特開 2024-168704 検査装置、検査方法、及びセラミックス焼結体の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024168704

(43)【公開日】2024-12-05

(54)【発明の名称】検査装置、検査方法、及びセラミックス焼結体の製造方法

(51)【国際特許分類】

   G01N 29/27 20060101AFI20241128BHJP

【ＦＩ】

G01N29/27

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023085596

(22)【出願日】2023-05-24

(71)【出願人】

【識別番号】000000044

【氏名又は名称】ＡＧＣ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前野 裕史

(72)【発明者】

【氏名】大音 仁昭

【テーマコード（参考）】

2G047

【Ｆターム（参考）】

2G047AA09

2G047AD19

2G047BA03

2G047BB06

2G047BC03

2G047BC07

2G047CB01

2G047CB02

2G047CB03

2G047GE02

2G047GF06

2G047GG06

2G047GG28

(57)【要約】      （修正有）

【課題】欠陥を適切に検出する。
【解決手段】検査装置は、セラミックス焼結体Ｃの検査装置であって、セラミックス焼結体ＣにＺ１方向に向けて超音波を照射する探触子と、探触子よりもＺ１方向に設けられて、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持し、Ｚ２方向に移動不可能に位置が固定されている支持部４０と、支持部４０よりもＺ１方向側に設けられて、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持しつ、かつＺ１方向に移動可能である可動支持部５０と、を有する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックス焼結体の検査装置であって、
前記セラミックス焼結体に第１方向に向けて超音波を照射する探触子と、
前記探触子よりも前記第１方向に設けられて、前記セラミックス焼結体を回転可能に支持し、前記第１方向と反対方向である第２方向に移動不可能に位置が固定されている支持部と、
前記支持部よりも前記第１方向側に設けられて、前記セラミックス焼結体を回転可能に支持し、かつ前記第１方向に移動可能である可動支持部と、
を有する、検査装置。

【請求項2】

前記セラミックス焼結体が前記検査装置に取り付けられた状態において、前記支持部及び前記探触子は、前記セラミックス焼結体の中心よりも、前記第２方向側に位置しており、前記可動支持部は、前記セラミックス焼結体の中心よりも前記第１方向側に位置している、請求項１に記載の検査装置。

【請求項3】

前記支持部は、複数設けられている、請求項１又は請求項２に記載の検査装置。

【請求項4】

それぞれの前記支持部は、前記第１方向に見て、前記探触子からの超音波が照射される位置を囲う位置に設けられている、請求項３に記載の検査装置。

【請求項5】

前記第１方向に見て、前記セラミックス焼結体の表面の前記超音波が照射される照射位置が、それぞれの前記支持部を頂点とした多角形の重心に位置するように、前記支持部が配置されている、請求項４に記載の検査装置。

【請求項6】

前記探触子として、縦波の超音波を照射する第１探触子と、横波の超音波及び表面波の超音波の少なくとも一方を照射する第２探触子とが設けられている、請求項１又は請求項２に記載の検査装置。

【請求項7】

前記セラミックス焼結体が前記検査装置に取り付けられた状態において、前記第１探触子は、前記セラミックス焼結体の中心軸に沿った方向に、前記縦波の超音波を照射し、前記第２探触子は、前記セラミックス焼結体の中心軸に対して傾斜する方向に、前記横波の超音波及び表面波の超音波の少なくとも一方の超音波を照射する、請求項６に記載の検査装置。

【請求項8】

前記セラミックス焼結体を収納し、内部に溶媒が貯留される容器を更に含み、前記支持部及び前記可動支持部は、前記容器内に設けられる、請求項１又は請求項２に記載の検査装置。

【請求項9】

セラミックス焼結体の検査方法であって、
探触子よりも第１方向に設けられて前記第１方向と反対方向である第２方向に移動不可能に位置が固定されている支持部と、前記支持部よりも前記第１方向側に設けられる可動支持部とによって、前記セラミックス焼結体を回転可能に支持することと、
前記探触子から、前記第１方向に向けて、支持された前記セラミックス焼結体に超音波を照射することと、
を含む、
検査方法。

