VoyagerGuitarsのアコースティックギター製作考

アコースティックギター製作、ヴォイシング・タップチューニングその他いろいろ~ヴォイジャーギターズ~

D-18タイプ・アコースティックギター製作その5~表板ブレーシング~

ブリッジプレートはローステッドメープル材を使用しています。サーモウッドとかトーリファイドと呼ばれる加熱処理材です。厚みは1.9~2.1mmこれも低音弦側を薄く、高音弦側を厚くしています。ブレーシング材はシトカです。グレーベン曰くマーティンはブレーシングにアディロンダックは一度も使っていなかったとのこと。ドーミングは40feet=約12mです。

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Xブレーシングの交点には布を張るのではなくスプルースでフタをするように接着します。サウンドホール周りの補強もクラシックギターのようなリング状のスプルースです。マーチンクラックやロゼッタ周辺の割れ・変形のリペアの経験からこのあたりの処理は強度と耐久性を重視しています。

f:id:VoyagerGuitars:20190806225327j:plainすべてのブレーシングを接着してある程度整形したら横板と接着します。この時点ではスキャロップ加工は行いません。

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裏板が貼られていない状態でモールドに入れてスキャロップをします。

ここは何mm削るということではなくて任意の周波数になるように少しずつ削っていきます。寸法で決めてしまうと木材の強度の差によって強すぎたり弱すぎたりしてしまうのでモノポール、ロングダイポール、クロスダイポールの周波数を目安にすることで強度と響きを最適化します。

具体的な方法としては振動スピーカーと紅茶の葉っぱを使ってクラドニパターンと呼ばれる方法で各振動モードの周波数を探ります。そして葉っぱの留まる場所、つまり振動していない節になっている部分に線を引いておきます。スキャロップの際にその線の部分を削らずに残すようにすることでブレーシングのピークの位置がおのずと現れます。

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周波数のみでなくタップトーンの変化も聞き取って、トンというサスティンのない高い音からもっとオープンな少しサスティンのある音になるまでスキャロップします。気分的なものかもしれませんが叩いたときに指先に少し弾力を感じるようになります。初めてこの作業を行うのであれば同じ形のギターを2本並行して作って比較しながら行うと良いでしょう。

最終的に
モノポール:147Hz
ロングダイポール:349Hz
クロスダイポール:395Hz

としました。ミディアムゲージを張ることも想定して少し高めになっています。硬すぎたら完成後にサウンドホールから手を入れてもう少しスキャロップすることもできます。

一つの個所を削っても各振動モードに影響しますのであちらを立てればこちらが立たずといった状況が生まれます。ロングダイポールの周波数だけを低くしたくてもそうはならないわけです。それを変えるにはもっと根本的なボディシェイプやブレーシングパターンを変えなくてはいけません。音の方向性はそういった部分で決められておりヴォイシング作業はあくまでも最適化なのです。

ヴォイシングが終了したら裏板を接着します。裏板も外周を固定する道具を作ることで表板同様にクラドニによるヴォイシング作業を行うことができますが現状はそこまでの作業は必要ないと判断してフリープレートでのタッピング確認にとどめています。

最終的なブレーシング形状です。極端な剛性の差を避けるために現行マーティンのエグるようなカーブのスキャロップではなく、なだらかなカーブになっています(ブレーシングの高さと強度については過去記事参照)

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D-18タイプ・アコースティックギター製作その4~ネックブロック・エンドブロック~

ネックブロックはマホガニー、L字にすることでネック起きを抑止する効果があります。エンドブロックはバーチ合板(12mm厚)です。バーチ合板は強度があり木目が互い違いに積層されているので割れにくく、万が一の際のリスクを減らすことができます。

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別のギターの写真ですがネックブロックと横方向の一番強いブレース(upper transverse brace)が一体となってネックが起き上がろうとする力を支えているのが分かります。また指板よりも幅が広いブロックにすることで指板が乾燥により収縮しても表板が割れるのを防ぐ効果もあります。

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エンドブロックはエンドピンやジャックの取り付け部となる中央のみを残し、表板・裏板と接着する部分はライニングと同じ厚みになるように整形します。これによってエンドブロックの余計な重量を落とし、表板・裏板の振動面積を確保します。

