(57)【要約】【課題】コンポジット振動子等を用いた従来の超音波輻射体よりも高効率で均一な縦振動を発生させることができる超音波輻射体および超音波輻射体の製造方法を提供する。【解決手段】圧電セラミック振動子と輻射板材とが接合された超音波輻射体であって、前記圧電セラミック振動子は前記輻射板材との接合面に溝を有し、かつ該圧電セラミック振動子の溝の内部が空隙となっているものである超音波輻射体、および圧電セラミック振動子と輻射板材とを接合して製造する超音波輻射体の製造方法であって、輻射板材との接合面に溝を有する圧電セラミック振動子を作製し、該圧電セラミック振動子と前記輻射板とを接合することによって、該圧電セラミック振動子の溝の内部が空隙となるようにして超音波輻射体を製造する超音波輻射体の製造方法。【選択図】図１
2008068191.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電セラミック振動子と輻射板材とが接合された超音波輻射体であって、前記圧電セラミック振動子は前記輻射板材との接合面に溝を有し、かつ該圧電セラミック振動子の溝の内部が空隙となっているものであることを特徴とする超音波輻射体。
【請求項２】
前記圧電セラミック振動子と前記輻射板材とがフィルム状接着剤で接合されたものであることを特徴とする請求項１に記載の超音波輻射体。
【請求項３】
前記超音波輻射体は超音波洗浄機用のものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の超音波輻射体。
【請求項４】
圧電セラミック振動子と輻射板材とを接合して製造する超音波輻射体の製造方法であって、輻射板材との接合面に溝を有する圧電セラミック振動子を作製し、該圧電セラミック振動子と前記輻射板とを接合することによって、該圧電セラミック振動子の溝の内部が空隙となるようにして超音波輻射体を製造することを特徴とする超音波輻射体の製造方法。
【請求項５】
前記圧電セラミック振動子と前記輻射板材とをフィルム状接着剤で接合することを特徴とする請求項４に記載の超音波輻射体の製造方法。
【請求項６】
前記超音波輻射体を超音波洗浄機用のものとすることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の超音波輻射体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動を発生させる振動子と輻射板材とを接合した超音波輻射体および超音波輻射体の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
圧電セラミック振動子は例えば超音波洗浄機に用いられており、従来では、長方形のセラミック振動子を輻射板材に複数枚貼り付けて（超音波輻射体）、共振周波数または反共振周波数で駆動し、洗浄槽内の洗浄液中に超音波を発生させている。
【０００３】
しかしながら、従来品においては、圧電セラミック振動子はその特性上、振動子面内で音圧分布にムラが生じ、輻射板材に貼り付けた振動子と振動子との間の部分における音圧が低下してしまい、従来の超音波輻射体を取り付けた超音波洗浄機の洗浄槽内では音圧が不均一な状態となり、被洗浄物に洗浄ムラが発生する要因となってしまう。
【０００４】
このような不均一な音圧分布の対策として、振動子一枚のサイズを大型化する方法が挙げられているが、この方法では振動子面内の音圧ムラを改善することができないし、また製造コストが嵩んでしまうという問題があった。
【０００５】
ここで、圧電セラミック振動子について簡単に述べる。
超音波洗浄機は、振動子の縦方向の振動により洗浄効果を得るものであるが、その縦振動は振動子における厚み方向の振動モードの電気機械結合係数ｋｔに起因する。このｋｔ値が高いほど縦方向への振動が効率良く伝播され、洗浄効果も高くなる。
【０００６】
平板状の圧電セラミック振動子では、振動子の各方向の振動、すなわち、板の厚み方向の振動ｋ33（分極方向と同方向）や、板の長さ方向および幅方向の振動ｋ31、ｋ3２（分極方向と直交）等が重なる形で、板の厚み方向の上記振動ｋｔが表される。つまり、このｋｔの値が、ｋｔと振動の方向が同じｋ33の値に近付くほど、効率良く縦振動を発生することができる振動子となる。
【０００７】
