JP2009071439A - 超音波振動子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波振動子において、圧電素子に加わり得るねじり応力などの発生を抑制すると共に振動特性のばらつきを抑え、しかも小型化や高出力化を図る。
【解決手段】本発明の超音波振動子１は、圧電素子８、９、１０、１１と、圧電素子８、９、１０、１１を挟持する前面板２及び裏打板３と、前面板２及び裏打板３どうしの間に介在された状態で圧電素子８、９、１０、１１を包囲しつつ、前面板２及び裏打板３にそれぞれ溶接された側面板１２とを備える。また、これら前面板２、裏打板３及び側面板１２は、圧電素子８、９、１０、１１が前面板２及び裏打板３を通じて加圧された状態で溶接されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、圧電素子の電気歪みにより超音波振動を発生させる超音波振動子及びその製造方法に関する。

金属製の振動ブロックに設けた凹部に対し、一体焼成された圧電素子の積層ユニットを、嵌め込んだかたちのランジュバン型超音波振動子が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

この文献の超音波振動子は、振動ブロックが備える凹部の内壁にねじ穴（雌ねじ）が形成されており、このねじ穴にボルトを締結することで、圧電素子の積層ユニットが振動ブロックに対して固定されている。
特開２００３−１９９１９５号公報

しかしながら、このような超音波振動子は、上述したように圧電素子の積層ユニットがねじ止めにより固定される構成となるため、ねじ構造の形成領域を製品（超音波振動子本体）の径方向に確保する必要がある。つまり、ねじ止めによる固定は、圧電素子や製品本体のサイズを制約することになり、このため、製品の小型化や、また、大径の圧電素子を適用することによる製品の高出力化などを妨げる要因となる。

さらに、ここで、上述したような超音波振動子の内部に圧電素子を保持（挟持）する保持力は、超音波振動子自体の振動性能に影響を及ぼす要素の一つとなる。しかしながら、上記のねじ止め構造は、ねじの締付け時に発生する摩擦力が阻害要因となり、圧電素子を適正な保持（挟持）力で組み付けることが困難である。また、これに加えて、上記ねじ止め構造は、圧電素子に加わるねじり応力などの影響で、所定の設計位置より圧電素子の位置ずれなどが生じるおそれがあり、超音波振動子の振動特性にばらつきを発生させる原因となる。また、前述したねじれ方向の応力により、例えば許容以上の機械的ストレスが圧電素子に加わって破損を招くことなども懸念される。

そこで本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、圧電素子に加わり得るねじり応力などの発生を抑制できると共に振動特性のばらつきを抑えることが可能であり、しかも小型化や高出力化を図ることができる超音波振動子及びその製造方法の提供を目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る超音波振動子は、圧電素子と、前記圧電素子を挟持する一対の挟持部材と、前記一対の挟持部材どうしの間に介在された状態で前記圧電素子を包囲しつつ前記一対の挟持部材に溶接されたカバー部材と、を具備することを特徴とする。

すなわち、本発明では、圧電素子を挟持する一対の挟持部材どうしをねじ構造などを用いずにカバー部材を介して溶接しているで、上記ねじ構造の形成領域を製品本体（超音波振動子本体）に確保することなどが不要となる。したがって、本発明によれば、圧電素子のサイズや製品本体のサイズを選択する上での自由度が向上し、これにより、超音波振動子の小型化や、また一方で、比較的サイズの大きい圧電素子の適用による超音波振動子の高出力化（ハイパワー化）などを実現できる。

また、本発明は、上述したようにねじ構造を適用せずに、個々の部材どうしの接合に溶接を用いるので、この溶接を例えば一対の挟持部材の両側から適正な荷重を加えつつ行うことになどによって、圧電素子にねじり応力などを加えることなく、しかも当該圧電素子を各挟持部材間に適切な保持（挟持）力で組み込むことが可能となる。したがって、本発明によれば、圧電素子の組み付け時の位置ずれなどを抑制しつつ適切な保持力で圧電素子を組み付けることができるので、超音波振動子の振動特性のばらつきを抑えることができ、さらには、機械的ストレスが要因となる圧電素子の破損などを防止することも可能である。