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D-18タイプ・アコースティックギター製作その3~横板~

横板の厚みは2.0mmを基準に曲げやすい材や形であれば2.2mmくらいまで、杢の入った材やくびれのきつい形であれば1.8mmくらいまでで調整します。プレーンのマホガニードレッドノートなので2.2mmです。

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曲げはシリコンラバーヒーターとサイドベンダーで行います。水は少ないほうが反りや歪みが少ないと思います。温度はローズなら280℉(137℃)、マホやメープルは300~320℉(148℃~160℃)くらいで曲げています。曲げてから250℉に下げて15分ほど過熱したら電源を切って冷まします。

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熱と水分が加わることで多少の歪みはどうしても出てしまうので箱になってから研磨してなるべく平面に修正します。完璧な平面を求めて削りすぎると場所によって極端に厚みが変わることになるのでバインディングの貼り付けに影響のない範囲でとどめます。

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そのような面からも薄板を2枚張り合わせたダブルレイヤーサイドは良いアイデアと思います。例えば1.5mm厚なら曲げやすく、型にはめて接着することで平面も出て3.0mm厚の非常にしっかりした横板が出来ます。ドラムのリムのようにしっかりした横板で表板と裏板がより振動するというのがダブルレイヤーの理論です。しかし横板(や裏板)のやわらかさが振動を吸収・拡散することでコンプレッション感などを生み出しているとも考えられるので求める音によっては不向きかもしれません。

 

D-18タイプ・アコースティックギター製作その2~表板と裏板の厚み~

表板材はルッツスプルース、横板・裏板にはホンジュラスマホガニーを使用します。表板と裏板はジョイントしたらある程度の厚みにして表側になる面だけ#150で仕上げてウッドシーラーを薄めに希釈した物をウエスで塗ります。これを塗っておくとロゼッタバインディング作業で木の繊維がささくれるのを少し防いでくれます。シェラックでも良いと思います。外周を切り出してから厚み出しは裏面(ブレーシングを張る面)を削って行います。

表裏ともに高音弦側をやや厚めにしています。左右非対称にすることで振動板が偶数に分割される振動モードで互いに打ち消しあうのを防ぐ狙いです(詳しくは過去記事参照)

板の低音弦側にマスキングテープを貼ってドラムサンダーに通すことで大まかな厚みをだします。その後、鉋やスクレーパーで仕上げます。

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表板は木目の詰まった硬めのルッツスプルース材ですがドレッドノートなのでフラットピックの使用やミディアムゲージを張ることも考慮してこのギターの板厚は表板が高音弦側2.8mm、低音弦側2.6mm。裏板は高音弦側2.5mm、低音弦側2.3mmにしました。市販品のD-18のイメージを保つためにもこれくらいがちょうど良いのかなと思います。以前は板に重りを乗せてたわみを測定したりもしていましたが最近はモデル毎に目安の厚みを決めて、手でしなり具合を確認して微調整しています。最終的な剛性はブレーシングを削って決めています。

軽量化に重点を置くのであればこれよりも薄い板に細くて背の高いブレーシングの組み合わせも考えられます。表板は2.1mmくらいまでは試したことがありますが板厚が薄い=鳴るということでは無くブレーシングやドーミング、ブリッジなど複合的な要素で剛性・音が決まるので自分なりの組み合わせを探すことが大事だと思います。

D-18タイプ・アコースティックギター製作その1~設計図公開、コンセプト説明~

先日のハンドギタークラフトギターフェスで「ブログ見ています」という方が思いのほかたくさんいらしてうれしい限りです。久しぶりの新企画です。

D-18タイプの製作を通して、製作手法、考え方、具体的な寸法などをシェアしたい思います。正直、あまりにも定番なのでVoyagerGuitarsとしてはほとんど作らないモデルですがギター製作に興味のある方、ギタークラフトの学生さんにも参考になるようドレッドノートタイプを題材にしました。

まず実際に使用している設計図を公開します。図面製作にはフリーの2次元CADソフトを利用しています。先にお断りしておくと自分用に何度か書き直しているので決して綺麗な図面ではありません、治具やテンプレートを使用している部分はそちらを優先していますのでネックヒールやブリッジなど適当に書いてあるところもあります。この図面をもとにギターを製作した場合の不具合等については責任は持ちません。有償無償を問わず他サイトへの転載や再配布は禁止とします。板厚などは今後の記事内で補足したいと思います。

