JP3972610B2 - 超音波美容器 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動子が取り付けられてなる振動部を顔等の肌に接触させることにより肌に超音波刺激を付与するようにした超音波美容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プローブの先端部に配設されたホーンに超音波振動子が接合されてなる振動部を、顔等の肌に接触させることにより肌に超音波振動（超音波刺激）を付与するようにした超音波美容器が用いられている。図１６は、従来の超音波美容器の構成図である。（ａ）は、全体構成図であり、（ｂ）は、後述のプローブ３の拡大構成図であり、（ｃ）は、後述の振動部１０の拡大構成図である。超音波美容器は、超音波を発生させる超音波振動子１と、放射面２２を肌に接触させると共に接合面２１で超音波振動子１に接合されたホーン２とからなる振動部１０と振動部１０を固定すると共に利用者によって把持されるハウジング３１とを備えたプローブ３と、超音波振動子１をリード線３２及び電極１１を介して駆動する駆動部４とを備えている。ホーン２の放射面２２から放射される超音波が、超音波伝達用媒体１５を介して肌２０に伝播することによって、肌２０に超音波振動（超音波刺激）が付与される。
【０００３】
超音波振動子１は、圧電セラミックス等からなり、ホーン２は、アルミニウム等からなる。ホーン２は、アルミニウム等の金属の棒材の切削加工またはアルミニウム等の金属の板材の絞り加工によって、超音波を肌２０に伝播する略円筒形の平板状の部材２３と、平板状の部材２３の周縁に環状の直立壁２９とから構成されるいわゆるキャップ状の形状に加工され、外側面にクロムメッキが施されて製作されている。また、ホーン２の平板状の部材２３の厚みＴＨ２は、超音波振動子１の超音波振動を効率的に伝播させるために、平板状の部材２３中を伝播する超音波の半波長の整数倍に設定されている。（ｃ）の左側には、縦波である超音波を、便宜上横波として図示しており、ここでは、ホーン２の平板状の部材２３の厚みＴＨ２が平板状の部材２３中を伝播する超音波の半波長の２倍である場合を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１７は、図１６に示すように構成された超音波美容器のホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向と振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。図１７（ｂ）のホーン２内を伝播する超音波振動の振幅を矢印の大きさで表わし、超音波振動の伝播方向を矢印の向きで表わしている。超音波振動子１からホーン２の接合面２１に付与された超音波振動は、ホーン２の放射面２２に向かって図中の真下方向に伝播する有効成分５１と、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分５２（寄生振動という）とを有している。有効成分５１は、ホーン２の放射面２２から放射され、肌２０に伝播することによって、肌２０に超音波振動（超音波刺激）が付与される。一方、無効成分５２の大半は、放射面２２から放射されることはなく、肌２０に伝播しない。従って、この無効成分５２（寄生振動）を有することが、超音波の伝播効率の低下要因となっていた。
【０００５】
この無効成分５２（寄生振動）は、ホーン２の構造（特に、直立壁２９の厚み及び平板状の部材２３と直立壁２９との接合部の形状）を厳格に制約すること、すなわち緻密な構造設計を行うと共に加工精度を向上することによって、低減することが可能である。しかし、ホーン２の緻密な構造設計を行うと共に加工精度を向上するためには、ホーン２を製造する際の加工時間及び加工コスト等が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、ホーンの構造を厳格に制約することなく寄生振動を抑制することの可能な超音波美容器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波美容器は、肌に超音波刺激を付与する超音波美容器であって、超音波を発生させる所定の厚みを有する超音波振動子と、接合面で前記超音波振動子に接合され、放射面から超音波を肌に付与するホーンとからなる振動部を備えたプローブと、前記超音波振動子を駆動する駆動手段とを備え、前記ホーンは、前記超音波振動子の外径の外側に配設されると共に外径方向成分を有する超音波の伝播を規制する規制部を備え、前記規制部は、少なくとも１箇所に、伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みの凹部が穿設された薄肉部からなり、前記超音波振動子は、厚み方向の対向面に前記駆動手段からの駆動電力をリード線を介して当該超音波振動子に供給するための電極を備え、前記電極と前記リード線との接続部が、前記凹部の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部の内部に位置していることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、超音波振動子の外径の外側に配設された規制部によって、外径方向成分を有する超音波の伝播が規制されるため、ホーンの構造を厳格に制約することなく規制部によって寄生振動が抑制される。
【０００９】
また、前記規制部が、前記ホーンの少なくとも１箇所に凹部が穿設された薄肉部であるので、該薄肉部の共振周波数が高く、超音波振動子からの超音波振動の伝播が該薄肉部によって規制される。更に、この薄肉部の厚みを、平板状の部材中を伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みとすることによって、高調波の超音波振動の伝播も規制される。
【００１０】
さらにまた、電極とリード線との接続部が、凹部の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部の内部に位置しているため、電極を折り返し電極とする必要が無い。一方、電極が折り返し電極である場合は、折り返し部での超音波振動が発生しない。そのため、折り返し電極を使用する場合と比較して、超音波振動子の有効振動面積を大きくすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の超音波美容器は、前記凹部が、その先端が略半球面形状を有していることを特徴としている。上記の構成によれば、凹部は、その先端が略半球面形状を有しているため、前記薄肉部で厚みが一定の部分が存在せず、定在波を形成することがない。従って、この薄肉部によって全ての周波数の超音波振動の伝播が規制される。
【００１２】
請求項３に記載の超音波美容器は、前記凹部が、前記ホーンの材質と異なる音響インピーダンスを有する材質からなる媒体が充填されていることを特徴としている。上記の構成によれば、凹部は、ホーンの材質と異なる音響インピーダンスを有する材質からなる媒体が充填されているため、薄肉部において超音波振動子からの超音波振動の伝播が規制される。更に、超音波振動を伝播する可能性のある異物の凹部への侵入を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２を除き、図１６に示す従来の構成と同様である。図１６に示すように、超音波美容器は、超音波を発生させる超音波振動子１と、接合面２１が超音波振動子１に接合され、放射面２２を肌２０に接触させるホーン２とからなる振動部１０を備えたプローブ３と、超音波振動子１を駆動する駆動部４とを備えている。プローブ３の内部に駆動部４を配設する形態でもよい。超音波振動子１は、例えば圧電セラミックスからなり、ホーン２は、例えばアルミニウムからなる。なお、ここでは、ホーン２は、平板状の部材からなっている。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構造とホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。図１（ｂ）のホーン２内を伝播する超音波振動の振幅を矢印の大きさで表わし、超音波振動の伝播方向を矢印の向きで表わしている。ホーン２は、超音波振動子１からの超音波を肌に伝播する平板状の部材２３からなっており、超音波振動子１の外径の外側に配設されると共に外径方向成分を有する超音波の伝播を規制する規制部２４が設けられている。規制部２４は、超音波の伝播を規制する特性を有する材質（例えば、プラスチック）から構成されている。
【００１５】