【請求項10】

セラミックス成形体を焼結してセラミックス焼結体を得ることと、
請求項９に記載の検査方法により、前記セラミックス焼結体を検査することと、
を含む、
セラミックス焼結体の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、検査装置、検査方法、及びセラミックス焼結体の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

セラミックス焼結体に対して、気孔などの欠陥の有無を検査する場合がある。例えば特許文献１には、窒化ケイ素玉を玉保持部に回転可能に取り付けて、窒化ケイ素玉を回転させつつ、超音波探傷用の探触子から窒化ケイ素玉に超音波を照射することで、窒化ケイ素玉の探傷を行う旨が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６３－２４３７５１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、セラミックス焼結体の表面は、完全に滑らかではなく、凹凸が存在している場合がある。従って、セラミックス焼結体を回転させることで、探触子に対する、セラミックス焼結体の表面における超音波が照射される位置がずれてしまい、欠陥を適切に検出できなくなるおそれがある。

【0005】

本発明は、欠陥を適切に検出可能な検査装置、検査方法、及びセラミックス焼結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】

【0006】

本開示に係る検査装置は、セラミックス焼結体の検査装置であって、前記セラミックス焼結体に第１方向に向けて超音波を照射する探触子と、前記探触子よりも前記第１方向に設けられて、前記セラミックス焼結体を回転可能に支持し、前記第１方向と反対方向である第２方向に移動不可能に位置が固定されている支持部と、前記支持部よりも前記第１方向側に設けられて、前記セラミックス焼結体を回転可能に支持し、かつ前記第１方向に移動可能である可動支持部と、を有する。

【0007】

本開示に係る検査方法は、セラミックス焼結体の検査方法であって、探触子よりも第１方向に設けられて前記第１方向と反対方向である第２方向に移動不可能に位置が固定されている支持部と、前記支持部よりも前記第１方向側に設けられる可動支持部とによって、前記セラミックス焼結体を回転可能に支持することと、前記探触子から、前記第１方向に向けて、支持された前記セラミックス焼結体に超音波を照射することと、を含む。

【0008】

本開示に係るセラミックス焼結体の製造方法は、セラミックス成形体を焼結してセラミックス焼結体を得ることと、前記検査方法により、前記セラミックス焼結体を検査することと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、欠陥を適切に検出できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、本実施形態に係るセラミックス焼結体の模式図である。

【図2】図２は、本実施形態に係る検査装置の模式図である。

【図3】図３は、本実施形態に係る検査装置の模式図である。

【図4】図４は、支持部の位置を説明する模式図である。

【図5】図５は、検査制御装置の模式的なブロック図である。

【図6】図６は、反射波の一例を示すグラフである。

【図7】図７は、反射波の強度の標準偏差の一例を示すグラフである。

【図8】図８は、セラミックス焼結体の製造方法を説明するフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、数値については四捨五入の範囲が含まれる。

【0012】

（セラミックス焼結体）
本実施形態に係る検査装置１０は、セラミックス焼結体Ｃを検査する装置である。さらに言えば、検査装置１０は、セラミックス焼結体Ｃの欠陥の有無を検査する。最初に、セラミックス焼結体Ｃについて説明する。

【0013】

図１は、本実施形態に係るセラミックス焼結体の模式図である。セラミックス焼結体Ｃは、セラミックス製の焼結体である。セラミックス焼結体Ｃは、例えば、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミニウム、及びサイアロンの少なくとも１種のセラミックスの焼結体であることが好ましく、窒化ケイ素の焼結体であることがより好ましい。