下記リンクよりダウンロードできます。
VoyagerGuitars Trad-D 設計図 pdfファイル
VoyagerGuitars Trad-D 設計図 dxfファイル

特定の年代のあるギターの寸法を完全にコピーしたものではなく、オリジナルらしさを残しつつソモギに代表される現代的なギター製作の視点を取り入れて音色や耐久性を向上させるように設計しています。

例えばフォワードシフテッドXブレーシングを基本にしていますがXブレーシングの幅は通常の8mm(5/16インチ)から0.5mm細くしています。過去記事でも触れましたが強度を保ちつつ軽量化するためには幅が細く背の高いブレーシングのほうが有利です。しかしやりすぎてしまうと「らしさ」が軽減してしまうのでこの値にしています。

次回から実際の製作に沿って細かい寸法など公開して行きます。

 

 

 

 

この木材はハカランダ?ギターの材料表記、木材鑑定

先日、とあるサプライヤーより「ハカランダ」として販売されている木材を購入しました。ハカランダにも真っ黒のから縞模様までいろいろなものがありますがいつも取引しているギター材料の専門業者から購入したハカランダとは色や質感が違っていましたのでおそらくこれはハカランダではない可能性があると思いつつもその材の木目、硬さ、重量(かなり比重が高い)、タップトーンに惹かれるものがあったので購入しました。

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左の2本が専門業者より購入したブラジリアンローズウッド、右の2本が今回入手した木材。

アコースティックギターにおいてホーリーグレイル(聖杯)、神木とまで言われる「ハカランダ」ですが正しくは中南米産のローズウッドの総称で特定の木の呼び名ではないそうです。*1 

しかしギター業界ではほとんどの場合、マメ科ツルサイカチ属の植物である「ブラジリアンローズウッド」のことを挿します。学名は「Dalbergia nigra」です。

よく街路樹で植えられている紫色の花の咲く「ジャカランダ」はノウゼンカズラ科のキリモドキ(Jacaranda mimosifolia)という植物で全の別物です。

木材の呼び名には和名、英名、現地名、流通名、通称、総称などがあり混乱しやすく楽器製作家でも間違いや勘違いが起こります。

「ローズウッド」はイーストインディアンローズウッド(Dalbergia latifolia)などツルサイカチ属の植物に冠される総称ですがツルサイカチ属ではないブビンガ(ジャケツイバラ亜科ガイボルシア属、Guibourtia demeusii)もアフリカンローズウッドという名称で販売されています。反対にツルサイカチ属でありながらアフリカンブラックウッド(Dalbergia melanoxylon)にはローズウッドという言葉が付きません。

またヤマハが使っていたニューハカランダや、クラシックギターでよく使われる中南米ローズウッドといった名称もあります。国内の家具、指物、仏壇、木工芸においては紫檀(シタン)とまとめて呼ばれることもあり正確な樹種が分からない事も多々あります。

材木の状態であれば加工時のにおいなどで樹種は推測できますが塗装が施され完成した製品になってしまえば樹種を見極めるのは困難です。アコースティックギターではブラジリアンローズウッド、マダガスカルローズウッド、ココボロ(Dalbergia retusa)あたりの木目が似通っている個体であれば見た目だけでの判断は難しいと思います。

表板のスプルースに関しても同じ学名Picea abiesでも産地やサプライヤーによってヨーロピアンスプルース、ジャーマンスプルース、イタリアンアルパインスプルース、などの種類がありそれが本当に正しいのかは伐採現場まで出向いて確認するしか方法はありません。伐採時期を限定したムーンスプルース(新月伐採した材)という板材もあります。製作家はサプライヤーを信じて購入した材の名前を表記するしかありません。僕もそうしています。

音で樹種を聞き分けるということも不可能でしょう。ギターは様々な要素が絡み合った構造物です。一つの材料や構造だけを切り取って「○○材だから○○な音、○○ブレイシングは○○な音」とひとくくりに語ることはできません。