図１（ｂ）中の矢印で示すように、超音波振動子１からの超音波振動は、ホーン２（平板状の部材２３）の接合面２１からホーン２（平板状の部材２３）の内部を伝播して、放射面２２から肌２０に放射される有効成分５１のみを有し、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分５２（寄生振動という）は、規制部２４によって伝播を規制される（超音波振動が減衰する）規制部２４の外側に伝播しない。すなわち、寄生振動が防止される。
【００１６】
図２は、図１７に示す従来の振動部１０のインピーダンス特性と、図１に示す本発明のホーン２を有する振動部１０のインピーダンス特性とを示す図である。横軸は、周波数であり、縦軸は、インピーダンスである。（ａ）は、従来の振動部１０のインピーダンス特性であり、（ｂ）は本発明の振動部１０のインピーダンス特性である。（ａ）に示す従来の振動部１０のインピーダンス特性は、上述のようにホーン２の内部に寄生振動が発生するため、インピーダンスが最小値となる共振点９１及びインピーダンスが最大値となる***振点９３に加えて、インピーダンスが極小値となるサブ共振点９２を有している。このサブ共振点９２を有するために、駆動部４が自励式発振回路からなる場合には、共振点９１に加えてこのサブ共振点９２で発振することがある。そのために、ホーン２から肌２０に伝播される超音波振動が安定しない場合がある。これに対して、（ｂ）に示す本発明の振動部１０のインピーダンス特性は、上述のようにホーン２の内部に寄生振動が発生しないため、インピーダンスが極小値となるサブ共振点９２を有していない。このサブ共振点９２を有していないために、駆動部４が自励式発振回路からなる場合にも、共振点９１で安定的に発振する。そのために、ホーン２から肌２０に伝播される超音波振動が不安定となることは無い。
【００１７】
このようにして、ホーン２に、超音波の伝播を規制する材質からなる規制部２４が超音波振動子１の外径の外側に配設されているため、寄生振動の発生が防止される。その結果、超音波の伝播効率が向上されると共に、駆動部４が自励式発振回路からなる場合にも、ホーン２から肌２０に伝播される超音波振動が不安定となることは無い。また、ホーン２が平板状の部材からなるため、製造が容易となる。
【００１８】
なお、本実施形態では、規制部２４が超音波振動子１の外側の全周に配設されている場合について説明したが、超音波振動子１の外周の一部に配設されている形態でもよい。また、本実施形態では、規制部２４の厚みが、ホーン２（平板状の部材２３）の厚みと略一致する場合について説明したが、一致しない形態でもよい。
【００１９】
本発明の第２実施形態に係る超音波美容器の構成は、第１実施形態の構成と同様である。図３は、本発明の第２実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構造とホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。なお（ｂ）の左側には、振動部１０中を伝播する超音波（定在波）の状態を、便宜上横波として図示している。超音波振動子１の厚みＴＨ１は、超音波振動子１の内部を伝播する超音波の半波長の略整数倍（ここでは１倍）に設定されており、且つ、ホーン２（平板状の部材２３）の厚みＴＨ２は、ホーン２（平板状の部材２３）の内部を伝播する超音波の半波長の略整数倍（ここでは２倍）に設定されている。
【００２０】
超音波振動子１の厚みＴＨ１が、超音波振動子１の内部を伝播する超音波の半波長の略整数倍（ここでは１倍）であるため、超音波振動子１の内部に超音波の定在波が形成され、ホーン２の厚みＴＨ２が、ホーン２（平板状の部材２３）の内部を伝播する超音波の半波長の略整数倍（ここでは２倍）であるため、ホーン２（平板状の部材２３）の内部に超音波の定在波が形成される。従って、超音波の伝播効率が向上する。
【００２１】
本発明の第３実施形態に係る超音波美容器の構成は、第１実施形態の構成と同様である。ただし、駆動手段４の駆動周波数は、超音波振動子１とホーン２とを厚み方向に縦振動させる周波数であるものとする。図４は、本発明の第３実施形態に係る超音波美容器の振動部１０の機械的振動の説明図である。（ａ）は、振動の方向の説明図であり、（ｂ）は、振動部が機械的に厚み方向に縮んだ状態の概念図であり、（ｃ）は、振動部が機械的に厚み方向に伸びた状態の概念図である。駆動手段４の駆動周波数が、超音波振動子１とホーン２とを厚み方向に縦振動させる周波数であるため、（ａ）に示すように、超音波振動子１とホーン２とは縦振動（厚み方向の振動）をする。つまり、（ｂ）に示すような、超音波振動子１とホーン２とが厚み方向に縮んだ状態と、（ｃ）に示すような、超音波振動子１とホーン２とが厚み方向に伸びた状態とを周期的に繰り返す。
【００２２】
このようにして、超音波振動子１とホーン２とが縦振動（厚み方向の振動）をするため、振動子１からホーン２への超音波の伝播効率が向上する。
【００２３】
本発明の第４実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２の形状を除き、第３実施形態と同様である。図５は、本発明の第４実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構成図である。のホーン２は、超音波を肌２０に伝播する略円筒形の平板状の部材２３と、平板状の部材２３の周縁に環状の直立壁２９とから構成され、いわゆるキャップ状の形状をしている。
【００２４】
直立壁２９を有するため、ホーン２を肌２０に押圧するために利用者によって把持されるハウジング３１（図１６参照）に、この立直壁２９を用いて、ホーン２の平板状の部材２３の超音波振動を抑制することなくホーン２を固定することができる。
【００２５】
本発明の第５実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２を除き、第４実施形態と同様である。図６は、本発明の第５実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構造とホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。図６（ｂ）のホーン２内を伝播する超音波振動の振幅を矢印の大きさで表わし、超音波振動の伝播方向を矢印の向きで表わしている。ホーン２は、超音波振動子１からの超音波を肌に伝播する平板状の部材２３からなり、平板状の部材２３には、超音波振動子１の外径の外側の少なくとも１箇所に凹部２５（規制部に相当する）が穿設されている。この凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）の厚みが薄いため、共振周波数が高く、超音波振動子１からの超音波振動の伝播が規制される。更に、この凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）の厚みＴＨ３を、平板状の部材２３中を伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みとすることによって、高調波の超音波振動の伝播も規制される。
【００２６】
従って、図６（ｂ）中の矢印で示すように、超音波振動子１からの超音波振動は、平板状の部材２３の接合面２１からホーン２の平板状の部材２３を伝播して、放射面２２から肌２０に放射される有効成分５１のみを有し、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分（寄生振動という）は、凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）によって伝播を規制される（超音波振動が減衰する）ため伝播しない。すなわち、寄生振動が防止される。
【００２７】
なお、超音波振動子１からの超音波振動の内、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分（寄生振動という）が、凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）によって伝播が規制されるのと同様にして、凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）より径方向に外側のホーン２（平板状の部材２３）に外部から振動が付与された場合には、超音波振動子１にこの振動が伝播することはない。従って、この外部からの振動が超音波振動子１に伝播して、超音波振動子１に電圧が発生し駆動回路４（図１６参照）等に損傷を与えることを防止することができる。
【００２８】