また、本発明の超音波振動子の製造方法は、圧電素子を包囲する位置にカバー部材を配置すると共にこのカバー部材及び前記圧電素子を両側から挟み込む位置に一対の挟持部材を配置する部材配置工程と、前記部材配置工程にて配置された前記一対の挟持部材を通じて前記圧電素子が加圧される状態で前記一対の挟持部材と前記カバー部材とを溶接する溶接工程と、を有することを特徴とする。

このように、本発明によれば、圧電素子に加わり得るねじり応力などの発生を抑制できると共に振動特性のばらつきを抑えることができ、しかも小型化や高出力化を図ることが可能な超音波振動子及びその製造方法を提供することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づき説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施形態に係る超音波振動子１を一部断面で示す正面図であり、図２は、この超音波振動子１の一部の構成部品を分解して示す図ある。また、図３は、この超音波振動子１の製造方法を説明するための図である。

本実施形態の超音波振動子１は、超音波カッタや超音波歯石除去器などのハンディタイプの超音波機器の振動源として用いられるものである。すなわち、この超音波振動子１は、図１及び図２に示すように、例えば全長が２１．９ｍｍ、最大外径が直径４．０ｍｍのほぼ円柱形状に形成されており、複数の圧電素子８、９、１０、１１と、これらの圧電素子８、９、１０、１１を挟持する一対の挟持部材としての前面板２及び裏打板３と、カバー部材としての側面板１２とを主に備えて構成されている。

圧電素子８、９、１０、１１は、銀パラジウムなどを材料とする電極（銀電極）１４、１５、１６、１７、１８、導体パターン２３、２５及び絶縁層２４と共に一体焼成されて、圧電素子ユニット２８を構成している。

圧電素子８、９、１０、１１は、ＰＺＴ（チタン酸ジルコン酸鉛）やチタン酸バリウムなどの圧電セラミックス材料を用いて、例えば２．５ｍｍ角の矩形の平板形状や、また例えば直径２．５ｍｍサイズの円板形状などに形成されている。また、圧電素子８、９、１０、１１は、それぞれ厚さ方向に分極されており、正極又は負極の電極を表面又は裏面に有する。

すなわち、圧電素子ユニット２８は、圧電素子８、９、１０、１１が電気的に並列に接続されるように、これらの圧電素子８、９、１０、１１及び電極１４、１５、１６、１７、１８、並びに導体パターン２３、２５及び絶縁層２４をそれぞれ積層した状態で一体焼成されている。ここで、絶縁層２４は、電気絶縁性を有する樹脂材料やセラミックなどで構成されており、正極用の導体パターン２５と前面板２との短絡を防止し、かつ圧電素子８、９、１０、１１側が前面板２側を局部的に押圧してしまうことなどを回避するため（圧電素子８、９、１０、１１側で発生させる超音波振動を前面板２側に効果的に伝達するため）に設けられている。

また、超音波振動子１には、図１及び図２に示すように、被覆線で構成された正極のリード線１９及び負極のリード線２０がそれぞれ設けられている。正極のリード線１９は、裏打板３に形成された貫通穴３ｃ内を挿通されつつ圧電素子８、９、１０、１１側から裏打板３の外部に引き出されている。一方、負極のリード線２０は、ボディアースをとるために、リード固定具２１を通じて裏打板３の表面（外形面）に圧接する状態で固定されている。

詳述すると、プラス電極となる電極１５、１７は、導体パターン２５を介して正極のリード線１９と接続されている。一方、マイナス電極としての電極１４、１６、１８は、導体パターン２３及び裏打板３のボディを介して負極のリード線２０と接続されている。さらに、リード線１９、２０と電気的に接続される圧電素子ユニット２８の周面（側壁面）は、絶縁層２２によって被覆されている。この絶縁層２２は、絶縁性を有する熱収縮チューブや、また、例えばポリイミドフィルムを材料とするテープや樹脂リングなどにより構成されており、側面板１２の内壁面に対する圧電素子ユニット２８の電気絶縁性を確保する。また、圧電素子ユニット２８の周面に液状の絶縁材料を塗布することなどによって、このような絶縁層２２を形成してもよい。