しかしながら、従来品におけるセラミック振動子では、上記ｋ33とｋ31、ｋ3２の重なりが大きく、その結果、小さなｋｔしか示すことができない。これは、平板振動子の横方向の振動モードが縦方向の振動モードを阻害していることを示している。
【０００８】
また、これによって振動子がベンディングモード（振動子の外周からその中心部をあおるように振動すること）を引き起こし、振動子面内の音圧分布ムラを発生させてしまう（図７）。それとともに、洗浄槽内の洗浄液中における音波の集束現象等につながる原因となる。結果として音波の集束が振動子同士間の音圧の落ち込みを発生させてしまう。
【０００９】
一方、このような問題を解決するために、従来では、圧電セラミックスと有機高分子樹脂を一体化したコンポジット振動子が提案され、また実用化も進んでいる（特許文献１、２参照）。
図４にコンポジット振動子の例を示す。
図４（ａ）の形態では、コンポジット振動子１０１は圧電セラミックス１０２と有機高分子樹脂１０３とを有しており、板状の圧電セラミックス１０２と有機高分子樹脂１０３とが交互に配置された構造となっている。
また、図４（ｂ）の形態ように、圧電セラミックス１０２の周りを囲うように、格子状に有機高分子樹脂１０３が配置された構造のコンポジット振動子１０１’も挙げられる。
【００１０】
さらには、図５に示すように、圧電セラミックス１０２の一主面に溝１０４が形成されており、その溝の内部に有機高分子樹脂１０３が充填された構造のコンポジット振動子１０１”もある（図５（ａ））。ここで、図５（ｂ）は、図５（ａ）の矢印Ｂの方向で見たコンポジット振動子１０１”の縦断面図である。
そして、例えば上記コンポジット振動子１０１”を用いた従来の超音波輻射体１０７は、ペースト状接着剤１０６によってコンポジット振動子１０１”と輻射板材１０５とを接合することによって得ることができる（図２（ｃ））。
【００１１】
これらのコンポジット振動子１０１、１０１’、１０１”は、図４、５に示すように、圧電セラミックス１０２のみではなく、有機高分子樹脂１０３をその構造に加えることにより、前述の従来問題となっていた振動子の横方向の振動モードを抑えることができ、比較的高いｋｔ値を得ることが可能である。コンポジット振動子は、圧電セラミックス間に有機高分子樹脂を配置することで、構造的に振動子内の圧電セラミックスの横の結合を切り、振動子全体として横振動モードを抑制することができる。ベンディングモードの発生も抑制でき、面内の音圧分布も比較的均一にすることができる（図８）。
【００１２】
【特許文献１】特開２００３−３１９４９４号公報
【特許文献２】特開２００３−３０９２９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記のような圧電セラミックス間に樹脂を配置したコンポジット振動子、そしてそれを用いた超音波輻射体によって、縦方向への振動が効率良く伝播されるようになり、洗浄効率を比較的改善することができる。
しかしながら、近年では、例えばより高い洗浄レベルが要求されており、それに伴い、横振動モードをさらに抑制してより高いｋｔ値を得ることができ、音圧分布の均一性も一層優れた高品質の超音波輻射体が求められている。
【００１４】
本発明はこのような問題に鑑みてなされたもので、コンポジット振動子等を用いた従来の超音波輻射体よりも高効率で均一な縦振動を発生させることができる超音波輻射体および超音波輻射体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】
【００１５】
上記目的を達成するため、本発明は、圧電セラミック振動子と輻射板材とが接合された超音波輻射体であって、前記圧電セラミック振動子は前記輻射板材との接合面に溝を有し、かつ該圧電セラミック振動子の溝の内部が空隙となっているものであることを特徴とする超音波輻射体を提供する（請求項１）。
【００１６】
前述したように、例えばコンポジット振動子を用いた従来の超音波輻射体では、輻射板材との接合面に形成された圧電セラミックスの溝の内部には有機高分子樹脂が充填されている。そして、ペースト状の接着剤により、このコンポジット振動子と輻射板材とが接合されている。
【００１７】