【0014】

例えばセラミックス焼結体Ｃが窒化ケイ素の焼結体である場合、セラミックス焼結体ＣのＳｉ及びＮの合計含有量が、セラミックス焼結体Ｃの全体に対して、９０ｗｔ％以上であることが好ましく、９０ｗｔ％以上９８ｗｔ％以下でもよく、９２ｗｔ％以上９７．５ｗｔ％以下でもよく、９４ｗｔ％以上９６ｗｔ％以下でもよい。
Ｓｉ及びＮの合計含有量は、ＸＲＦ（蛍光Ｘ線）によって測定できる。

【0015】

本実施形態においては、検査装置１０の検査対象となるセラミックス焼結体Ｃは、焼成工程後であって研磨前の焼結体である。すなわち、焼結体は、焼成工程（焼結工程）後に表面が研磨される場合があるが、本実施形態のセラミックス焼結体Ｃは、研磨されていない状態（研磨前の状態）の焼結体を指す。ただしそれに限られず、検査対象となるセラミックス焼結体Ｃは、焼結後に研磨された状態の焼結体であってもよい。
セラミックス焼結体Ｃの、ＪＩＳ Ｂ ０６０１:２００１規定の算術平均粗さＲａは、５０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以下であることがより好ましい。なお、算術平均粗さＲａは、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａの粗さ曲線を、基準長さだけ抜き取って、算出される。基準長さは、例えば、０．８ｍｍである。

【0016】

セラミックス焼結体Ｃは、任意の用途で用いられてよいが、例えば、ベアリングボール用の素球として用いられてよい。ここでの素球とは、最終製品をベアリングボールとした場合の中間製品を意味し、例えばセラミックス焼結体Ｃの表面を研磨することで、最終製品であるベアリングボールが形成される。

【0017】

セラミックス焼結体Ｃは、球状であることが好ましい。ここでの球状とは、真球に限定されず、例えば、セラミックス焼結体Ｃは、直径Ｄに対して、好ましくは３％以内、より好ましくは２．５％以内、更に好ましくは２％以内の真球度であってよい。例えば、直径５０ｍｍの焼結体であれば真球度は１．５ｍｍ以下が好ましく、１．２５ｍｍ以下がより好ましく、１．０ｍｍ以下がさらに好ましい。例えば、直径１０ｍｍの焼結体であれば真球度は０．３ｍｍ以下が好ましく、０．２５ｍｍ以下がより好ましく、０．２ｍｍ以下がさらに好ましい。ここでの直径Ｄとは、平均直径（直径の最大値と最小値との算術平均値）を指してよい。

【0018】

セラミックス焼結体Ｃの直径Ｄは、０．５ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上１００ｍｍ以下であることがより好ましく、０．５ｍｍ以上８０ｍｍ以下であることが更に好ましく、３０ｍｍ以上５５ｍｍ以下であることが更に好ましく、４５ｍｍ以上５５ｍｍ以下であることが更に好ましく、４９ｍｍ以上５１ｍｍ以下であることが更に好ましい。直径がこの範囲であることで、例えばベアリングボールなどに好適に使用できる。

【0019】

（検査装置）
次に、検査装置１０について説明する。図２及び図３は、本実施形態に係る検査装置の模式図である。図２は、検査対象のセラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に設置されていない状態を示し、図３は、検査対象のセラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に設置されている状態を示している。

【0020】

図２及び図３に示すように、本実施形態に係る検査装置１０は、容器２０と、探触子３０と、支持部４０と、可動支持部５０と、台座部６０と、検査制御装置７０とを有する。
以降においては、検査装置１０における一方向をＺ１方向（第１方向）とし、Ｚ１方向の反対方向をＺ２方向（第２方向）とする。本実施形態の例では、検査装置１０は、Ｚ１方向が鉛直方向下方を向くように設置されるが、それに限られず、例えばＺ１方向が水平方向を向いていてもよい。以降において、Ｚ１方向とＺ２方向とを区別しない場合には、Ｚ方向と記載する。