次に、前面板２、裏打板３及び側面板１２の構成、並びにこれらの部材の接合構造について説明する。
図１及び図２に示すように、前面板２は、チタン合金などを材料として適用し、基端側（圧電素子側）を小径とする段差を設けた略円錐台形状の金属ブロックとして構成されている。前面板２は、その軸方向の長さが、超音波振動子１本体の共振周波数λに対して例えば１／４λの長さで構成されていると共に、圧電素子ユニット２８側で生じる超音波振動を伝達するホーンとして機能し最先端面が振動放射面７となる。一方、裏打板３は、同様にチタン合金などを構成材料として用い、先端側（圧電素子側）を小径とする段差を設けた略円柱形状の金属ブロックとして構成されている。裏打板３の最基端面からは、上述したリード線１９、２０がそれぞれ引き出されている。

側面板１２は、図１及び図２に示すように、上記のチタン合金などを材料にして筒状（円筒状）に形成されており、前面板２と裏打板３との間に介在された状態で圧電素子８、９、１０、１１を包囲しつつ、前面板２及び裏打板３にそれぞれ溶接されている。つまり、前面板２及び裏打板３は、筒状の側面板１２の内側に配置される圧電素子８、９、１０、１１（圧電素子ユニット２８）を挟み込むように筒状の側面板１２の一方及び他方の開口部分１２ａ、１２ｂから各々挿入された挿入部２ａ、３ａをそれぞれ有する。

具体的には、これら挿入部２ａ、３ａの外径部分と筒状の側面板１２の内径部分とは、互いに嵌合する寸法で形成されている。また、前面板２の挿入部２ａには、その最基端面を僅かに窪ませた座ぐり部２ｃが設けられている。圧電素子ユニット２８は、前面板２側の挿入部２ａに設けられたこの座ぐり部２ｃの底面と、裏打板３側の挿入部３ａの最先端面と、の間で挟持される。

さらに、図１及び図２に示すように、側面板１２の開口部分１２ａ、１２ｂから挿入部２ａ、３ａを各々挿入しかつ圧電素子ユニット２８を挟んだ状態において、側面板１２の各開口部分１２ａ、１２ｂの周縁部１２ｃ、１２ｄ（主に個々の開口部分１２ａ、１２ｂ周縁の端面）と、前面板２及び裏打板３の各段差部２ｂ、３ｂ（主に振動放射面７又は裏打板３の最基端面と平行な各段差面）と、が（溶接部５、６を通じて）互いに溶接されている。

ここで、圧電素子ユニット２８を挟みつつ前面板２と裏打板３との間に側面板１２が介在された状態において、前面板２及び裏打板３の各段差部２ｂ、３ｂ（段差面）と筒状の側面板１２の両端との間に僅かにクリアランスが生じるように、側面板１２の軸方向の長さが、設定されている。すなわち、図３に示すように、前面板２及び裏打板３を通じて圧電素子８、９、１０、１１（圧電素子ユニット２８）を加圧した状態で、前面板２及び裏打板３と側面板１２とは互いに溶接されている。これにより、圧電素子８、９、１０、１１側から前面板２側への振動伝達性の向上が図られている。

次に、このように構成された超音波振動子１の製造方法を主に図２、図３に基づき説明する。
図２に示すように、まず、圧電素子８、９、１０、１１が電気的に並列となるように、当該圧電素子８、９、１０、１１、電極１４、１５、１６、１７、１８、導体パターン２３、２５、及び絶縁層２４をそれぞれ積層配置した状態で焼成処理を行って圧電素子ユニット２８を一体焼成する。続いて、圧電素子ユニット２８の周面（側壁面）を絶縁層２２によって被覆し、次に例えばリード線１９、２０の配線を行う。

