがって、振動部材３１は、低周波数領域の印加電圧に対しても、振動しやすい。その結果、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒは、低周波数領域の音も発生させることができる。また、振動を繰り返しても、電極３４ａ〜３４ｄが誘電膜３３ａ〜３３ｃから剥離しにくい。よって、振動部材３１は、耐久性に優れる。
【００５４】
本実施形態の製造方法によると、取り出し工程において、クッション部材２０中の気泡の二酸化炭素等が、空気中の酸素や窒素と置換する。これにより、クッション部材２０は収縮する。クッション部材２０の収縮に伴い、振動部材３１が後方（クッション部材２０側）に伸張される。このように、本実施形態の製造方法によると、誘電膜３３ａ〜３３ｃに張力が自動的に付与される。したがって、バイアス電圧の印加で誘電膜３３ａ〜３３ｃが伸びても、誘電膜３３ａ〜３３ｃにしわが生じにくい。よって、分割振動が生じにくい。その結果、スピーカ３０Ｌ、３０Ｒにおいて、広い周波数領域の音を発生させることができる。
【００５５】
［その他］
以上、本発明の音響デバイスおよびその製造方法の実施形態について説明した。しかしながら、本発明の音響デバイスおよびその製造方法の実施の形態は、上記形態に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
【００５６】
例えば、上記実施形態においては、Ｈ−ＮＢＲ製の誘電膜を使用した。しかし、誘電膜の材質は、エラストマーまたは樹脂であれば特に限定されない。例えば、比誘電率の高いエラストマーを用いることが望ましい。具体的には、常温における比誘電率（１００Ｈｚ）が２以上、さらには５以上のエラストマーが望ましい。例えば、エステル基、カルボキシル基、水酸基、ハロゲン基、アミド基、スルホン基、ウレタン基、ニトリル基等の極性官能基を有するエラストマー、あるいは、これらの極性官能基を有する極性低分子量化合物を添加したエラストマーを採用するとよい。Ｈ−ＮＢＲ以外の好適なエラストマーとしては、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム（ＮＢＲ）、エチレン−プロピレン−ジエンゴム（ＥＰＤＭ）、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が挙げられる。また、好適な樹脂としては、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリウレタン、ポリスチレン(架橋発泡ポリスチレンを含む)、ポリ塩化ビニル、塩化ビニリデン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。
【００５７】
上記実施形態においては、電極を柔軟導電材料から形成した。しかし、電極の材質は、特に限定されない。例えば、金属や炭素材料から形成してもよい。伸縮性を付与するという観点から、例えば、金属等をメッシュ状に編んで電極を形成することができる。また、ポリエチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）等の導電性高分子から形成してもよい。また、バインダーと導電材とを含む柔軟導電材料を採用する場合、バインダーには、エラストマーを用いることが望ましい。エラストマーとしては、例えば、シリコーンゴム、ＮＢＲ、ＥＰＤＭ、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、アクリルゴム、ウレタンゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン等が好適である。また、導電材としては、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、グラファイト等の炭素材料、銀、金、銅、ニッケル、ロジウム、パラジウム、クロム、チタン、白金、鉄、およびこれらの合金等の金属材料、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）や、酸化チタン、酸化亜鉛にアルミニウム、アンチモン等の他金属をドーピングしたもの等の導電性酸化物の中から、適宜選択すればよい。導電材は、一種を単独で用いてもよく、二種以上を混合して用いてもよい。
【００５８】
上記実施形態においては、電極を介して誘電膜を三層積層して、振動部材を構成した。しかし、振動部材を構成する誘電膜の数は、特に限定されない。例えば、一つの誘電膜の両面に電極を配置してもよい。
【００５９】
フレームの材質は、振動部材を支持することができ、絶縁性を有するものであれば、特に限定されない。また、音響デバイスの製造時、高分子スピーカを成形型へ固定するために、絶縁性のフレームの一部に、金属や磁性体を埋設してもよい。この場合、成形型の一部に磁石を埋設し、フレームに埋設した金属等と磁着させることにより、高分子スピーカを成形型へ固定することができる。また、フレームの形状は、矩形枠状であってもよい。