【0021】

（容器）
容器２０は、支持部４０と可動支持部５０と台座部６０とを内部に収容する容器である。セラミックス焼結体Ｃの検査時においては、セラミックス焼結体Ｃも容器２０内に収容されて、容器２０内に溶媒Ｗが貯留される。すなわち、本実施形態においては、セラミックス焼結体Ｃが容器２０に貯留された溶媒Ｗに浸漬された状態で、セラミックス焼結体Ｃの検査が行われる。また、検査時には、探触子３０の少なくとも一部（後述の出射口３２）も、容器２０内に配置され、容器２０内の溶媒Ｗに浸漬される。溶媒Ｗは、超音波を伝達可能な任意の液体であってよいが、本実施形態では水である。
ただし、容器２０は必須の構成ではない。すなわち、検査装置１０は、セラミックス焼結体Ｃを溶媒Ｗに浸漬させない状態で、セラミックス焼結体Ｃの検査を行ってもよい。

【0022】

（探触子）
探触子３０は、超音波を照射する端子である。探触子３０としては、超音波を照射する任意の装置を用いることができる。探触子３０は、超音波を出射する出射口３２が、Ｚ１方向側を向くように配置されている。言い換えれば、探触子３０は、出射口３２側に向かう探触子３０の中心軸ＡＸが（出射する超音波の進行方向）、Ｚ１方向を向くように、配置されている。ここでのＺ１方向を向くとは、Ｚ１方向に平行であることのみに限られず、Ｚ方向に対して傾斜しつつＺ１方向を向いていること（Ｚ方向に対して直交していないこと）も含まれる。探触子３０は、このように配置されることで、Ｚ１方向に向けて超音波を照射する。探触子３０から照射された超音波は、検査装置１０に配置されたセラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに照射され、その超音波は、表面Ｃａで一部が反射し、一部がセラミックス焼結体Ｃの内部に入射する。セラミックス焼結体Ｃの内部に欠陥などがあると、セラミックス焼結体Ｃの内部に入射した超音波の一部が反射して、探触子３０に反射波として戻る。この反射波を検知することで、セラミックス焼結体Ｃの内部の欠陥を検出できる。
探触子３０の周波数は、例えば、５ＭＨｚ以上２００ＭＨｚ以下が好ましく、１０ＭＨｚ以上１５０ＭＨｚ以下がより好ましく、２０ＭＨｚ以上１２５ＭＨｚ以下がさらに好ましい。

【0023】

探触子３０は、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態において、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに接触しない位置に配置されることが好ましい。すなわち、探触子３０は、表面Ｃａに接触しない状態で、表面Ｃａに向けて超音波を照射することが好ましい。これにより、溶媒Ｗを介して、表面Ｃａに超音波を適切に照射できる。

【0024】

また、図３に示すように、探触子３０は、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態において、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０の位置よりも、Ｚ２方向側に配置される。さらに言えば、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａのうちの最もＺ２方向側の位置を位置ＣａＺ２とすると、探触子３０は、位置ＣａＺ２よりも、Ｚ２方向側に配置されることが好ましい。探触子３０は、セラミックス焼結体ＣよりもＺ２方向側に位置し、かつ、出射口３２がセラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに対向して配置されることで、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに超音波を照射できる。
ここで、支持部４０（後述）がセラミックス焼結体Ｃを支持する位置（接触点）と、可動支持部５０（後述）がセラミックス焼結体Ｃを支持する位置（接触点）とを通る仮想的な球を、仮想球とする。この場合、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態における、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０の位置とは、仮想球の中心位置を指してよい。同様に、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａは、仮想球の表面（外周面）を指してよい。以降も同様である。

【0025】

本実施形態では、探触子３０として、第１探触子３０Ａと第２探触子３０Ｂとが設けられることが好ましい。第１探触子３０Ａは、縦波の超音波を照射する探触子であり、第２探触子３０Ｂは、横波の超音波及び表面波の超音波の少なくとも一方の超音波を照射する探触子である。第１探触子３０Ａは、縦波の超音波として、例えば１０ｋｍ／ｓ以上１２ｋｍ／ｓ以下の速度の超音波を照射する。第２探触子３０Ｂは、横波の超音波として例えば５ｋｍ／ｓ以上７ｋｍ／ｓ以下の速度の超音波を照射する。第２探触子３０Ｂは、表面波の超音波として、例えば４．５ｋｍ／ｓ以上６．５ｋｍ／ｓ以下の速度の超音波を照射する。