個人的には樹種が何であれプレイヤーの好みの音が出て、納得の行く価格であればそれでよいと思います。いっそ材料表記は「木」で良いでしょう…。

さてそうなると先日購入した謎の材も「ハカランダ」もしくは「木」で良いのかもしれませんが僕の知っているブラジリアンローズウッドとは見た目が違います。

専門機関へ鑑定を依頼しようと思い森林総合研究所へ連絡してみたところ、○○科○○属までのレベルしか鑑定を行っておらず例えばブラジリアンローズウッドであれば「マメ科ツルサイカチ属」までしか分からないとの返答でした。

実はこの木材にも購入時に学術機関による鑑定書が付属しており「ブラジリアンローズウッドの特徴を示しているが正確な樹種の特定には種子や葉などのサンプルが必要」という結論でした。

木材の鑑定は試験片を顕微鏡で見て見本やデータベースと見比べるという鑑定方法のようで樹種までの特定は難しいそうです。*2

しかし分からないと言われると知りたくなるので自分なりに推測してみます。所々に黒い筋が入っていて全体的に紫色が濃いです。製材してから時間が経つにつれて色が変化するようで茶色、黒っぽい個体もあります。重さを量ると比重は1.0以上あります。マダガスカルに生育するローズウッドのボアデローズ、Bois de rose(Dalbergia maritima)に色合いは似ていますが削ってみてもこの材はローズウッド特有のにおいがありません。(余談ですがアロマオイルのボアデローズはDalbergia maritimaではなくクスノキ科のAniba rosaeodoraの精油です)

ほとんどのローズウッドは特有のにおいがありますのでツルサイカチ属ではない可能性も出てきました。

その他に考えられるのは
パープルハート(Peltogyne spp.)
ウェンジ(Millettia laurentii)
ムラサキタガヤサン(Millettia pendula)
パドゥク(Pterocarpus soyauxii)
などがありますがどれも色合い、木目が違う気がします。

一番よく似ているのが三味線の棹に使用される紅木(コウキ、Pterocarpus santalinus)でしょうか。紅木紫檀、レッドサンダー、レッドサンダルウッドとも呼ばれる希少な高級木材です。

f:id:VoyagerGuitars:20180113194531j:plainここで実験をしてみます。まず木材を削り、粉にします。それを試験管に入れ水と混ぜます。

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 左からイーストインディアンローズウッド、謎の材、ブラジリアンローズウッドです。これにブラックライト(UVライト)を当ててみると

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謎の材が黄緑色に光っているのが分かります。インディアンローズもほんのり青っぽく光っているように見えます。ブラジリアンローズは光っていません。これは木材の鑑定法の一つで fluorescence tests(蛍光テスト)と呼ばれています。ブラジリアンローズの heartwood extractives(心材抽出物?)は水には溶けず蛍光しないそうです。紅木の抽出液は紫外線で蛍光を放つことが知られています。

次に水ではなくエタノールで同じ実験をしてみます。

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並び順は先ほどと同じで左からインドローズ、謎の材、ブラジリアンローズです。エタノールでは光り方、色に差があるものの全て蛍光しています。

この実験方法が正しいのか良く分かりませんが結果は木材のデータベースと一致します。(Physical and chemical testsのところ)

インドローズ

CITESwoodID - Dalbergia latifolia Roxb. (Indian rosewood, Sonokeling)

紅木

CITESwoodID - Pterocarpus santalinus L.f. (Red sanders) - CITES II

ブラジリアンローズ

CITESwoodID - Dalbergia nigra Fr. All. (Rio Palisander, Brazilian rosewood) - CITES I

これだけでは紅木であると言い切れませんがとりあえず謎の材はブラジリアンローズウッドでない可能性が高いことは分かりました。

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全て同じ原木から採られた材とのことなので色味の違いは部位、乾燥、保管状況によるものと思われる。

 二胡の業界では紅木紫檀のことを印度小葉紫檀と呼び、所々に入る黄色い筋を金糸と呼ぶそうでこの木材の特徴と一致しています。

その後もいろいろと調べてみたところKataloxカタロックス(Swartzia Cubensis)、別名メキシカンロイヤルエボニーにも似たような木目の物があるようです。調べれば調べるほど木材の種類を材料の見た目などから特定することが非常に難しい事であるということが分かります。
となるとやはり「サプライヤーを信じて購入した材の名前を表記する」ことが最善の方法と言えるのではないでしょうか…。