本発明の第６実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２（平板状の部材２３）の凹部２５の形状を除き、第５実施形態と同様である。図７は、本発明の第６実施形態に係るホーン２の凹部２５の断面図である。（ａ）は、凹部２５の先端（下端）２５１が略半球面形状を有している場合である。この場合には、凹部２５の位置における平板状の部材２３（薄肉部に相当する）の厚みが一定の部分が存在しないため、定在波を形成することがない。従って、凹部２５の位置における平板状の部材２３（薄厚部に相当する）によって全ての周波数の超音波振動の伝播が規制される。また、凹部２５が平板状の部材２３の複数箇所に穿設されている場合には、（ａ）の下図に示すように、凹部２５の深さが場所によって異なる形態（薄肉部の厚みが場所によって異なる形態）でもよい。
【００２９】
（ｂ）は、凹部２５の先端（下端）２５１が略半球面形状を有すると共に他方の先端（上端）２５２が先拡がり形状である場合である。（ｃ）は、凹部２５にホーン２（平板状の部材２３）の材質（ここでは、アルミニウム）と異なる音響インピーダンスを有する材質（例えば、シリコーンゴム）からなる媒体２５３が充填されている場合である。この場合には、超音波振動を伝播する可能性のある異物の凹部２５への侵入を防止することができる。
【００３０】
本発明の第７実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２を除き、第４実施形態と同様である。図８は、本発明の第７実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構造とホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。図８（ｂ）のホーン２内を伝播する超音波振動の振幅を矢印の大きさで表わし、超音波振動の伝播方向を矢印の向きで表わしている。ホーン２は、超音波振動子１からの超音波を肌に伝播する平板状の部材２３からなり、平板状の部材２３には、超音波振動子１の外径の外側の少なくとも１箇所に凸部２６（規制部に相当する）が形成されている。この凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部に相当する）の厚みが厚いため、共振周波数が低く、超音波振動子１からの超音波振動の伝播が規制される。更に、この凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部）の厚みＴＨ４を、平板状の部材２３中を伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みとすることによって、高調波の超音波振動の伝播も規制される。
【００３１】
従って、図８（ｂ）中の矢印で示すように、超音波振動子１からの超音波振動は、平板状の部材２３の接合面２１からホーン２の平板状の部材２３を伝播して、放射面２２から肌２０に放射される有効成分５１のみを有し、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分（寄生振動という）は、凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部）によって伝播を規制される（超音波振動が減衰する）ため伝播しない。すなわち、寄生振動が防止される。
【００３２】
なお、超音波振動子１からの超音波振動の内、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分（寄生振動という）が、凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部）よって伝播が規制されるのと同様にして、凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部）より径方向に外側のホーン２（平板状の部材２３）に外部から振動が付与された場合には、超音波振動子１にこの振動が伝播することはない。従って、この外部から振動が超音波振動子１に伝播して、超音波振動子１に電圧が発生し駆動回路４（図１６参照）等に損傷を与えることを防止することができる。
【００３３】
本発明の第８実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２（平板状の部材２３）の凸部２６の形状を除き、第７実施形態と同様である。図９は、本発明の第８実施形態に係るホーン２の凸部２６の断面図である。（ａ）は、凸部２６の先端（上端）２６１が略半球面形状を有している場合である。この場合には、凸部２６の位置における平板状の部材２３（肉厚部）の厚みが一定の部分が存在しないため、定在波を形成することがない。従って、凸部２６の位置における平板状の部材２３によって全ての周波数の超音波振動の伝播が規制される。また、凸部２６が平板状の部材２３の複数箇所に設けられている場合には、（ａ）の下図に示すように、凸部２６の高さ（肉厚部の厚み）が場所によって異なる形態でもよい。
【００３４】
（ｂ）は、凸部２６の先端（上端）２６１が略半球面形状を有すると共に他方の先端（下端）２６２が先拡がり形状である場合である。（ｃ）は、凸部２６がホーン２の立直壁２９と一体化して形成されている場合である。この場合には、凸部２６が、立直壁２９と一体化して形成されているため、凸部２６と立直壁２９とを有するホーン２の製作が容易となる。
【００３５】
本発明の第９実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極形状を除き、第７実施形態と同様である。ただし、第９実施形態においては、超音波振動子１の振動中心とホーン２の中心とが一致するように、超音波振動子１とホーン２とが接合されている。図１０は、本発明の第９実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、超音波振動子１とホーン２との接合位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００３６】
超音波振動子１の電極は、折り返し電極である下側電極１１１と平板状の電極である上側電極１１２とから構成されている。下側電極１１１の折り返し部においては、超音波振動子１は振動しないため、超音波振動子１の振動中心１ＳＣは、超音波振動子の中心１Ｃからは偏芯している。また、超音波振動子１の振動中心１ＳＣとホーン２の中心２Ｃとが一致しているためホーン２の中心２Ｃが振幅最大の位置となる。一方、超音波美容器を使用する際には、ホーン２の中心２Ｃが肌２０（図１６参照）に接触するようにして使用する。従って、超音波美容器を使用する際に、肌２０に接触するホーン２の中心２Ｃが振幅最大の位置となるため、肌２０に効率的に超音波刺激を付与することができる。
【００３７】
本発明の第１０実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極形状を除き、第７実施形態と同様である。ただし、第１０実施形態においても、超音波振動子１の中心とホーン２の中心とが一致するように、超音波振動子１とホーン２とが接合されている。図１１は、本発明の第１０実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、超音波振動子１とホーン２との接合位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００３８】
超音波振動子１の厚み方向の対向面に形成された電極は、平板状の電極である上側電極１１４と上側電極１１４の電極形成面の外周を経由した折り返し部を有する折り返し電極である下側電極１１３とから構成されている。下側電極１１３の折り返し部においては、超音波振動子１は振動しないが、下側電極１１３は超音波振動子１の中心軸について対称な形状であるため、超音波振動子１の振動中心１ＳＣは、超音波振動子１の中心１Ｃと一致している。また、超音波振動子１の中心１Ｃとホーン２の中心２Ｃとが一致しているため、ホーン２の中心２Ｃが振幅最大の位置となる。一方、超音波美容器を使用する際には、ホーン２の中心２Ｃが肌２０（図１６参照）に接触するようにして使用する。従って、超音波美容器を使用する際に、肌２０に接触するホーン２の中心２Ｃが振幅最大の位置となるため、肌２０に効率的に超音波刺激を付与することができる。
【００３９】
本発明の第１１実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極の形状を除き、第７実施形態と同様である。図１２は、本発明の第１１実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００４０】
超音波振動子１の厚み方向の対向面に形成された電極は、平板状の電極である上側電極１１６と上側電極１１６の電極形成面の外周を経由した折り返し部を有する折り返し電極である下側電極１１５とから構成されている。リード線３２は、接続部３２１において下側電極１１５と接続され、接続部３２２において上側電極１１６と接続されている。電極１１５、１１６とリード線３２との接続部３２１、３２２が超音波振動子１の外周部近傍にあるため、この接続部３２１、３２２の位置での超音波振動の振幅が小さい。そのため、この接続部３２１、３２２が外れる等の損傷を防止できる。