次いで、図２、図３に示すように、圧電素子ユニット２８（圧電素子８、９、１０、１１）を包囲する位置に側面板１２を配置しつつこの側面板１２及び圧電素子ユニット２８を両側から挟み込む位置に前面板２及び裏打板３を配置（側面板１２の開口部分１２ａ、１２ｂに挿入部２ａ、３ａを挿入）する。さらに、図３に示すように、このように配置された前面板２及び裏打板３を通じて圧電素子ユニット２８がＰ１、Ｐ２方向から適正な荷重で加圧される状態で、前面板２及び裏打板３と側面板１２とを溶接（溶接部５、６を形成）する。

詳細には、図３に示すように、レーザ照射装置２９を適用し、このレーザ照射装置２９を側面板１２の両端の周りで周回させつつ、側面板１２の各開口部分１２ａ、１２ｂの周縁部１２ｃ、１２ｄと、前面板２及び裏打板３の各段差部２ｂ、３ｂと、をレーザ溶接する。上記のレーザ溶接は、溶接の際に例えば通電用の電極を溶接対象の部材（前面板２、裏打板３及び側面板１２）にセットすることなどが不要であるため、溶接を行う際のセッティングが容易となる。また、このようなレーザ溶接に代えて、真空中でフィラメントを加熱して発生させた電子を高電圧で加速させ、さらにこの加速させた電子を電磁コイルなどで集束しつつ被溶接部分に供給して溶接を行う電子ビーム溶接を適用してもよい。このような電子ビーム溶接や上記レーザ溶接による溶接工程を経ることで、図１に示した超音波振動子１を得ることができる。

既述したように、本実施形態の超音波振動子１及びその製造方法によれば、圧電素子８、９、１０、１１（圧電素子ユニット２８）を挟持する前面板２及び裏打板３どうしをねじ構造などを用いずに側面板１２を介して溶接しているで、上記ねじ構造の形成領域を製品上（超音波振動子１本体）に確保することなどが不要となる。したがって、圧電素子のサイズや製品本体のサイズを選択する上での自由度が向上し、これにより、超音波振動子の小型化や、また一方で、比較的サイズの大きい圧電素子の適用による超音波振動子のハイパワー化などを実現できる。また、本実施形態では、上記したように、ねじ構造などが不要なので、部品コストの低減を図ることができ、さらには、個々の部材どうしの接合時に機械的負荷の加わり難い溶接を適用しているので、前面板２や裏打板３の構成材料として比較的硬度の低い材料を選択することなども可能となる。

また、本実施形態の超音波振動子１及びその製造方法によれば、上述したようにねじ構造を適用せずに、前面板２及び裏打板３（並びに側面板１２）どうしの接合に溶接を用い、さらに、この溶接を前面板２及び裏打板３の両側から適正な荷重を加えつつ行うので、圧電素子８、９、１０、１１（圧電素子ユニット２８）にねじり応力などを加えることなく、しかも当該圧電素子を前面板２及び裏打板３間に適切な保持（挟持）力で組み込むことが可能となる。これにより、組み付けの際の圧電素子の位置ずれなどを抑制しつつ適切な保持力で圧電素子を組み付けることができるので、超音波振動子１の振動特性のばらつきを抑えることができ、さらには、機械的ストレスが要因となる圧電素子の破損などを防止することが可能である。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施形態を図４〜図６に基づき説明する。ここで、図４は、この実施形態に係る超音波振動子３１を一部断面で示す正面図である。また、図５は、図４に示す超音波振動子３１のＡ部詳細図であり、さらに、図６は、図４に示す超音波振動子３１のＢ部詳細図である。なお、図４〜図６において、図１〜図３に示した第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていたものと同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。

すなわち、図４に示すように、この実施形態の超音波振動子３１は、第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていた側面板１２に代えて、側面板３２を備えて構成される。超音波振動子３１は、前面板２及び裏打板３を通じて圧電素子ユニット２８を適正な荷重で加圧した状態において、電気溶接であるスポット溶接を用い、上記した側面板３２と、前面板２及び裏打板３と、が互いに溶接されている。