【0026】

図３に示すように、第１探触子３０Ａは、出射口３２側に向かう探触子３０の中心軸ＡＸａ（出射する超音波の進行方向）が、Ｚ１方向に沿うように配置されることが好ましい。また、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態において、第１探触子３０Ａの中心軸ＡＸａ（出射する超音波の進行方向）は、セラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ１と同一であることが好ましい。なお、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａのうちで、中心軸ＡＸａが通る位置（第１探触子３０Ａからの超音波が照射される位置）を位置Ｃａ１とすると、セラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ１とは、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０と位置Ｃａ１とを通る直線であるともいえる。
このように、第１探触子３０Ａを配置することで、セラミックス焼結体Ｃの位置Ｃａ１における法線に沿って超音波を照射することができるため、縦波の超音波をセラミックス焼結体Ｃ内に適切に入射させることができる。
ただし、第１探触子３０Ａの中心軸ＡＸａとセラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ１とは、厳密に平行であることに限られず、互いのなす角度が、０度以上２度以下程度であってもよい。

【0027】

図３に示すように、第２探触子３０Ｂは、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態において、第２探触子３０Ｂの中心軸ＡＸｂ（出射する超音波の進行方向）が、セラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ２に対して傾斜していることが好ましい。なお、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａのうちで、中心軸ＡＸｂが通る位置（第２探触子３０Ｂからの超音波が照射される位置）を位置Ｃａ２とすると、セラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ２とは、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０と位置Ｃａ２とを通る直線であるともいえる。
第２探触子３０Ｂの中心軸ＡＸｂとセラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ２とのなす角度θは、１２度以上１９度以下が好ましく、１３度以上１７度以下がより好ましく、１４度以上１６度以下がさらに好ましい。
また、図３の例では、第２探触子３０Ｂは、中心軸ＡＸｂがＺ１方向に対して傾斜して設けられているが、それに限られず、中心軸ＡＸｂがＺ１方向に沿っていてもよい。中心軸ＡＸｂがＺ１方向に沿う場合、第２探触子３０Ｂの設ける位置を、第１探触子３０Ａが設けられる位置から、Ｚ方向に直交する方向（図３の例では右方向）に平行移動した位置とすることで、中心軸ＡＸｂをセラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ２に対して傾斜させることができる。
また、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０を通り、かつ第２探触子３０Ｂの中心軸ＡＸｂに平行な直線を、セラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ３とする。この場合、セラミックス焼結体Ｃの直径Ｄに対する、中心軸ＡＸｂと中心軸ＡＸｃ３との間の距離Ｄ１の比率（距離Ｄ１／直径Ｄ）は、１０％以上１６％以下が好ましく、１２％以上１４％以下がより好ましい。
このように、第２探触子３０Ｂを配置することで、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａの法線に傾斜して超音波を照射することができるため、横波や表面波の超音波をセラミックス焼結体Ｃ内に適切に入射させることができる。
なお、本実施形態の例では、位置Ｃａ１と位置Ｃａ２とは異なる位置にあるが、同じ位置にあってもよい。

【0028】

なお、第２探触子３０Ｂは、本実施形態では、横波の超音波と表面波の超音波との両方を照射可能であるが、それに限られず、横波の超音波と表面波の超音波とのいずれかのみを照射可能であってもよい。第２探触子３０Ｂが横波の超音波と表面波の超音波との一方のみを照射可能である場合、横波の超音波と表面波の超音波との他方を照射可能な第３探触子を設けてもよいが、それに限られず第３探触子を設けなくてもよい。

