(57)【要約】【課題】性能と歩留率の良い駆動体電極面積ｓと被駆動体の面積Ｓの比ｓ／Ｓが特定の範囲以内でなければ、良好なる性能と歩留率を同時に充たす事は出来ない。小さ過ぎると性能が、又、大きすぎると歩留がそれぞれ満たされたレベルに至らない。【解決手段】駆動体の電極面積ｓと被駆動体の面積Ｓの比ｓ／Ｓを綿密に探求して工業的価値をメリット曲線Ｃとして求める手段に於いて、０．３２〜０．９２の範囲が偏指向特性を有する超音波送受信具として最適範囲であることを発明した。【選択図】　　　　図４
2004121972.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏指向特性を有する超音波振動体の面積Ｓに対して、駆動用振動子の一面の面積ｓの比ｓ／Ｓが、３５％〜９０％であることを特徴とした超音波送受信具の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、偏指向特性を備えた超音波送受信具に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からの偏指向特性を有する超音波送受信具は、外観は円柱状であるが、振動部分は、Ｘ軸方向とＹ軸方向の長さが相違した矩形、或いは、小判型、更には楕円型である。それらの振動面の形状は、目的とする超音波送受信具の指向特性に依存する。例えば、Ｙ軸方向に広がりを持ち、Ｘ軸方向は、Ｙ軸方向よりも狭い指向性を備えた超音波送信具は、振動板として作用するケース３の底板面２を目的の指向性と９０°回転させた楕円型の様な形に構成する。この場合、電極を付けた六角型のセラミック振動子１４を図１に示す様に接合するか、或いは、図２に示す如く、Ｒ付きの矩形の中程部を円弧型にくり抜き、電柱２１を装着した円板状のセラミック２４を接合してそ、それらの断面図は図３に示す如き構造としていた。しかしながら、これらの構造では、振動板の面積に対する電極面積、換言すると、駆動作用をする銀電極の面積ｓが被駆動体である振動板の面積Ｓに対して約３０％と過小である為に充分なる超音波送受信具としての性能が得られない事が判明した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
駆動体であるセラミック振動子の電極面積ｓと被駆動体であるケースの底の振動体の面積Ｓの割合に就き、綿密に実験を重ねて、最も工業的に価値のある範囲を究明することを課題とした。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
図１に偏指向特性を有する超音波送受信具のケース１３の開口面より見た面の図を示す様なケースを用意して、銀電極を施し、分極処理をした種々の大きさの駆動素子を接合して、超音波送受信具としての送信性能を駆動電圧を一定として、印加した場合の音圧レベルを、又、受信具としては、所定の音場に於ける受信レベルを計測するという手段をもって解決をした。
【０００５】
【発明の実施の形態】
駆動体であるセラミック材料は、５４ＰｂＴｉＯ３−４６ＰｂＺｒＯ２を主成分とした。一般のセラミック生産手法に基づいて、種々の大きさの板状に加工し両面に銀電極を焼き付けた後、分極処理を施し、充分にアンニールをして、安定化させて試料とした。
次に大きさの段階的に銀電極面積の相違する駆動体１１をケースの底の振動体の内面側に接合してサンプルを作り、超音波送信器としての性能は、駆動体（図面ではリード線、振動吸収体などは割愛している）の両電極１１、１１間に１０ＶＲＭＳの駆動高周波電圧を印加して評価をし、又、超音波送受信具としての性能は、７４ｄｂの音場にて感度レベルを計測して、評価をする形態で実験を行い、図４に曲線Ｃで示す如き結果を得た。換言すると、駆動体１４の銀電極１、１１、２１面積ｓと被振動体であるケース３、１３、２３の底面２、１２，２２の面積Ｓとの割合を０．２〜０．９５まで変化させて、超音波の送信具としての音圧レベルと受信具としての感度レベルの積を超音波送受信具の性能Ｃとして、相対数でプロットをした結果Ｃ曲線を得ることが出来た。
この結果、従来の製品は、面積比ｓ／Ｓが０．３以下であり、駆動体の電極面積ｓが過小である事が判明した。又、従来の市場製品の内、図２にケース２３の開口面よりみた内面の振動板の形状のものは、円板型駆動体用セラミック板２４を用いた為に目的とするＲ付矩形面２２の中程の部分を円弧状にかき取り、従来の生産性の良い円板２４に銀電極２１を施した形状となっている為に、目的とする最も大切なる偏指向性が崩れてしまう欠陥がある。この様ないびつな生産性のみを重要視した構造では純粋なるＸ軸に対して狭く、且つ、Ｙ軸方向に対しては、広い本来の指向特性を得ることは出来ない。
従来から、ケース３の振動部と接する電極５を上面にまわり込ませた型の駆動体もあるが、本発明の駆動体の有効面積ｓは、セラミック板に施された銀電極の被振動板に接する面積ではなく、上面の電極面積を対象とする。ここで重要なる工業的価値を判断する為の要素は、製品の歩留Ｙである。即ち、駆動体電極面積ｓと被駆動体面積Ｓの比ｓ／Ｓが大きくなる程、性能Ｃは良くなるが、残念乍ら０．９以上になると、接着作業が困難となり、歩留がＹ曲線の如く著しく悪化する事が判明したので、歩留Ｙと性能係数を掛け合わせて性能と工業製品として欠く事が出来ない重要要素の歩留率をも含めたメリット曲線Ｍを作成した。図４に於いて見かけのメリット曲線Ｍが６０以上の範囲、換言するとｓ／Ｓが３２％以下では製造歩留は極めて良好であるが、超音波送受信具としての性能が充分には発揮出来ていない。又、逆にその値が９２％以上になると、性能曲線Ｃは高いレベルにあるが、製品の良品率（歩留率）が極端に劣化してしまう重要欠点が台頭する。