しかしながら、本発明では、圧電セラミック振動子の溝の内部が、有機高分子樹脂やペースト状接着剤等により充填または侵入されておらず空隙となっている。このため、溝を介して隣り合う圧電セラミックス同士の拘束が従来よりもさらに緩和されており、横方向の振動モードが抑制されてより高いｋｔ値を有し、一層効果的に縦方向への振動を伝播することができる超音波輻射体となる。
【００１８】
また、ベンディングモードが引き起こされるのが防止されて圧電セラミック振動子の面内における音圧分布が均一なものであり、輻射板材と接合した圧電セラミック振動子同士間における音圧落ち込みが防止されて超音波輻射体全体でも音圧分布が均一なものとすることが可能である。
【００１９】
このとき、前記圧電セラミック振動子と前記輻射板材とがフィルム状接着剤で接合されたものであるのが望ましい（請求項２）。
このように、前記圧電セラミック振動子と前記輻射板材とがフィルム状接着剤で接合されたものであれば、溝の内部へペースト状接着剤が侵入しておらず、より確実に、より容易に、溝の内部への接着剤の介入が防がれ、溝の内部が空隙となっているものとすることができる。
【００２０】
このとき、前記超音波輻射体は超音波洗浄機用のものとすることができる（請求項３）。
このように、前記超音波輻射体が超音波洗浄機用のものであれば、これを配設した超音波洗浄機は、洗浄槽内の洗浄液に従来品よりも効率良く均一に超音波を発生させることができ、洗浄液中の被洗浄物を一層ムラなく高効率で洗浄することが可能である。
【００２１】
また、本発明は、圧電セラミック振動子と輻射板材とを接合して製造する超音波輻射体の製造方法であって、輻射板材との接合面に溝を有する圧電セラミック振動子を作製し、該圧電セラミック振動子と前記輻射板とを接合することによって、該圧電セラミック振動子の溝の内部が空隙となるようにして超音波輻射体を製造することを特徴とする超音波輻射体の製造方法を提供する（請求項４）。
【００２２】
このように、まず、輻射板材との接合面に溝を有する圧電セラミック振動子を作製し、該圧電セラミック振動子と前記輻射板材とを接合することによって、空隙となるようにして超音波輻射体を製造する方法であるので、従来品とは異なり、圧電セラミック振動子の溝の内部が有機高分子樹脂やペースト状接着剤等により充填あるいは侵入されていないものを製造することが可能である。
【００２３】
したがって、横方向の振動モードを極めて抑制し、高いｋｔ値を有し、一層効果的に縦方向への振動を伝播することができる超音波輻射体を得ることが可能である。
さらには、ベンディングモードの発生を防止でき圧電セラミック振動子の面内での音圧分布が均一であり、輻射板材に接合した圧電セラミック振動子同士の間の音圧落ち込みを防止して超音波輻射体全体でも音圧分布が均一な超音波輻射体を得ることができる。
【００２４】
このとき、前記圧電セラミック振動子と前記輻射板材とをフィルム状接着剤で接合するのが望ましい（請求項５）。
このように、圧電セラミック振動子と輻射板材とをフィルム状接着剤で接合すれば、溝の内部へペースト状接着剤を侵入させることもなく、より確実に、より容易に、溝の内部への接着剤の介入を防ぎ、溝の内部が空隙となっているものを得ることができる。
【００２５】
そして、前記超音波輻射体を超音波洗浄機用のものとすることができる（請求項６）。
このように、前記超音波輻射体を超音波洗浄機用のものとすれば、洗浄槽内の洗浄液に従来品よりも効率良く均一に超音波を発生させることができ、洗浄液中の被洗浄物を一層ムラなく高効率で洗浄することができる超音波洗浄機を得ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の超音波輻射体および超音波輻射体の製造方法であれば、圧電セラミック振動子に形成された溝の内部は空隙となっているため、横方向の振動モードが一層効果的に抑制され、高いｋｔ値を有することができ、縦方向への振動を均一かつ効率良く伝播することができる超音波輻射体を得ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明について実施の形態を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