【００４１】
本発明の第１２実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極の形状を除き、第５実施形態と同様である。図１３は、本発明の第１２実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００４２】
超音波振動子１の厚み方向の対向面に形成された電極は、平板状の２つの電極である下側電極１１７と上側電極１１８とから構成されている。リード線３２は、接続部３２３において下側電極１１７と接続され、接続部３２４において上側電極１１６と接続されている。接続部３２３は、ホーン２（平板状の部材２３）に形成された凹部２５の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部２５１の内部に設けられているため、下側電極１１７を折り返し電極とする必要がない。一方、電極が折り返し電極である場合（図１０〜１２参照）は、折り返し部での超音波振動が発生しない。そのため、本実施形態のように平板状の電極（下側電極１１７と上側電極１１８）を使用する場合には、折り返し電極を使用する場合と比較して、超音波振動子の有効振動面積を大きくすることができる。そのため、超音波の振動効率が向上される。
【００４３】
本発明の第１３実施形態に係る超音波美容器の構成は、振動部１０に後述する支持部材が設けられている点を除き、第９実施形態と同様である。図１４は、本発明の第１３実施形態に係る超音波美容器の振動部１０の構成を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００４４】
振動部１０は、超音波を発生させる超音波振動子１と、放射面２２を肌２０（図１６参照）に接触させると共に接合面２１が超音波振動子１に接合されたホーン２と、超音波振動子１の接合面２１と反対側の面に接合され超音波振動子１を固定支持する支持部材６とから構成されている。超音波振動子１の支持部材６側の振動は、支持部材６によって抑制される。そのため、超音波振動子１の振動がホーン２側に集中して伝播され、振動効率が向上される。
【００４５】
本発明の第１４実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極形状を除き、第１２実施形態と同様である。図１５は、本発明の第１４実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００４６】
超音波振動子１の厚み方向の対向面に配設された電極は、平板状の電極である下側電極１２３と下側電極１２３の形成面の外周を経由した折り返し部を有する折り返し電極である上側電極１２４とから構成されている。リード線３２は、接続部３２５において下側電極１２３と接続され、接続部３２６において上側電極１２４と接続されている。接続部３２５、３２６は、ホーン２（平板状の部材２３）に形成された凹部２５の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部２５２の内部に設けられているため、超音波振動子１の上面（接合面１と反対側の面）に接続部を設ける必要がなく、超音波振動子１の上面の接続部による機器配置の制約が解除される。そこで、振動部１０の厚みを薄くすることができ、超音波美容器の小型化が可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、超音波振動子の外径の外側に配設された規制部によって、外径方向成分を有する超音波の伝播が規制されるため、ホーンの構造を厳格に制約することなく規制部によって寄生振動を防止することができる。
【００４８】
また、前記規制部が、前記ホーンの少なくとも１箇所に凹部が穿設された薄肉部であるので、該薄肉部の共振周波数が高く、超音波振動子からの超音波振動の伝播が該薄肉部によって規制され、更にこの薄肉部の厚みを、平板状の部材中を伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みとすることによって、高調波の超音波振動の伝播も規制できる。
【００４９】
さらにまた、電極とリード線との接続部が、凹部の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部の内部に位置しているため、電極を折り返し電極とする必要が無い。一方、電極が折り返し電極である場合は、折り返し部での超音波振動が発生しない。そのため、折り返し電極を使用する場合と比較して、超音波振動子の有効振動面積を大きくすることができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明によれば、前記凹部または凸部は、その先端が略半球面形状を有しているため、前記薄肉部または肉厚部では厚みが一定の部分が存在せず、定在波を形成することがない。従って、この薄肉部または肉厚部によって全ての周波数の超音波振動の伝播を規制できる。
【００５１】
請求項３に記載の発明によれば、前記凹部は、ホーンの材質と異なる音響インピーダンスを有する材質からなる媒体が充填されているため、薄肉部において超音波振動子からの超音波振動の伝播を規制できる。更に、超音波振動を伝播する可能性のある異物の凹部への侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎となる構成に係る超音波美容器のホーンの構造とホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。
【図２】従来の振動部のインピーダンス特性と、本発明の基礎となる構成のホーンを有する振動部のインピーダンス特性とを示す図である。
【図３】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器のホーンの構造とホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。
【図４】本発明のさらに他の基礎となる構成に係る超音波美容器の振動部の機械的振動の説明図である。
【図５】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器のホーンの構成図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る超音波美容器のホーンの構造とホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るホーンの凹部の断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る超音波美容器のホーンの構造とホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るホーンの凸部の断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、超音波振動子とホーンとの接合位置を示す概念図である。
【図１１】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、超音波振動子とホーンとの接合位置を示す概念図である。
【図１２】本発明のさらに他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。
【図１３】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。
【図１４】本発明のさらに他の基礎となる構成に係る超音波美容器の振動部の構成を示す概念図である。
【図１５】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。
【図１６】従来の超音波美容器の構成図である。
【図１７】従来の超音波美容器のホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向と振幅とを示す概念図である。
【符号の説明】
１ 超音波振動子
１０ 振動部
２ ホーン
２１ 接合面
２２ 放射面
２３ 平板状の部材
２４ 規制部
２５ 凹部
２６ 凸部
３ プローブ
４ 駆動部（駆動手段）
５１ 有効成分
５２ 無効成分
【発明の属する技術分野】