【００６０】
発泡ウレタン部材は、ポリオールとポリイソシアネートとを含む発泡ウレタン樹脂原料から製造すればよい。発泡ウレタン樹脂原料は、発泡剤、触媒、整泡剤、架橋剤、難燃剤、帯電防止剤、減粘剤、安定剤、充填剤、着色剤等を適宜含有してもよい。また、発泡ウレタン部材を連続気泡体にするために、原料組成を調整することが望ましい。あるいは、発泡成形後に、エアークラッシング等の連通化処理を施すことが望ましい。
【００６１】
上記実施形態においては、発泡成形工程において、発泡ウレタン樹脂原料を注入した後、型締めして、発泡成形を行った。しかし、型締めした後で、キャビティ内に発泡ウレタン樹脂原料を注入してもよい。また、上記実施形態においては、成形後、ヘッドレスト本体にカバー部材を被覆した。しかし、カバー部材についても、発泡ウレタン部材等と一体成形してもよい。この場合は、配置工程において、成形型内に袋状のカバー部材を配置してから、高分子スピーカを配置すればよい。なお、本発明の音響デバイス製造方法において、成形型の「型面」には、カバー部材等の表皮材が配置された形態も含まれる。
【００６２】
上記実施形態においては、本発明の音響部材を、自動車のスピーカ内蔵ヘッドレストとして具現化した。しかしながら、例えば、車室内の天井スピーカ、フロアスピーカ、インストルメントパネルスピーカ、ドアスピーカ、シートスピーカ等として、本発明の音響デバイスを具現化してもよい。勿論、車両以外に配置してもよい。また、本発明の音響部材は、音を再現するだけでなく、アクティブノイズキャンセラとして用いてもよい。
【符号の説明】
【００６３】
１：ヘッドレスト（音響デバイス）
１０：ヘッドレスト本体 １１：カバー部材 １２：ステー部材 ２０：クッション部材
３０Ｌ、３０Ｒ：スピーカ（高分子スピーカ） ３１：振動部材 ３２ａ：表側フレーム
３２ｂ：裏側フレーム ３３ａ〜３３ｃ：誘電膜 ３４ａ〜３４ｄ：電極
５：成形型 ５０：上型 ５１：下型 ５２：ヒンジ部 ５３：キャビティ
５４：ノズル ５００、５１０：凹部 ５０１、５１１：ステー部材保持凹部
５１２：凸部 ５３０：ステー部材保持孔
９：シートバック ９０：挿入孔
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と該誘電膜を介して配置される複数の電極とからなる振動部材と、該振動部材の周縁部を支持するフレームと、を有する高分子スピーカと、
該高分子スピーカの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材と、を備え、
該高分子スピーカと該発泡ウレタン部材とは一体成形されてなることを特徴とする音響デバイス。
【請求項２】
前記振動部材は、前記発泡ウレタン部材側に膨出し伸張された状態で配置される請求項１に記載の音響デバイス。
【請求項３】
前記発泡ウレタン部材は、連続気泡体である請求項１または請求項２に記載の音響デバイス。
【請求項４】
前記発泡ウレタン部材の通気量は、１０００ｍｌ／分以上である請求項３に記載の音響デバイス。
【請求項５】
前記誘電膜は、エラストマー製である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の音響デバイス。
【請求項６】
前記電極は、エラストマーと導電材とを含む柔軟導電材料からなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の音響デバイス。
【請求項７】
前記発泡ウレタン部材は、ヘッドレストのクッション部材であり、
さらに、該ヘッドレストをシートバックに装着するステー部材を備え、該ステー部材と該クッション部材と前記高分子スピーカとは一体成形されてなる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の音響デバイス。
【請求項８】
エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と該誘電膜を介して配置される複数の電極とからなる振動部材と、該振動部材の周縁部を支持するフレームと、を有する高分子スピーカと、該高分子スピーカの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材と、を備える音響デバイスの製造方法であって、
該高分子スピーカを、その表面が成形型の型面に沿うように該成形型のキャビティ内に配置する配置工程と、
発泡ウレタン樹脂原料を該キャビティ内に注入し、該発泡ウレタン部材を発泡成形する発泡成形工程と、
該成形型から、該発泡ウレタン部材に該高分子スピーカが一体成形された音響デバイスを取り出す取り出し工程と、