ここで、図４〜図６に示すように、スポット溶接時の通電が良好になるように、前面板２及び裏打板３と上記した側面板３２との間の被溶接部分３５、３６には、リブ状の突起部３２ａ、３２ｂがそれぞれ形成されている。このリブ状の突起部３２ａ、３２ｂは、側面板３２の各開口部分１２ａ、１２ｂ周縁の端面上に設けられている。より具体的には、突起部３２ａ、３２ｂは、側面板３２の両端側から前面板２及び裏打板３の各段差部２ｂ、３ｂ（振動放射面７又は裏打板３の最基端面と平行な各段差面）側に突出し、かつ開口部分１２ａ、１２ｂ周縁を周回するようにして形成されている。

さらに、圧電素子ユニット２８を挟みつつ前面板２と裏打板３との間に側面板３２が介在された状態において、前面板２及び裏打板３の各段差部２ｂ、３ｂ（段差面）と側面板１２の両端の突起部３２ａ、３２ｂとの間の被溶接部分３５、３６に対し、スポット溶接に必要な加圧力を作用させることができるように、側面板３２の軸方向の長さは、構成（調整）されている。

また、図４においては、リブ状の突起部３２ａ及び突起部３２ｂそれぞれを側面板３２側に設けた態様を例示しているが、これに代えて、リブ状の突起部を前面板２や裏打板３側に設けてもよい。つまり例えば、突起部のない第１の実施形態の側面板１２を適用し、さらに前面板２及び裏打板３の各段差部２ｂ、３ｂ（上記各段差面）側から側面板３２の両端側へ突出するリブ状の突起部を当該前面板２及び裏打板３に設けてもよい。

このように本実施形態に係る超音波振動子３１及びその製造方法によれば、組み付け時に圧電素子に加わり得るねじり応力などを低減できると共に、振動特性のばらつきを抑制することができ、しかも超音波振動子本体の小型化や高出力化を図ることが可能となる。また、本実施形態では、前面板及び裏打板と側面板との間の被溶接部分にリブ状の突起部を設けることなどで、一般に数ミリ秒から数百ミリ秒といった極短時間電流を流すことにより溶接を行えるスポット溶接を適用でき、これにより、溶接処理の効率化を図ることが可能である。さらに、本実施形態では、溶接時に前面板２及び裏打板３を通じて圧電素子ユニット２８を加圧する工程で、スポット溶接に必要な加圧力を、突起部の形成された被溶接部分に対して同時に作用させることができるので、被溶接部分の溶接を効率良く行うことができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施形態を図７に基づき説明する。ここで、図７は、この実施形態に係る超音波振動子４１を一部断面で示す正面図である。なお、図７において、図１〜図３に示した第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていたものと同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。

図７に示すように、この実施形態の超音波振動子４１は、第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていた前面板２及び側面板１２に代えて、カバー部４２ａを有する前面板４２を備える。すなわち、この前面板４２は、第１の実施形態の前面板２と側面板１２とを単一の部材で構成することにより実現されている。

この超音波振動子４１は、前面板４２及び裏打板３を通じて圧電素子ユニット２８を適正な荷重で加圧した状態において、レーザ溶接又は電子ビーム溶接を用い、前面板４２のカバー部４２ａ（第１の実施形態の側面板１２の構成部分）と、裏打板３と、が互いに溶接されている。詳細には、カバー部４２ａの開口部分１２ｂの周縁部１２ｄと裏打板３の段差部３ｂ（段差面）とが溶接される（との間に溶接部６が形成される）。

また、図７においては、レーザ溶接又は電子ビーム溶接により溶接部６を形成した態様を例示しているが、これに代えて、カバー部４２ａの開口部分１２ｂの周縁部１２ｄ（開口部分１２ｂ周縁の端面）若しくは裏打板３の段差部３ｂ（段差面）にリブ状の突起部を設け、スポット溶接により前面板４２と裏打板３とを溶接してもよい。

したがって、本実施形態の超音波振動子４１によれば、第１又は第２の実施形態の効果に加え、溶接個所や部品点数が削減されるので、製造コストの低減及び生産効率の向上を図ることができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施形態を図８に基づき説明する。ここで、図８は、この実施形態に係る超音波振動子５１を一部断面で示す正面図である。なお、図８において、図１〜図３に示した第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていたものと同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。