本発明の駆動体の形状は、図面上は六角型のみを示したが、ｓ／Ｓの比を大きくした範囲では矩形から小判型までの駆動面積を多く稼げる形状を用いて、本発明のメリットの範囲を究明した。
【０００６】
【発明の効果】
本発明の駆動電極面積ｓと、ケース底面の矩形の被振動面積Ｓの比ｓ／Ｓが３２％〜９２％の範囲内で構成された偏指向特性を備えた超音波送受信具は、性能が良く、且つ、製品良品歩留が良く、工業的に価値がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す。
【図２】従来の実施例。
【図３】図１の断面の図である。
【図４】本発明の実施例を集計し、図表化したものである。
【符号の説明】
１　　駆動体の銀電極
２　　被駆動体の内側面
３　　ケース
４　　セラミック板
５　　駆動体と被駆動体の接合側の電極
１１　六角型の駆動体の電極面ｓ
１２　小判型の被駆動体面積Ｓ
１３　ケース
１４　駆動用セラミック板
２１　円板型駆動体の電極面積ｓ
２２　Ｒ付き矩形が中央部分で円弧型にかき取られた、いびつな形の被駆動体面Ｓ
２３　ケース
２４　駆動用セラミック円板
【図１】
2004121972.tif 000003
【図２】
2004121972.tif 000004
【図３】
2004121972.tif 000005
【図４】
2004121972.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成14年10月2日(2002.10.2)
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
偏指向特性を有する超音波振動体の面積Ｓに対して、駆動用振動子の一面の面積ｓの比ｓ／Ｓが、３２％〜９２％であることを特徴とした超音波送受信具の製造方法。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
【発明の実施の形態】
駆動体であるセラミック材料は、５４ＰｂＴｉＯ３−４６ＰｂＺｒＯ２を主成分とした。一般のセラミック生産手法に基づいて、種々の大きさの板状に加工し両面に銀電極を焼き付けた後、分極処理を施し、充分にアンニールをして、安定化させて試料とした。
次に大きさの段階的に銀電極面積の相違する駆動体１１をケースの底の振動体の内面側に接合してサンプルを作り、超音波送信器としての性能は、駆動体（図面ではリード線、振動吸収体などは割愛している）の両電極１１、１１間に１０ＶＲＭＳの駆動高周波電圧を印加して評価をし、又、超音波受信具としての性能は、７４ｄｂの音場にて感度レベルを計測して、評価をする形態で実験を行い、図４に曲線Ｃで示す如き結果を得た。換言すると、駆動体１４の銀電極１、１１、２１面積ｓと被振動体であるケース３、１３、２３の底面２、１２，２２の面積Ｓとの割合を０．２〜０．９５まで変化させて、超音波の送信具としての音圧レベルと受信具としての感度レベルの積を超音波送受信具の性能Ｃとして、相対数でプロットをした結果Ｃ曲線を得ることが出来た。
この結果、従来の製品は、面積比ｓ／Ｓが０．３以下であり、駆動体の電極面積ｓが過小である事が判明した。又、従来の市場製品の内、図２にケース２３の開口面よりみた内面の振動板の形状のものは、円板型駆動体用セラミック板２４を用いた為に目的とするＲ付矩形面２２の中程の部分を円弧状にかき取り、従来の生産性の良い円板２４に銀電極２１を施した形状となっている為に、目的とする最も大切なる偏指向性が崩れてしまう欠陥がある。この様ないびつな生産性のみを重要視した構造では純粋なるＸ軸に対して狭く、且つ、Ｙ軸方向に対しては、広い本来の指向特性を得ることは出来ない。
従来から、ケース３の振動部と接する電極５を上面にまわり込ませた型の駆動体もあるが、本発明の駆動体の有効面積ｓは、セラミック板に施された銀電極の被振動板に接する面積ではなく、上面の電極面積を対象とする。ここで重要なる工業的価値を判断する為の要素は、製品の歩留Ｙである。即ち、駆動体電極面積ｓと被駆動体面積Ｓの比ｓ／Ｓが大きくなる程、性能Ｃは良くなるが、残念乍ら０．９以上になると、接着作業が困難となり、歩留がＹ曲線の如く著しく悪化する事が判明したので、歩留Ｙと性能係数を掛け合わせて性能と工業製品として欠く事が出来ない重要要素の歩留率をも含めたメリット曲線Ｍを作成した。図４に於いて見かけのメリット曲線Ｍが６０以上の範囲、換言するとｓ／Ｓが３２％以下では製造歩留は極めて良好であるが、超音波送受信具としての性能が充分には発揮出来ていない。又、逆にその値が９２％以上になると、性能曲線Ｃは高いレベルにあるが、製品の良品率（歩留率）が極端に劣化してしまう重要欠点が台頭する。
本発明の駆動体の形状は、図面上は六角型のみを示したが、ｓ／Ｓの比を大きくした範囲では矩形から小判型までの駆動面積を多く稼げる形状を用いて、本発明のメリットの範囲を究明した。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】符号の説明
【補正方法】変更
【補正の内容】
【符号の説明】
１　　駆動体の銀電極
２　　被駆動体の内側面
３　　ケース
４　　セラミック板
５　　駆動体と被駆動体の接合側の電極
１１　六角型の駆動体の電極面ｓ
１２　小判型の被駆動体面積Ｓ
１３　ケース
１４　駆動用セラミック板
２１　円板型駆動体の電極面積ｓ
２２　Ｒ付き矩形が中央部分で円弧型にかき取られた、いびつな形の被駆動体面
２３　ケース
２４　駆動用セラミック円板