前述したように、従来、圧電セラミック振動子面内の音圧分布ムラや、輻射板材と接合している振動子間における音圧の落ち込みを解消するため、圧電セラミックスと有機高分子樹脂（アクリル系、エポキシ系、シリコン系、ウレタン系等）を一体化したコンポジット振動子を用いた超音波輻射体が提案されている。
【００２８】
しかしながら、近年では、このコンポジット振動子を用いたものよりも音圧分布ムラがより一層抑制され、例えば超音波洗浄機に組み込んで、さらにムラなく高効率で被洗浄物を洗浄することができる超音波輻射体が望まれている。
【００２９】
ここで、上記コンポジット振動子について述べると、図４に示すように、有機高分子樹脂１０３を圧電セラミックス１０２間に配置したり、図５のように圧電セラミックス１０２に溝１０４を形成し、その溝１０４の内部に有機高分子樹脂１０３を充填することで、隣り合う圧電セラミックス１０２’、１０２”の拘束を緩和することができる。すなわち、振動子内の横の結合を切って、横方向の振動モードを抑制することができる。そのため、コンポジット振動子の溝等に充填される樹脂は、隣り合う圧電セラミックス同士を拘束してしまうような密度の高いものではなく、低密度のものが良いとされる。
【００３０】
本発明者らは、この隣り合う圧電セラミックス同士の拘束を緩和して横方向の振動モードを抑制するための理想的な形態として、圧電セラミックス間に空気の層を設けた超音波輻射体を考えた。すなわち、圧電セラミックスに形成した溝に従来のように樹脂等を充填するのではなく、溝の内部を空隙として空気の層を設ける。溝の内部を空隙にして樹脂よりも低密度な空気の層とするため、従来のように樹脂が充填されたものよりもさらに高いｋｔ値を得ることができることを見出し、本発明を完成させた。
【００３１】
そして、本発明者らは、特には、輻射板材との接合面に溝が形成された圧電セラミック振動子と輻射板材とを、従来のようなペースト状接着剤ではなく、例えばフィルム状接着剤によって接合すれば、溝の内部への接着剤の介入を容易に防ぐことが可能となることを見出した。
【００３２】
従来では、一般に、上記のように溝を圧電セラミックスに形成した上で、そのまま輻射板材と接合する場合、高品質の超音波輻射体を得ることは困難であった。
すなわち、図６のように、溝２０４を接合面に有する圧電セラミック振動子２０１と、輻射板材２０５とをペースト状接着剤２０６により接合した超音波輻射体２０７の場合、溝２０４の内部にペースト状接着剤２０６が侵入してしまう。このように、溝２０４の内部にペースト状接着剤２０６が侵入して硬化してしまうため、溝２０４の内部を空隙にするどころか、ペースト状接着剤２０６で埋められ、圧電セラミック振動子２０１内の横の結合を切ることができずに拘束してしまい、横方向の振動モードを改善することができず、ｋｔ値が著しく低下してしまうからである。
【００３３】
以下では、本発明の実施の形態について、図を用いて具体的に説明する。
図１は、本発明の超音波輻射体の一例を示す概略図である。本発明の超音波輻射体７では、図１に示すように、圧電セラミックス２に溝４が形成された圧電セラミック振動子１と、輻射板材５とが、溝４を有する面を接合面として、フィルム状接着剤６により接合されている。溝４の内部は、樹脂や接着剤等により埋められていることはなく、空隙３となっている。
【００３４】
ここで、圧電セラミック振動子１（圧電セラミックス２）は、セラミックスに対し、電極の形成や分極処理等を施したものであり、材料となるセラミックスとしては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛系セラミックス（ＰＺＴ）、チタン酸鉛系セラミックス等が挙げられる。
本発明に用いることができるセラミックスはこれらに限定されず、超音波輻射体の用途等に合わせて適宜選択することができる。電気機械結合係数ｋｔが高いものを選択すると良い。
当然、従来と同様のものを準備して用いることができる。
【００３５】
この圧電セラミック振動子１の形状の例を図２に示す。図２（ａ）は斜視図であり、図２（ｂ）は、矢印Ａの方向で見た縦断面図である。
図２に示すように、圧電セラミックス２には溝４が形成されており、その溝４の内部には樹脂等は充填されていない。この溝４の形状、数、幅、深さ、また、圧電セラミックス２自体の形状等は特に限定されず、自由に設定することができる。目的に応じた形状のものとすることができる。