本発明は、超音波振動子が取り付けられてなる振動部を顔等の肌に接触させることにより肌に超音波刺激を付与するようにした超音波美容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プローブの先端部に配設されたホーンに超音波振動子が接合されてなる振動部を、顔等の肌に接触させることにより肌に超音波振動（超音波刺激）を付与するようにした超音波美容器が用いられている。図１６は、従来の超音波美容器の構成図である。（ａ）は、全体構成図であり、（ｂ）は、後述のプローブ３の拡大構成図であり、（ｃ）は、後述の振動部１０の拡大構成図である。超音波美容器は、超音波を発生させる超音波振動子１と、放射面２２を肌に接触させると共に接合面２１で超音波振動子１に接合されたホーン２とからなる振動部１０と振動部１０を固定すると共に利用者によって把持されるハウジング３１とを備えたプローブ３と、超音波振動子１をリード線３２及び電極１１を介して駆動する駆動部４とを備えている。ホーン２の放射面２２から放射される超音波が、超音波伝達用媒体１５を介して肌２０に伝播することによって、肌２０に超音波振動（超音波刺激）が付与される。
【０００３】
超音波振動子１は、圧電セラミックス等からなり、ホーン２は、アルミニウム等からなる。ホーン２は、アルミニウム等の金属の棒材の切削加工またはアルミニウム等の金属の板材の絞り加工によって、超音波を肌２０に伝播する略円筒形の平板状の部材２３と、平板状の部材２３の周縁に環状の直立壁２９とから構成されるいわゆるキャップ状の形状に加工され、外側面にクロムメッキが施されて製作されている。また、ホーン２の平板状の部材２３の厚みＴＨ２は、超音波振動子１の超音波振動を効率的に伝播させるために、平板状の部材２３中を伝播する超音波の半波長の整数倍に設定されている。（ｃ）の左側には、縦波である超音波を、便宜上横波として図示しており、ここでは、ホーン２の平板状の部材２３の厚みＴＨ２が平板状の部材２３中を伝播する超音波の半波長の２倍である場合を示している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
図１７は、図１６に示すように構成された超音波美容器のホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向と振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。図１７（ｂ）のホーン２内を伝播する超音波振動の振幅を矢印の大きさで表わし、超音波振動の伝播方向を矢印の向きで表わしている。超音波振動子１からホーン２の接合面２１に付与された超音波振動は、ホーン２の放射面２２に向かって図中の真下方向に伝播する有効成分５１と、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分５２（寄生振動という）とを有している。有効成分５１は、ホーン２の放射面２２から放射され、肌２０に伝播することによって、肌２０に超音波振動（超音波刺激）が付与される。一方、無効成分５２の大半は、放射面２２から放射されることはなく、肌２０に伝播しない。従って、この無効成分５２（寄生振動）を有することが、超音波の伝播効率の低下要因となっていた。
【０００５】
この無効成分５２（寄生振動）は、ホーン２の構造（特に、直立壁２９の厚み及び平板状の部材２３と直立壁２９との接合部の形状）を厳格に制約すること、すなわち緻密な構造設計を行うと共に加工精度を向上することによって、低減することが可能である。しかし、ホーン２の緻密な構造設計を行うと共に加工精度を向上するためには、ホーン２を製造する際の加工時間及び加工コスト等が増大するという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたもので、ホーンの構造を厳格に制約することなく寄生振動を抑制することの可能な超音波美容器を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の超音波美容器は、肌に超音波刺激を付与する超音波美容器であって、超音波を発生させる所定の厚みを有する超音波振動子と、接合面で前記超音波振動子に接合され、放射面から超音波を肌に付与するホーンとからなる振動部を備えたプローブと、前記超音波振動子を駆動する駆動手段とを備え、前記ホーンは、前記超音波振動子の外径の外側に配設されると共に外径方向成分を有する超音波の伝播を規制する規制部を備え、前記規制部は、少なくとも１箇所に、伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みの凹部が穿設された薄肉部からなり、前記超音波振動子は、厚み方向の対向面に前記駆動手段からの駆動電力をリード線を介して当該超音波振動子に供給するための電極を備え、前記電極と前記リード線との接続部が、前記凹部の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部の内部に位置していることを特徴としている。
【０００８】
上記の構成によれば、超音波振動子の外径の外側に配設された規制部によって、外径方向成分を有する超音波の伝播が規制されるため、ホーンの構造を厳格に制約することなく規制部によって寄生振動が抑制される。
【０００９】
また、前記規制部が、前記ホーンの少なくとも１箇所に凹部が穿設された薄肉部であるので、該薄肉部の共振周波数が高く、超音波振動子からの超音波振動の伝播が該薄肉部によって規制される。更に、この薄肉部の厚みを、平板状の部材中を伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みとすることによって、高調波の超音波振動の伝播も規制される。
【００１０】
さらにまた、電極とリード線との接続部が、凹部の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部の内部に位置しているため、電極を折り返し電極とする必要が無い。一方、電極が折り返し電極である場合は、折り返し部での超音波振動が発生しない。そのため、折り返し電極を使用する場合と比較して、超音波振動子の有効振動面積を大きくすることができる。
【００１１】
請求項２に記載の超音波美容器は、前記凹部が、その先端が略半球面形状を有していることを特徴としている。上記の構成によれば、凹部は、その先端が略半球面形状を有しているため、前記薄肉部で厚みが一定の部分が存在せず、定在波を形成することがない。従って、この薄肉部によって全ての周波数の超音波振動の伝播が規制される。
【００１２】
請求項３に記載の超音波美容器は、前記凹部が、前記ホーンの材質と異なる音響インピーダンスを有する材質からなる媒体が充填されていることを特徴としている。上記の構成によれば、凹部は、ホーンの材質と異なる音響インピーダンスを有する材質からなる媒体が充填されているため、薄肉部において超音波振動子からの超音波振動の伝播が規制される。更に、超音波振動を伝播する可能性のある異物の凹部への侵入を防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の第１実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２を除き、図１６に示す従来の構成と同様である。図１６に示すように、超音波美容器は、超音波を発生させる超音波振動子１と、接合面２１が超音波振動子１に接合され、放射面２２を肌２０に接触させるホーン２とからなる振動部１０を備えたプローブ３と、超音波振動子１を駆動する駆動部４とを備えている。プローブ３の内部に駆動部４を配設する形態でもよい。超音波振動子１は、例えば圧電セラミックスからなり、ホーン２は、例えばアルミニウムからなる。なお、ここでは、ホーン２は、平板状の部材からなっている。
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構造とホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。図１（ｂ）のホーン２内を伝播する超音波振動の振幅を矢印の大きさで表わし、超音波振動の伝播方向を矢印の向きで表わしている。ホーン２は、超音波振動子１からの超音波を肌に伝播する平板状の部材２３からなっており、超音波振動子１の外径の外側に配設されると共に外径方向成分を有する超音波の伝播を規制する規制部２４が設けられている。規制部２４は、超音波の伝播を規制する特性を有する材質（例えば、プラスチック）から構成されている。
【００１５】
図１（ｂ）中の矢印で示すように、超音波振動子１からの超音波振動は、ホーン２（平板状の部材２３）の接合面２１からホーン２（平板状の部材２３）の内部を伝播して、放射面２２から肌２０に放射される有効成分５１のみを有し、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分５２（寄生振動という）は、規制部２４によって伝播を規制される（超音波振動が減衰する）規制部２４の外側に伝播しない。すなわち、寄生振動が防止される。
【００１６】