*1 http://blog.nohara.jp/3467

*2 http://blog.nohara.jp/3472

ヴィンテージギターは木材が乾燥して鳴る、は本当か~トーリファイドスプルース~

・ビンテージギターは木材が乾燥しているので良く鳴る

・ギターは弾き込むと音が良くなる

こういう話をよく聞きますが実際のところどうなのでしょうか。感覚的には自分の製作したアコースティックギターも完成から数年経つと音が変わってきたなと思うことはありますが数年前の音の記憶などとても曖昧なものです。

アコースティックギターの経年変化については色々な要素が考えられますが、今回は木材が古くなるとどういった変化が起きるのか、振動を与える(弾き込む)と何か変化があるのかについて書いてみたいと思います。

楽器、木材の経年変化について良く言われているのが、木材の主成分であるセルロースが伐採後、徐々に崩壊していくと同時に結晶領域が増加するという事。ヒノキの場合それによって伐採後200年程度で強度がもっとも強くなり1000年以上経過しても伐採時と同等の強度があるとか。*1

ヤマハはARE技術の解説においてセルロールの結晶領域が増えることにより木目方向に硬くなる一方でヘミセルロースが減少することで厚み方向に柔らかくなり異方性が増しこれにより音質変化が起きるとしています。*2

セルロースの結晶領域には水分が入り込めないため結晶領域の増えた古材の方が新材よりも吸湿性が低くなり周囲の湿度の影響を受けにくく新材よりも常に低い含水率となります。*3 これが「ヴィンテージギターは木材が乾燥している」といわれる所以でしょうか。

新しいギターと古いギターを同じ環境下に置いた場合に、古いギターの木材の含水率がより低くなるのであれば木材の内部摩擦が低くなり、外部より与えられたエネルギーが熱エネルギーに変換されにくくなり音響変換効率が上がると考えられます。*4

一方で新材と古材の結晶化度や結晶幅に明確な差がなく吸湿性の低下はヘミセルロースの分解や消失が原因ではという研究結果もあります。この論文によれば木材の老化や熱処理による変化の一部は高湿度下に置かれることで元に戻ってしまうそうです*5

またもう1つの主成分であるリグニンは紫外線(日光)により分解されやすく変色や風化の原因となり*6これも音質に影響すると考えられます。

現在、スプルース材の経年変化を減圧状態で加熱することによって再現しようとする技術を各メーカーが採用し始めています。MartinはVTS(Vintage tone system)、GibsonはThermally Aged、ヤマハはAREと呼んでいますが一般的にはTorrified spruce(トーリファイドスプルース)と呼びます。温度や気圧、加熱時間など処理方法によって効果の程度や持続性に違いが出ると思われます。

では「ギターは弾き込むと音が良くなる」についてはどうでしょうか。

振動を与えることによって疲労現象で内部摩擦が増える、微弱な振動を与えると分子レベルで歪みが解消され内部摩擦が減る*7*8ことなどが報告されています。アクリルやアルミでは長期振動による内部摩擦の低下は見られないとのことですが金属製の管楽器でもビンテージは音が良い、前奏者の吹き癖が付くという説もあります。木材の乾燥状態、与える振動の強さ、時間などによっても結果が変わるようです。

最後にバイオリンの名器ストラディヴァリウスと現代のバイオリンを目隠しで演奏してもらい評価してもらう実験のお話。最も気に入られたバイオリンは現代の物でした。

結論としては木材は老化や熱処理、弾き込みによって変化してそれがギターの音にも影響する。しかしまだそのメカニズムが完全に解明されているわけではなく科学的に説明されていない部分もある。新しいギターでも古いギターでも「好みの音」は人ぞれぞれなので古い=良いではない。

*1日本人と木の文化 小原次郎

*2A.R.E.技術 ヤマハ

*3木材の老化 建築古材について 小原二郎

*4楽器と木材 矢野浩之

*5古材および熱処理材の吸湿性および振動特性 錢谷菜々未,小幡谷英一,松尾美幸

*6木材はなぜ、変色するのか?

*7木材の動的粘弾性の振動履歴効果 祖父江ら

*8振動履歴や経時変化による楽器用木材の音響的性質変化に関する科学的見地からの検証 古田裕三