【００３６】
また、輻射板材５の例としては、ステンレス、石英、タンタル等が挙げられる。この輻射板材５も、従来と同様の材質や形状のものを用いることができ、用途に合わせてその都度選択することができる。
【００３７】
そして、これらの圧電セラミック振動子１と輻射板材５とを接合するフィルム状接着剤６は、例えば、成分がエポキシ系樹脂のものとすることができる。具体的には、商品名  ＣＦ３３５０  導電性フィルム状接着剤（日本エイブルスティック株式会社製）や、商品名  ＳＴＡＹＳＴＩＫ  熱可塑性接着剤フィルムタイプ  ５７１（テクノアルファ株式会社製）などが挙げられる。
当然これらの成分等に限定されず、上述したような圧電セラミック振動子１と輻射板材５とを確実に接合することができれば良く、かつフィルム状のものであれば良い。圧電セラミック振動子１等の形状に合わせて加工しやすいものであると好ましい。
【００３８】
そして、本発明の超音波輻射体７は、圧電セラミック振動子１と輻射板材５とが、上記のようなフィルム状接着剤６で接合されているため、図６に示した超音波輻射体とは異なり、圧電セラミック振動子１の溝４の内部に接着剤が侵入して硬化し、溝４が接着剤で埋められてしまうことはない。したがって、溝４の内部は空隙３が設けられたものとすることができ、隣り合う圧電セラミックス２’、２”間に空気の層が形成されている。すなわち、溝４の内部は極めて低密度であり、隣り合う圧電セラミックス２’、２”をほとんど拘束することがなく、横方向の振動モードを著しく抑制することができる。
【００３９】
そのため、本発明の超音波輻射体７における圧電セラミック振動子１では、図４等に示すような圧電セラミック振動子１０１等よりも、圧電セラミック振動子１の厚さ方向（矢印Ｃ）の振動モードの電気機械結合係数ｋｔの値が向上されて、縦方向への振動が効率良く伝播できるものとなる。ベンディングモードの発生も一層抑制することができ、面内において均一性の高い音圧分布を得ることができる圧電セラミック振動子１となる。
【００４０】
また、このように、圧電セラミック振動子１の面内で音圧分布がムラなく均一であることから、輻射板材５に複数枚圧電セラミック振動子１が接合されている場合、その圧電セラミック振動子１同士の間における音圧の落ち込みを極めて抑制することができる。すなわち、超音波輻射体７の全体（輻射板材５の面内）において、均一な音圧分布を得ることができる。
【００４１】
以上のような本発明の超音波輻射体７は、例えば超音波洗浄機に用いることができる。
図３に、本発明の超音波輻射体７を備えた超音波洗浄機の一例を示す。
この超音波洗浄機１０は、洗浄槽１２の内部に洗浄液１３が貯留されており、またその底部には、本発明の超音波輻射体７が配設されている。この超音波輻射体７には超音波発振器１１が接続されている。この超音波発振器１１から超音波が与えられ、超音波輻射体７を通じて、洗浄液１３中に超音波を発生させ、洗浄液１３中に配置された被洗浄物１４を超音波洗浄できるようになっている。
【００４２】
このような本発明の超音波輻射体７を用いた超音波洗浄機１０であれば、圧電セラミック振動子１の厚み方向のｋｔ値が極めて高く、縦方向への振動を効率良く、かつ圧電セラミック振動子１の面内、さらには超音波輻射体１の面内で均一に伝播することができるので、洗浄液１３中に超音波を効率良く均一に発生させることができ、被洗浄物１４を洗浄ムラなく高い洗浄レベルで洗浄することが可能である。
【００４３】
なお、ここでは用途として超音波洗浄機を例に挙げたが、当然、本発明の超音波輻射体７は超音波洗浄機に限定されず、種々の用途に利用することができるものである。
例えば、超音波センサー、超音波ソナー、超音波エコー等が挙げられ、特に医療機器関係に応用することができる。
【００４４】
次に、上記のような本発明の超音波輻射体７を製造する方法について述べる。
まず、溝入の圧電セラミック振動子１を作製する。
上述したような、用途に適した材質のセラミックスを用意し、例えば機械加工等を施して所望の形状や厚さに整える。そして、セラミックスの所定位置に電極を形成し、分極処理することにより圧電セラミックスを作製する。次に、輻射板材５との接合面となる面の所定位置に溝４を形成する。前述したように、この溝４の形状や深さ、幅、数等は特に限定されるものではなく、用途に合わせて自由に形成することができる。また、その形成方法も特に限定されなく、例えば機械加工により形成することができる。