【0029】

（支持部）
支持部４０は、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持する部材である。支持部４０は、Ｚ方向に移動不可能に（Ｚ２方向に移動不可能に、より好ましくはＺ１方向及びＺ２方向の両方向に移動不可能に）、位置が固定されている。支持部４０は、Ｚ方向以外の方向にも移動不可能であることが好ましい。すなわち、支持部４０は、検査装置１０（例えば容器２０）に対する相対位置が固定されているといえる。また、支持部４０は、探触子３０よりもＺ１方向側に配置されている。なお、本実施形態では、支持部４０は、球形状であるが、それに限られず、任意の形状であってよい。

【0030】

図３に示すように、支持部４０は、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに接触することで、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持する。支持部４０は、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態において、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０の位置よりも、Ｚ２方向側に配置される。さらに言えば、支持部４０は、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａのうちの、中心Ｃ０の位置よりもＺ２方向側の領域に接触する。このように、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０の位置よりもＺ２方向側に支持部４０を配置することで、セラミックス焼結体Ｃを回転させた場合であっても、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することを好適に抑制できる。より詳しくは、支持部４０が、探触子３０よりもＺ１方向側、かつ中心Ｃ０の位置よりもＺ２方向側に配置されることで、セラミックス焼結体Ｃを回転させた場合であっても、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することを好適に抑制できる。

【0031】

図４は、支持部の位置を説明する模式図である。図４は、視線をＺ１方向に向けて支持部４０とセラミックス焼結体Ｃを見た場合の図である。本実施形態では、支持部４０が複数設けられている。それぞれの支持部４０は、Ｚ１方向に見て、探触子３０からの超音波が照射される位置を囲う位置に設けられる。すなわち、それぞれの支持部４０は、Ｚ１方向に見て、探触子３０からの超音波が照射される位置が、それぞれの支持部４０を頂点とした仮想的な多角形の領域内に入るような位置に、配置されている。探触子３０からの超音波が照射される位置とは、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａのうちで探触子３０の中心軸と交差する位置（探触子３０からの超音波が照射される位置）といえる。
それぞれの支持部４０が、超音波が照射される位置を囲うように設けられることで、セラミックス焼結体Ｃを回転させた場合であっても、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することを好適に抑制できる。

【0032】

さらに言えば、それぞれの支持部４０は、Ｚ１方向に見て、探触子３０からの超音波が照射される位置が、それぞれの支持部４０を頂点とした仮想的な多角形の重心に位置するように、配置されている。より詳しくは、それぞれの支持部４０は、第１探触子３０Ａからの超音波が照射される位置Ｃａ１が、多角形の重心に位置するように、配置されている。
図４の例では、支持部４０が３つ設けられている。そして、図４の例では、Ｚ１方向に見て、３つの支持部４０を頂点とする三角形の重心位置が、第１探触子３０Ａからの超音波が照射される位置Ｃａ１と重なっている。また、図４の例では、第２探触子３０Ｂからの超音波が照射される位置Ｃａ２が、３つの支持部４０を頂点とする三角形の領域内に位置している。
それぞれの支持部４０が図４に示すような位置に設けられることで、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することをより好適に抑制できる。ただし、位置Ｃａ２は、それぞれの支持部４０を頂点とした多角形よりも外側に位置していてもよい。また、位置Ｃａ１も、それぞれの支持部４０を頂点とした多角形よりも外側に位置していてもよい。

【0033】

また、Ｚ１方向に見て、セラミックス焼結体Ｃの直径Ｄに対する、探触子３０からの超音波が照射される位置（本例では位置Ｃａ１）から支持部４０の中心までの距離Ｄ２の比率（距離Ｄ２／直径Ｄ）は、１０％以上４０％以下が好ましく、１５％以上３５％以下がより好ましく、２０％以上３０％以下がさらに好ましい。このように超音波が照射される位置の近くに支持部４０を配置することで、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することをより好適に抑制できる。

【0034】

ただし、支持部４０の数は３つであることに限られず、任意の複数個であってもよい。また、支持部４０の設けられる位置も、上記の説明に限られず、支持部４０は、探触子３０よりもＺ１方向（図３の例では下方向）の任意の位置にあってよい。