図２は、図１７に示す従来の振動部１０のインピーダンス特性と、図１に示す本発明のホーン２を有する振動部１０のインピーダンス特性とを示す図である。横軸は、周波数であり、縦軸は、インピーダンスである。（ａ）は、従来の振動部１０のインピーダンス特性であり、（ｂ）は本発明の振動部１０のインピーダンス特性である。（ａ）に示す従来の振動部１０のインピーダンス特性は、上述のようにホーン２の内部に寄生振動が発生するため、インピーダンスが最小値となる共振点９１及びインピーダンスが最大値となる***振点９３に加えて、インピーダンスが極小値となるサブ共振点９２を有している。このサブ共振点９２を有するために、駆動部４が自励式発振回路からなる場合には、共振点９１に加えてこのサブ共振点９２で発振することがある。そのために、ホーン２から肌２０に伝播される超音波振動が安定しない場合がある。これに対して、（ｂ）に示す本発明の振動部１０のインピーダンス特性は、上述のようにホーン２の内部に寄生振動が発生しないため、インピーダンスが極小値となるサブ共振点９２を有していない。このサブ共振点９２を有していないために、駆動部４が自励式発振回路からなる場合にも、共振点９１で安定的に発振する。そのために、ホーン２から肌２０に伝播される超音波振動が不安定となることは無い。
【００１７】
このようにして、ホーン２に、超音波の伝播を規制する材質からなる規制部２４が超音波振動子１の外径の外側に配設されているため、寄生振動の発生が防止される。その結果、超音波の伝播効率が向上されると共に、駆動部４が自励式発振回路からなる場合にも、ホーン２から肌２０に伝播される超音波振動が不安定となることは無い。また、ホーン２が平板状の部材からなるため、製造が容易となる。
【００１８】
なお、本実施形態では、規制部２４が超音波振動子１の外側の全周に配設されている場合について説明したが、超音波振動子１の外周の一部に配設されている形態でもよい。また、本実施形態では、規制部２４の厚みが、ホーン２（平板状の部材２３）の厚みと略一致する場合について説明したが、一致しない形態でもよい。
【００１９】
本発明の第２実施形態に係る超音波美容器の構成は、第１実施形態の構成と同様である。図３は、本発明の第２実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構造とホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。なお（ｂ）の左側には、振動部１０中を伝播する超音波（定在波）の状態を、便宜上横波として図示している。超音波振動子１の厚みＴＨ１は、超音波振動子１の内部を伝播する超音波の半波長の略整数倍（ここでは１倍）に設定されており、且つ、ホーン２（平板状の部材２３）の厚みＴＨ２は、ホーン２（平板状の部材２３）の内部を伝播する超音波の半波長の略整数倍（ここでは２倍）に設定されている。
【００２０】
超音波振動子１の厚みＴＨ１が、超音波振動子１の内部を伝播する超音波の半波長の略整数倍（ここでは１倍）であるため、超音波振動子１の内部に超音波の定在波が形成され、ホーン２の厚みＴＨ２が、ホーン２（平板状の部材２３）の内部を伝播する超音波の半波長の略整数倍（ここでは２倍）であるため、ホーン２（平板状の部材２３）の内部に超音波の定在波が形成される。従って、超音波の伝播効率が向上する。
【００２１】
本発明の第３実施形態に係る超音波美容器の構成は、第１実施形態の構成と同様である。ただし、駆動手段４の駆動周波数は、超音波振動子１とホーン２とを厚み方向に縦振動させる周波数であるものとする。図４は、本発明の第３実施形態に係る超音波美容器の振動部１０の機械的振動の説明図である。（ａ）は、振動の方向の説明図であり、（ｂ）は、振動部が機械的に厚み方向に縮んだ状態の概念図であり、（ｃ）は、振動部が機械的に厚み方向に伸びた状態の概念図である。駆動手段４の駆動周波数が、超音波振動子１とホーン２とを厚み方向に縦振動させる周波数であるため、（ａ）に示すように、超音波振動子１とホーン２とは縦振動（厚み方向の振動）をする。つまり、（ｂ）に示すような、超音波振動子１とホーン２とが厚み方向に縮んだ状態と、（ｃ）に示すような、超音波振動子１とホーン２とが厚み方向に伸びた状態とを周期的に繰り返す。
【００２２】
このようにして、超音波振動子１とホーン２とが縦振動（厚み方向の振動）をするため、振動子１からホーン２への超音波の伝播効率が向上する。
【００２３】
本発明の第４実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２の形状を除き、第３実施形態と同様である。図５は、本発明の第４実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構成図である。のホーン２は、超音波を肌２０に伝播する略円筒形の平板状の部材２３と、平板状の部材２３の周縁に環状の直立壁２９とから構成され、いわゆるキャップ状の形状をしている。
【００２４】
直立壁２９を有するため、ホーン２を肌２０に押圧するために利用者によって把持されるハウジング３１（図１６参照）に、この立直壁２９を用いて、ホーン２の平板状の部材２３の超音波振動を抑制することなくホーン２を固定することができる。
【００２５】
本発明の第５実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２を除き、第４実施形態と同様である。図６は、本発明の第５実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構造とホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。図６（ｂ）のホーン２内を伝播する超音波振動の振幅を矢印の大きさで表わし、超音波振動の伝播方向を矢印の向きで表わしている。ホーン２は、超音波振動子１からの超音波を肌に伝播する平板状の部材２３からなり、平板状の部材２３には、超音波振動子１の外径の外側の少なくとも１箇所に凹部２５（規制部に相当する）が穿設されている。この凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）の厚みが薄いため、共振周波数が高く、超音波振動子１からの超音波振動の伝播が規制される。更に、この凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）の厚みＴＨ３を、平板状の部材２３中を伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みとすることによって、高調波の超音波振動の伝播も規制される。
【００２６】
従って、図６（ｂ）中の矢印で示すように、超音波振動子１からの超音波振動は、平板状の部材２３の接合面２１からホーン２の平板状の部材２３を伝播して、放射面２２から肌２０に放射される有効成分５１のみを有し、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分（寄生振動という）は、凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）によって伝播を規制される（超音波振動が減衰する）ため伝播しない。すなわち、寄生振動が防止される。
【００２７】
なお、超音波振動子１からの超音波振動の内、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分（寄生振動という）が、凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）によって伝播が規制されるのと同様にして、凹部２５の位置の平板状の部材２３（薄肉部に相当する）より径方向に外側のホーン２（平板状の部材２３）に外部から振動が付与された場合には、超音波振動子１にこの振動が伝播することはない。従って、この外部からの振動が超音波振動子１に伝播して、超音波振動子１に電圧が発生し駆動回路４（図１６参照）等に損傷を与えることを防止することができる。
【００２８】
本発明の第６実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２（平板状の部材２３）の凹部２５の形状を除き、第５実施形態と同様である。図７は、本発明の第６実施形態に係るホーン２の凹部２５の断面図である。（ａ）は、凹部２５の先端（下端）２５１が略半球面形状を有している場合である。この場合には、凹部２５の位置における平板状の部材２３（薄肉部に相当する）の厚みが一定の部分が存在しないため、定在波を形成することがない。従って、凹部２５の位置における平板状の部材２３（薄厚部に相当する）によって全ての周波数の超音波振動の伝播が規制される。また、凹部２５が平板状の部材２３の複数箇所に穿設されている場合には、（ａ）の下図に示すように、凹部２５の深さが場所によって異なる形態（薄肉部の厚みが場所によって異なる形態）でもよい。
【００２９】