【００４５】
このようにして、溝４を有する圧電セラミック振動子１を作製することができる。この圧電セラミック振動子１の作製は、従来と同様の方法により行うことができ、溝を有する所望の形状の圧電セラミック振動子を得ることができれば良い。
【００４６】
次に、この圧電セラミック振動子１の溝４を有する側の面と、別に用意した輻射板材５とを接着剤を介して接合する。このとき、本発明の製造方法では、従来のようにペースト状の接着剤を用いるのではなく、例えば、フィルム状の接着剤６を用いて接合を行う。用いるフィルム状接着剤の成分等は特に限定されず、前述したような接着剤を用いることができる。
このように、フィルム状接着剤６で接合することにより、圧電セラミック振動子１と輻射板材５とを確実に接合するとともに、溝４の内部が空隙３となるように容易にすることができる。
【００４７】
したがって、本発明の製造方法では、隣り合う圧電セラミックス２’、２”との間に（図１）、図５に示す従来の超音波輻射体１０７のように樹脂１０３が充填されているものでもなく、また、図６に示す超音波輻射体２０７のようにペースト状接着剤２０６が侵入して硬化してしまっているものでもなく、図１に示す本発明の超音波輻射体７のように、樹脂１０３やペースト状接着剤２０６よりも著しく低密度の空気の層を設けたものを製造することができる。これにより、圧電セラミック振動子１内での横方向の振動モードを極めて抑制することができ、その結果、圧電セラミック振動子１の厚み方向の振動モードのｋｔ値を向上することができる。
【００４８】
このように、本発明の製造方法により、溝４の内部が空隙３となっている本発明の超音波輻射体７を製造することができ、従来の樹脂入りのものよりもさらに高いｋｔ値を得ることができる。より高効率で縦方向の振動を伝播することができ、かつ圧電セラミック振動子１の面内、輻射板材５の面内（超音波輻射体７の全体）でより均一な音圧分布を有する超音波輻射体７を得ることができる。そして、このような本発明の製造方法によって製造された超音波輻射体７を例えば超音波洗浄機に用いれば、均一かつ高効率で超音波による縦振動を洗浄槽内の洗浄液に与えることができ、被洗浄物を高い洗浄レベルで均一に洗浄することができ、洗浄ムラをなくすことが可能になる。
【００４９】
なお、上記では、フィルム状接着剤６を用いた本発明の超音波輻射体について述べたが、本発明はこれに限定されない。例えば、従来に比べて薄くて粘度が高い接着剤で接合したり、接着剤をスクリーン印刷で塗布して接合して、溝の内部を空隙となるようにして輻射体を製造しても良い。溝の内部が、接着剤等により埋められておらず空隙となっていれば良い。
【実施例】
【００５０】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はこれに限定されない。
（実施例１）
上述した本発明の製造方法により、本発明の超音波輻射体を製造してｋｔ値を測定した。
まず、圧電セラミックス振動子を作製する。セラミックスとしてＰＺＴのものを用意し、研削、研磨工程を施して、１３０×３０ｍｍ、厚さ１．２ｍｍのセラミックス板を得た。このセラミックス板に電極を形成し、分極処理を施して圧電セラミックス板を得た。この後、ダイシングマシーンを用いて、図２に示すような幅０．１ｍｍ、深さ０．６ｍｍの溝を形成し、本発明の超音波輻射体に用いる圧電セラミック振動子を作製した。
【００５１】
次に、ステンレスの輻射板材を用意し、この輻射板材と上記圧電セラミック振動子とをフィルム状接着剤で接合した。このとき、圧電セラミック振動子の溝を形成した側の面を接合面として接合した。
また、フィルム状接着剤としては、前述した商品名ＣＦ３３５０  導電性フィルム状接着剤（日本エイブルスティック株式会社製）を用いた。
【００５２】
このようにして、図１に示すように、圧電セラミック振動子に形成された溝の内部が空隙となっている本発明の超音波輻射体を製造した。
そして、上記超音波輻射体の周波数−インピーダンス特性を測定して、超音波輻射体の厚み方向の共振周波数と反共振周波数を求め、厚み方向の電気機械結合係数ｋｔを算出した。このｋｔ値を表１に示す。