図８に示すように、この実施形態の超音波振動子５１は、第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていた裏打板３及び側面板１２に代えて、カバー部５３ａを有する裏打板５３を備える。すなわち、この裏打板５３は、第１の実施形態の裏打板３と側面板１２とを単一の部材で構成することにより実現されている。

この超音波振動子５１は、前面板２及び裏打板５３を通じて圧電素子ユニット２８を適正な荷重で加圧した状態において、レーザ溶接又は電子ビーム溶接を用い、裏打板５３のカバー部５３ａ（第１の実施形態の側面板１２の構成部分）と、前面板２と、が互いに溶接されている。詳細には、カバー部５３ａの開口部分１２ａの周縁部１２ｃと前面板２の段差部３ｂ（段差面）とが溶接される（との間に溶接部５が形成される）。

また、図８においては、レーザ溶接又は電子ビーム溶接により溶接部５を形成した態様を例示しているが、これに代えて、カバー部５３ａの開口部分１２ａの周縁部１２ｃ（開口部分１２ａ周縁の端面）若しくは前面板２の段差部２ｂ（段差面）にリブ状の突起部を設け、スポット溶接により前面板２と裏打板５３とを溶接してもよい。

したがって、本実施形態の超音波振動子５１によれば、第３の実施形態の効果と同様に、溶接個所や部品点数が削減されるので、製造コストの低減及び生産効率の向上を図ることができる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施形態を図９に基づき説明する。ここで、図９は、この実施形態に係る超音波振動子７１を一部断面で示す正面図である。なお、図９において、図１〜図３に示した第１の実施形態の超音波振動子１に設けられていたものと同一の構成要素については、同一の符号を付与しその説明を省略する。

この実施形態の超音波振動子７１は、第１の実施形態の超音波振動子１の構成に加え、さらに不要振動を減衰させるダンパ材として機能する緩衝部材７２、７３、及び熱収縮チューブ７４を備えて構成されている。緩衝部材７２は、例えばリング状に形成されており、前面板２及び側面板１２のそれぞれの周面にまたがった位置に例えば接着剤などを介して固定されている。一方、緩衝部材７３は、例えば円柱状に形成されており、裏打板３の最基端面に上記熱収縮チューブ７４を介して固定されている。

これら緩衝部材７２、７３は、超音波振動子７１本体に生じ得る不要な振動（主に圧電素子８、９、１０、１１が発生させる振動帯域以外の振動）を除去するために設けられている。つまり、緩衝部材７２、７３は、上記したチタン合金製の前面板２や裏打板３よりも少なくとも硬度の低い材料によって構成されている。具体的には、緩衝部材７２、７３の構成材料としては、例えばチタン酸鉛を含有するウレタン樹脂などが適用されている。また、超音波振動子本体の外形から突出するかたちのこのような緩衝部材７２、７３は、不要振動の除去機能の他、超音波カッタや超音波歯石除去器などの超音波機器の筐体の内側に対し、超音波振動子７１を振動源（内部部品）として取り付ける場合の被取付部分（超音波機器の筐体に設けられた凹部と嵌合させる凸部）としても利用される。

ここで、緩衝部材７３は、例えば、シリコーン樹脂系やフッ素樹脂系の熱収縮チューブ７４を裏打板３の基端部に装着すると共に、この熱収縮チューブ７４の内部に粉末状のチタン酸鉛と溶融状態のウレタン樹脂とを充填した後、熱処理を行うことで、裏打板３の最基端面に固定される。

なお、図９においては、緩衝部材７２、７３（及び熱収縮チューブ７４）を超音波振動子１に対して取り付けた態様を例示しているが、これに代えて、図４、図７、図８に示した超音波振動子３１、４１、５１に緩衝部材７２、７３を取り付けてもよい。また、緩衝部材７３の固定後に熱収縮チューブ７４を裏打板３から取り除いて、超音波振動子本体を構成してもよい。