【0035】

（可動支持部）
可動支持部５０は、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持する部材である。可動支持部５０は、Ｚ方向に移動可能（Ｚ１方向に移動可能、本実施形態ではＺ１方向及びＺ２方向の両方向に移動可能）である。すなわち、可動支持部５０のセラミックス焼結体Ｃを支持する部分は、検査装置１０（例えば容器２０や支持部４０）に対する相対位置が、Ｚ方向に移動可能である。また、可動支持部５０は、支持部４０よりもＺ１方向側に配置されている。可動支持部５０がこの位置に設けられることで、セラミックス焼結体Ｃを回転させた場合であっても、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することを好適に抑制できる。

【0036】

可動支持部５０は、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに接触することで、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持する。図３に示すように、可動支持部５０は、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態において、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０の位置よりも、Ｚ１方向側に配置される。さらに言えば、可動支持部５０は、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａのうちの、中心Ｃ０の位置よりもＺ１方向側の領域に接触する。可動支持部５０がこの位置に設けられることで、支持部４０と可動支持部５０とでセラミックス焼結体Ｃを挟持しつつ、セラミックス焼結体Ｃが回転した際の表面Ｃａの位置変動を、可動支持部５０のＺ方向の移動で吸収することができる。そのため、セラミックス焼結体Ｃを回転させた場合であっても、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することを抑制できる。

【0037】

図３及び図４の例では、可動支持部５０は、支持体５２と、弾性部材５４とを有する。支持体５２は、セラミックス焼結体Ｃと接触してセラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持する部材である。弾性部材５４は、支持体５２と、可動支持部５０よりもＺ１方向側の台座部６０とに接続されて、弾性変形によりＺ方向に伸縮する部材（例えばバネ）である。支持体５２は、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａの支持体５２と接触する位置が、セラミックス焼結体Ｃの回転に伴い、Ｚ方向に移動する場合がある。それに対して、表面ＣａのＺ方向の移動に伴い弾性部材５４が伸縮するため、支持体５２は、表面ＣａのＺ方向の移動に追従して、Ｚ方向に移動する。

【0038】

支持体５２は、Ｚ方向と交差する方向を回転軸として回転可能であることが好ましい。これにより、支持体５２の回転に伴いセラミックス焼結体Ｃを回転させることが可能となる。なお、ここでの交差とは、それぞれの方向同士が、０°より大きい角度をもって交差していることを指す。また、本実施形態では、可動支持部５０を複数（図３及び図４の例では２つ）設けており、それぞれの可動支持部５０が独立回転可能となっている。これにより、それぞれの可動支持部５０の回転速度を異ならせることで、セラミックス焼結体Ｃの回転方向を変化させることが可能となり、超音波を表面Ｃａの全域に照射させることが可能となる。

【0039】

ただし、可動支持部５０の構成や数は上記の説明に限られない。可動支持部５０は、支持部４０よりもＺ１方向側にあり、かつＺ方向に移動可能な、任意の構成であってよい。

【0040】

（検査制御装置）
図５は、検査制御装置の模式的なブロック図である。検査制御装置７０は、検査装置１０の各部を制御して、セラミックス焼結体Ｃを検査する。図５に示すように、検査制御装置７０は、入力部７２と、表示部７４と、記憶部７６と、制御部７８とを有する。

【0041】

入力部７２は、ユーザの入力を受け付ける装置であり、例えばコントローラやタッチパネルやキーボードであってよい。表示部７４は、画像を表示するディスプレイである。記憶部７６は、制御部７８の演算内容やプログラムなどの各種情報を記憶するメモリであり、例えば、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）のような主記憶装置と、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）などの外部記憶装置とのうち、少なくとも１つ含む。記憶部７６が保存する制御部７８用のプログラムは、検査制御装置７０が読み取り可能な記録媒体に記憶されていてもよい。