を有することを特徴とする音響デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記型面は凸部を有し、
前記配置工程において、前記高分子スピーカは該凸部に伏設され、
前記振動部材は、前記発泡ウレタン部材の成形収縮により該発泡ウレタン部材側に伸張される請求項８に記載の音響デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記発泡ウレタン部材は、ヘッドレストのクッション部材であり、
前記音響デバイスは、さらに、該ヘッドレストをシートバックに装着するステー部材を備え、
前記配置工程において、該ステー部材を前記キャビティ内に配置し、
前記取り出し工程において、該クッション部材に前記高分子スピーカおよび該ステー部材が一体成形された音響デバイスを取り出す請求項８または請求項９に記載の音響デバイスの製造方法。
【請求項１】
エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と該誘電膜を介して配置される複数の電極とからなる振動部材と、該振動部材の周縁部を支持するフレームと、を有する高分子スピーカと、
該高分子スピーカの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材と、を備え、
該高分子スピーカと該発泡ウレタン部材とは一体成形されてなることを特徴とする音響デバイス。
【請求項２】
前記振動部材は、前記発泡ウレタン部材側に膨出し伸張された状態で配置される請求項１に記載の音響デバイス。
【請求項３】
前記発泡ウレタン部材は、連続気泡体である請求項１または請求項２に記載の音響デバイス。
【請求項４】
前記発泡ウレタン部材の通気量は、１０００ｍｌ／分以上である請求項３に記載の音響デバイス。
【請求項５】
前記誘電膜は、エラストマー製である請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の音響デバイス。
【請求項６】
前記電極は、エラストマーと導電材とを含む柔軟導電材料からなる請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の音響デバイス。
【請求項７】
前記発泡ウレタン部材は、ヘッドレストのクッション部材であり、
さらに、該ヘッドレストをシートバックに装着するステー部材を備え、該ステー部材と該クッション部材と前記高分子スピーカとは一体成形されてなる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の音響デバイス。
【請求項８】
エラストマーまたは樹脂製の誘電膜と該誘電膜を介して配置される複数の電極とからなる振動部材と、該振動部材の周縁部を支持するフレームと、を有する高分子スピーカと、該高分子スピーカの裏面に接して配置される発泡ウレタン部材と、を備える音響デバイスの製造方法であって、
該高分子スピーカを、その表面が成形型の型面に沿うように該成形型のキャビティ内に配置する配置工程と、
発泡ウレタン樹脂原料を該キャビティ内に注入し、該発泡ウレタン部材を発泡成形する発泡成形工程と、
該成形型から、該発泡ウレタン部材に該高分子スピーカが一体成形された音響デバイスを取り出す取り出し工程と、
を有することを特徴とする音響デバイスの製造方法。
【請求項９】
前記型面は凸部を有し、
前記配置工程において、前記高分子スピーカは該凸部に伏設され、
前記振動部材は、前記発泡ウレタン部材の成形収縮により該発泡ウレタン部材側に伸張される請求項８に記載の音響デバイスの製造方法。
【請求項１０】
前記発泡ウレタン部材は、ヘッドレストのクッション部材であり、
前記音響デバイスは、さらに、該ヘッドレストをシートバックに装着するステー部材を備え、
前記配置工程において、該ステー部材を前記キャビティ内に配置し、
前記取り出し工程において、該クッション部材に前記高分子スピーカおよび該ステー部材が一体成形された音響デバイスを取り出す請求項８または請求項９に記載の音響デバイスの製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−２２４０２（Ｐ２０１３−２２４０２Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６２８５９（Ｐ２０１１−１６２８５９）
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月２６日（２０１１．７．２６）
【出願人】（０００２１９６０２）東海ゴム工業株式会社 (1,983)
【Ｆターム（参考）】
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