（ｂ）は、凹部２５の先端（下端）２５１が略半球面形状を有すると共に他方の先端（上端）２５２が先拡がり形状である場合である。（ｃ）は、凹部２５にホーン２（平板状の部材２３）の材質（ここでは、アルミニウム）と異なる音響インピーダンスを有する材質（例えば、シリコーンゴム）からなる媒体２５３が充填されている場合である。この場合には、超音波振動を伝播する可能性のある異物の凹部２５への侵入を防止することができる。
【００３０】
本発明の第７実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２を除き、第４実施形態と同様である。図８は、本発明の第７実施形態に係る超音波美容器のホーン２の構造とホーン２の内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。図８（ｂ）のホーン２内を伝播する超音波振動の振幅を矢印の大きさで表わし、超音波振動の伝播方向を矢印の向きで表わしている。ホーン２は、超音波振動子１からの超音波を肌に伝播する平板状の部材２３からなり、平板状の部材２３には、超音波振動子１の外径の外側の少なくとも１箇所に凸部２６（規制部に相当する）が形成されている。この凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部に相当する）の厚みが厚いため、共振周波数が低く、超音波振動子１からの超音波振動の伝播が規制される。更に、この凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部）の厚みＴＨ４を、平板状の部材２３中を伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みとすることによって、高調波の超音波振動の伝播も規制される。
【００３１】
従って、図８（ｂ）中の矢印で示すように、超音波振動子１からの超音波振動は、平板状の部材２３の接合面２１からホーン２の平板状の部材２３を伝播して、放射面２２から肌２０に放射される有効成分５１のみを有し、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分（寄生振動という）は、凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部）によって伝播を規制される（超音波振動が減衰する）ため伝播しない。すなわち、寄生振動が防止される。
【００３２】
なお、超音波振動子１からの超音波振動の内、伝播方向を表わすベクトルが超音波振動子１の外径方向の成分を有する無効成分（寄生振動という）が、凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部）よって伝播が規制されるのと同様にして、凸部２６の位置の平板状の部材２３（肉厚部）より径方向に外側のホーン２（平板状の部材２３）に外部から振動が付与された場合には、超音波振動子１にこの振動が伝播することはない。従って、この外部から振動が超音波振動子１に伝播して、超音波振動子１に電圧が発生し駆動回路４（図１６参照）等に損傷を与えることを防止することができる。
【００３３】
本発明の第８実施形態に係る超音波美容器の構成は、ホーン２（平板状の部材２３）の凸部２６の形状を除き、第７実施形態と同様である。図９は、本発明の第８実施形態に係るホーン２の凸部２６の断面図である。（ａ）は、凸部２６の先端（上端）２６１が略半球面形状を有している場合である。この場合には、凸部２６の位置における平板状の部材２３（肉厚部）の厚みが一定の部分が存在しないため、定在波を形成することがない。従って、凸部２６の位置における平板状の部材２３によって全ての周波数の超音波振動の伝播が規制される。また、凸部２６が平板状の部材２３の複数箇所に設けられている場合には、（ａ）の下図に示すように、凸部２６の高さ（肉厚部の厚み）が場所によって異なる形態でもよい。
【００３４】
（ｂ）は、凸部２６の先端（上端）２６１が略半球面形状を有すると共に他方の先端（下端）２６２が先拡がり形状である場合である。（ｃ）は、凸部２６がホーン２の立直壁２９と一体化して形成されている場合である。この場合には、凸部２６が、立直壁２９と一体化して形成されているため、凸部２６と立直壁２９とを有するホーン２の製作が容易となる。
【００３５】
本発明の第９実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極形状を除き、第７実施形態と同様である。ただし、第９実施形態においては、超音波振動子１の振動中心とホーン２の中心とが一致するように、超音波振動子１とホーン２とが接合されている。図１０は、本発明の第９実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、超音波振動子１とホーン２との接合位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００３６】
超音波振動子１の電極は、折り返し電極である下側電極１１１と平板状の電極である上側電極１１２とから構成されている。下側電極１１１の折り返し部においては、超音波振動子１は振動しないため、超音波振動子１の振動中心１ＳＣは、超音波振動子の中心１Ｃからは偏芯している。また、超音波振動子１の振動中心１ＳＣとホーン２の中心２Ｃとが一致しているためホーン２の中心２Ｃが振幅最大の位置となる。一方、超音波美容器を使用する際には、ホーン２の中心２Ｃが肌２０（図１６参照）に接触するようにして使用する。従って、超音波美容器を使用する際に、肌２０に接触するホーン２の中心２Ｃが振幅最大の位置となるため、肌２０に効率的に超音波刺激を付与することができる。
【００３７】
本発明の第１０実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極形状を除き、第７実施形態と同様である。ただし、第１０実施形態においても、超音波振動子１の中心とホーン２の中心とが一致するように、超音波振動子１とホーン２とが接合されている。図１１は、本発明の第１０実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、超音波振動子１とホーン２との接合位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００３８】
超音波振動子１の厚み方向の対向面に形成された電極は、平板状の電極である上側電極１１４と上側電極１１４の電極形成面の外周を経由した折り返し部を有する折り返し電極である下側電極１１３とから構成されている。下側電極１１３の折り返し部においては、超音波振動子１は振動しないが、下側電極１１３は超音波振動子１の中心軸について対称な形状であるため、超音波振動子１の振動中心１ＳＣは、超音波振動子１の中心１Ｃと一致している。また、超音波振動子１の中心１Ｃとホーン２の中心２Ｃとが一致しているため、ホーン２の中心２Ｃが振幅最大の位置となる。一方、超音波美容器を使用する際には、ホーン２の中心２Ｃが肌２０（図１６参照）に接触するようにして使用する。従って、超音波美容器を使用する際に、肌２０に接触するホーン２の中心２Ｃが振幅最大の位置となるため、肌２０に効率的に超音波刺激を付与することができる。
【００３９】
本発明の第１１実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極の形状を除き、第７実施形態と同様である。図１２は、本発明の第１１実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００４０】
超音波振動子１の厚み方向の対向面に形成された電極は、平板状の電極である上側電極１１６と上側電極１１６の電極形成面の外周を経由した折り返し部を有する折り返し電極である下側電極１１５とから構成されている。リード線３２は、接続部３２１において下側電極１１５と接続され、接続部３２２において上側電極１１６と接続されている。電極１１５、１１６とリード線３２との接続部３２１、３２２が超音波振動子１の外周部近傍にあるため、この接続部３２１、３２２の位置での超音波振動の振幅が小さい。そのため、この接続部３２１、３２２が外れる等の損傷を防止できる。
【００４１】
本発明の第１２実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極の形状を除き、第５実施形態と同様である。図１３は、本発明の第１２実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００４２】