【００５３】
表１に示すように、ｋｔ値は６０％であり優れた値を得ることができた。
また、超音波輻射体の面内の音圧分布を測定したところ、ムラがほとんどなく、極めて均一な分布を得ることができた。
これらのｋｔ値、音圧分布の均一性は、後述する比較例１、２の従来の超音波輻射体よりも優れていた。
【００５４】
【表１】
2008068191.tif 000003
【００５５】
（比較例１）
実施例１と同様の手順で圧電セラミックス板を作製し、その圧電セラミックス板（圧電セラミック振動子）と、実施例１と同様の輻射板材とをペースト状接着剤で接合した。このとき、ペースト状接着剤としては、商品名ＸＮＲ５３１０  エポキシ系導電性接着剤（ペースト）（ナガセケムテックス株式会社製）を用いた。
このようにして得られた従来の超音波輻射体に関して、実施例１と同様にして電気機械結合係数ｋｔを算出した（表１）。
【００５６】
表１に示すように、ｋｔ値は４８％であり低い値となった。
また、超音波輻射体の面内の音圧分布を測定したところ、ベンディングモードが引き起こされて、音圧分布に極めて大きなムラが生じた。
【００５７】
（比較例２）
実施例１と同様の手順で溝入の圧電セラミックス板を作製し、この圧電セラミックス板の溝の内部に、エポキシ系樹脂を充填してコンポジット振動子を作製した。
このコンポジット振動子と、実施例１と同様の輻射板材とをペースト状接着剤で接合した。このとき、ペースト状接着剤としては、比較例１と同様のものを用いた。
このようにして得られた従来の超音波輻射体に関して、実施例１と同様にして電気機械結合係数ｋｔを算出した（表１）。
【００５８】
表１に示すように、ｋｔ値は５７％であり、また、超音波輻射体の面内の音圧分布を測定したところ、比較的均一な分布を得ることができたが、いずれも、実施例１の本発明の超音波輻射体よりも劣った結果となった。
【００５９】
本発明の超音波輻射体および超音波輻射体の製造方法によって、例えば従来のコンポジット振動子を用いた超音波輻射体（あるいはこのコンポジット振動子自体）よりも、ｋｔ値が高く、面内の音圧分布が極めて均一である優れた品質の超音波輻射体を得ることができる。
【００６０】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の超音波輻射体の一例を示す概略図である。
【図２】本発明の超音波輻射体に用いられる溝入り圧電セラミック振動子の一例を示す概略図である。（ａ）斜視図であり、（ｂ）矢印Ａの方向で見た側面図である。
【図３】本発明の超音波輻射体を備えた超音波洗浄機の一例を示す概略図である。
【図４】（ａ）従来のコンポジット振動子の一例を示す概略図である。（ｂ）従来のコンポジット振動子の他の一例を示す概略図である。
【図５】（ａ）従来のコンポジット振動子の他の一例を示す概略図である。（ｂ）矢印Ｂの方向で見た側面図である。（ｃ）従来の超音波輻射体の一例を示す概略図である。
【図６】溝入り圧電セラミック振動子の溝にペースト状接着剤が侵入している超音波輻射体の一例を示す説明図である。
【図７】振動子面内の音圧分布の一例を示す測定図である。
【図８】コンポジット振動子面内の音圧分布の一例を示す測定図である。
【符号の説明】
【００６２】
１、２０１…溝入り圧電セラミック振動子、  
２、２’、２”、１０２…圧電セラミックス、３…空隙、  
４、１０４、２０４…溝、  ５、１０５、２０５…輻射板材、
６…フィルム状接着剤、  ７…本発明の超音波輻射体、  １０…超音波洗浄機、
１１…超音波発振器、  １２…洗浄槽、  １３…洗浄液、  １４…被洗浄物、
１０１、１０１’、１０１”…コンポジット振動子、  １０３…有機高分子樹脂、
１０６、２０６…ペースト状接着剤、  １０７、２０７…従来の超音波輻射体。
【図１】
2008068191.tif 000004
【図２】
2008068191.tif 000005
【図３】
2008068191.tif 000006
【図４】
2008068191.tif 000007
【図５】
2008068191.tif 000008
【図６】
2008068191.tif 000009
【図７】
2008068191.tif 000010
【図８】
2008068191.tif 000011