このように本実施形態に係る超音波振動子７１によれば、上述したいずれかの実施形態の効果に加え、超音波振動子本体に生じ得る不要振動を除去することが可能であると共に、超音波機器の筐体への被取付部分を構成することができ、さらには、超音波機器の筐体（例えばハンディタイプの超音波機器本体）に伝達され得る振動を減衰させることができる。

以上、本発明を各実施の形態により具体的に説明したが、本発明はこれらの実施形態にのみ限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば、上述した実施形態では、前面板、裏打板、側面板の構成材料としてチタン合金を例示したが、構成材料としては、ステンレス鋼やジュラルミンなどを適用することも可能である。また、上記の実施形態では、超音波振動子のノード位置（振動節の位置）については、特に説明しなかったが、超音波振動子全体のうちで比較的強度の低い溶接部分（溶接部５、６又は被溶接部分３５、３６）がノード位置になるように超音波振動子を構成することが望ましい。

本発明の第１の実施形態に係る超音波振動子を一部断面で示す正面図。 図１の超音波振動子の一部の構成部品を分解して示す図。 図１の超音波振動子の製造方法を説明するための図。 本発明の第２の実施形態に係る超音波振動子を一部断面で示す正面図。 図４に示す超音波振動子のＡ部詳細図。 図４に示す超音波振動子のＢ部詳細図。 本発明の第３の実施形態に係る超音波振動子を一部断面で示す正面図。 本発明の第４の実施形態に係る超音波振動子を一部断面で示す正面図。 本発明の第５の実施形態に係る超音波振動子を一部断面で示す正面図。

符号の説明

１，３１，４１，５１，７１…超音波振動子、２，３２，４２…前面板、２ａ…前面板の挿入部、２ｂ…前面板の段差部、３，５３…裏打板、３ａ…裏打板の挿入部、３ｂ…裏打板の段差部、５，６…溶接部、７…振動放射面、８，９，１０，１１…圧電素子、１２，３２…側面板、１２ａ，１２ｂ…開口部分、１２ｃ，１２ｄ…周縁部、２８…圧電素子ユニット、２９…レーザ照射装置、３２ａ，３２ｂ…リブ状の突起部、３５，３６…被溶接部分、４２ａ，５３ａ…カバー部、７２，７３…緩衝部材、７４…熱収縮チューブ。

Claims (9)

1. 圧電素子と、
   前記圧電素子を挟持する一対の挟持部材と、
   前記一対の挟持部材どうしの間に介在された状態で前記圧電素子を包囲しつつ前記一対の挟持部材に溶接されたカバー部材と、
   を具備することを特徴とする超音波振動子。
2. 前記カバー部材といずれか一方の前記挟持部材とが単一の部材で構成されていることを特徴とする請求項１記載の超音波振動子。
3. 前記一対の挟持部材により前記圧電素子が加圧される状態で溶接が行われていることを特徴とする請求項２記載の超音波振動子。
4. 前記溶接には、レーザ溶接若しくは電気溶接が適用されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の超音波振動子。
5. 前記電気溶接の行われる被溶接部分には、リブ状の突起部が形成されていることを特徴とする請求項４記載の超音波振動子。
6. 少なくとも一方の前記挟持部材に固定され、固定されているこの挟持部材よりも硬度の低い緩衝部材をさらに具備することを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の超音波振動子。
7. 圧電素子を包囲する位置にカバー部材を配置すると共にこのカバー部材及び前記圧電素子を両側から挟み込む位置に一対の挟持部材を配置する部材配置工程と、
   前記部材配置工程にて配置された前記一対の挟持部材を通じて前記圧電素子が加圧される状態で前記一対の挟持部材と前記カバー部材とを溶接する溶接工程と、
   を有することを特徴とする超音波振動子の製造方法。
8. 前記カバー部材といずれか一方の前記挟持部材とは、単一の部材で構成されており、
   前記溶接工程では、前記単一の部材で構成された一方の挟持部材における前記カバー部材の構成部分と、他方の挟持部材とを互いに溶接する、
   ことを特徴とする請求項７記載の超音波振動子の製造方法。
9. 前記溶接には、レーザ溶接若しくは電気溶接が適用されることを特徴とする請求項７又は８記載の超音波振動子の製造方法。

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