超音波振動子１の厚み方向の対向面に形成された電極は、平板状の２つの電極である下側電極１１７と上側電極１１８とから構成されている。リード線３２は、接続部３２３において下側電極１１７と接続され、接続部３２４において上側電極１１６と接続されている。接続部３２３は、ホーン２（平板状の部材２３）に形成された凹部２５の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部２５１の内部に設けられているため、下側電極１１７を折り返し電極とする必要がない。一方、電極が折り返し電極である場合（図１０〜１２参照）は、折り返し部での超音波振動が発生しない。そのため、本実施形態のように平板状の電極（下側電極１１７と上側電極１１８）を使用する場合には、折り返し電極を使用する場合と比較して、超音波振動子の有効振動面積を大きくすることができる。そのため、超音波の振動効率が向上される。
【００４３】
本発明の第１３実施形態に係る超音波美容器の構成は、振動部１０に後述する支持部材が設けられている点を除き、第９実施形態と同様である。図１４は、本発明の第１３実施形態に係る超音波美容器の振動部１０の構成を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００４４】
振動部１０は、超音波を発生させる超音波振動子１と、放射面２２を肌２０（図１６参照）に接触させると共に接合面２１が超音波振動子１に接合されたホーン２と、超音波振動子１の接合面２１と反対側の面に接合され超音波振動子１を固定支持する支持部材６とから構成されている。超音波振動子１の支持部材６側の振動は、支持部材６によって抑制される。そのため、超音波振動子１の振動がホーン２側に集中して伝播され、振動効率が向上される。
【００４５】
本発明の第１４実施形態に係る超音波美容器の構成は、超音波振動子１の電極形状を除き、第１２実施形態と同様である。図１５は、本発明の第１４実施形態に係る超音波美容器の超音波振動子１の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。（ａ）は上面図であり、（ｂ）は断面図である。
【００４６】
超音波振動子１の厚み方向の対向面に配設された電極は、平板状の電極である下側電極１２３と下側電極１２３の形成面の外周を経由した折り返し部を有する折り返し電極である上側電極１２４とから構成されている。リード線３２は、接続部３２５において下側電極１２３と接続され、接続部３２６において上側電極１２４と接続されている。接続部３２５、３２６は、ホーン２（平板状の部材２３）に形成された凹部２５の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部２５２の内部に設けられているため、超音波振動子１の上面（接合面１と反対側の面）に接続部を設ける必要がなく、超音波振動子１の上面の接続部による機器配置の制約が解除される。そこで、振動部１０の厚みを薄くすることができ、超音波美容器の小型化が可能となる。
【００４７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明によれば、超音波振動子の外径の外側に配設された規制部によって、外径方向成分を有する超音波の伝播が規制されるため、ホーンの構造を厳格に制約することなく規制部によって寄生振動を防止することができる。
【００４８】
また、前記規制部が、前記ホーンの少なくとも１箇所に凹部が穿設された薄肉部であるので、該薄肉部の共振周波数が高く、超音波振動子からの超音波振動の伝播が該薄肉部によって規制され、更にこの薄肉部の厚みを、平板状の部材中を伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みとすることによって、高調波の超音波振動の伝播も規制できる。
【００４９】
さらにまた、電極とリード線との接続部が、凹部の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部の内部に位置しているため、電極を折り返し電極とする必要が無い。一方、電極が折り返し電極である場合は、折り返し部での超音波振動が発生しない。そのため、折り返し電極を使用する場合と比較して、超音波振動子の有効振動面積を大きくすることができる。
【００５０】
請求項２に記載の発明によれば、前記凹部または凸部は、その先端が略半球面形状を有しているため、前記薄肉部または肉厚部では厚みが一定の部分が存在せず、定在波を形成することがない。従って、この薄肉部または肉厚部によって全ての周波数の超音波振動の伝播を規制できる。
【００５１】
請求項３に記載の発明によれば、前記凹部は、ホーンの材質と異なる音響インピーダンスを有する材質からなる媒体が充填されているため、薄肉部において超音波振動子からの超音波振動の伝播を規制できる。更に、超音波振動を伝播する可能性のある異物の凹部への侵入を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の基礎となる構成に係る超音波美容器のホーンの構造とホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。
【図２】従来の振動部のインピーダンス特性と、本発明の基礎となる構成のホーンを有する振動部のインピーダンス特性とを示す図である。
【図３】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器のホーンの構造とホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。
【図４】本発明のさらに他の基礎となる構成に係る超音波美容器の振動部の機械的振動の説明図である。
【図５】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器のホーンの構成図である。
【図６】本発明の第１実施形態に係る超音波美容器のホーンの構造とホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るホーンの凹部の断面図である。
【図８】本発明の第３実施形態に係る超音波美容器のホーンの構造とホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向及び振幅とを示す概念図である。
【図９】本発明の第４実施形態に係るホーンの凸部の断面図である。
【図１０】本発明のさらに他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、超音波振動子とホーンとの接合位置を示す概念図である。
【図１１】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、超音波振動子とホーンとの接合位置を示す概念図である。
【図１２】本発明のさらに他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。
【図１３】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。
【図１４】本発明のさらに他の基礎となる構成に係る超音波美容器の振動部の構成を示す概念図である。
【図１５】本発明の他の基礎となる構成に係る超音波美容器の超音波振動子の電極の形状と、電極とリード線との接続位置を示す概念図である。
【図１６】従来の超音波美容器の構成図である。
【図１７】従来の超音波美容器のホーンの内部を伝播する超音波振動の伝播方向と振幅とを示す概念図である。
【符号の説明】
１ 超音波振動子
１０ 振動部
２ ホーン
２１ 接合面
２２ 放射面
２３ 平板状の部材
２４ 規制部
２５ 凹部
２６ 凸部
３ プローブ
４ 駆動部（駆動手段）
５１ 有効成分
５２ 無効成分
Claims (3)
- 肌に超音波刺激を付与する超音波美容器であって、超音波を発生させる所定の厚みを有する超音波振動子と、接合面で前記超音波振動子に接合され、放射面から超音波を肌に付与するホーンとからなる振動部を備えたプローブと、前記超音波振動子を駆動する駆動手段とを備え、
前記ホーンは、前記超音波振動子の外径の外側に配設されると共に外径方向成分を有する超音波の伝播を規制する規制部を備え、
前記規制部は、少なくとも１箇所に、伝播する超音波の１／４波長の略整数倍を除く厚みの凹部が穿設された薄肉部からなり、
前記超音波振動子は、厚み方向の対向面に前記駆動手段からの駆動電力をリード線を介して当該超音波振動子に供給するための電極を備え、前記電極と前記リード線との接続部が、前記凹部の外径方向の内側に連続して形成された電極取付凹部の内部に位置していることを特徴とする超音波美容器。 - 前記凹部は、その先端が略半球面形状を有していることを特徴とする請求項１に記載の超音波美容器。
- 前記凹部には、前記ホーンの材質と異なる音響インピーダンスを有する材質からなる媒体が充填されていることを特徴とする請求項１または２に記載の超音波美容器。
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