【0042】

制御部７８は、演算装置であり、例えばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）などの演算回路を含む。制御部７８は、回転制御部８０と照射制御部８２と処理部８４とを含む。制御部７８は、記憶部７６からプログラム（ソフトウェア）を読み出して実行することで、回転制御部８０と照射制御部８２と処理部８４とを実現して、それらの処理を実行する。なお、制御部７８は、１つのＣＰＵによってこれらの処理を実行してもよいし、複数のＣＰＵを備えて、それらの複数のＣＰＵで、処理を実行してもよい。また、回転制御部８０と照射制御部８２と処理部８４との少なくとも一部を、ハードウェアで実現してもよい。

【0043】

回転制御部８０は、検査装置１０に取り付けられたセラミックス焼結体Ｃを回転させる。照射制御部８２は、探触子３０を制御して、探触子３０からセラミックス焼結体Ｃに超音波を照射させる。処理部８４は、探触子３０が照射した超音波の反射波のデータを取得して、取得した反射波のデータに基づいて、セラミックス焼結体Ｃに含まれる欠陥の有無を検出する。各部の処理の詳細は後述する。

【0044】

（検査方法）
次に、検査装置１０によるセラミックス焼結体Ｃの検査方法について説明する。

【0045】

本検査方法においては、支持部４０と可動支持部５０とによって、検査対象となるセラミックス焼結体Ｃを、回転可能に支持することで、セラミックス焼結体Ｃを検査装置１０に取り付ける。より詳しくは、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａのうちの中心Ｃ０の位置よりもＺ２方向側の箇所を、支持部４０に接触させつつ、表面Ｃａのうちの中心Ｃ０の位置よりもＺ１方向側の箇所を、可動支持部５０に接触させて、溶媒Ｗを貯留した容器２０内に、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持する。
この状態において、探触子３０は、セラミックス焼結体ＣよりもＺ２方向側であって、出射口３２がセラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに対向する位置に配置される。

【0046】

セラミックス焼結体Ｃを検査装置１０に取り付けたら、回転制御部８０は、セラミックス焼結体Ｃを回転させる。本実施形態では、回転制御部８０は、可動支持部５０を制御して、可動支持部５０を回転させることで、セラミックス焼結体Ｃを回転させる。ただし、セラミックス焼結体Ｃを回転させる方法は、可動支持部５０を回転させることに限られない。例えば、可動支持部５０とは別にセラミックス焼結体Ｃを回転させる機構を設け、回転制御部８０は、その機構を制御することで、セラミックス焼結体Ｃを回転させてもよい。この場合、可動支持部５０は、回転する構成でなくてもよい。

【0047】

照射制御部８２は、探触子３０から超音波を照射させる。探触子３０から出射された超音波は、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに照射される。セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａに照射された超音波の一部は、表面Ｃａで反射され、他の一部はセラミックス焼結体Ｃの内部に入射する。セラミックス焼結体Ｃの内部に空孔などの欠陥が存在する場合であって、その欠陥に超音波が照射された場合には、その超音波の一部は、セラミックス焼結体Ｃの内部構造と欠陥との界面で反射する。探触子３０は、このように表面Ｃａで反射された超音波や、欠陥で反射された超音波を検出する。検査装置１０は、探触子３０により検出された欠陥からの反射波を検出することで、セラミックス焼結体Ｃの欠陥の有無を検査できる。反射された超音波に基づく欠陥の有無の検査方法の詳細は後述する。
なお、以上の説明では、探触子３０が超音波を照射しつつ反射波を受信するが、それに限られず、反射波を受信するレシーバを、探触子３０とは別体として設けてもよい。

【0048】

検査装置１０は、セラミックス焼結体Ｃを回転させつつ、探触子３０から超音波を照射する。超音波の照射は、パルス法を用いてもよい。また、検査装置１０は、探触子３０又は別体のレシーバにより、超音波の反射波を検出する。セラミックス焼結体Ｃの回転により、超音波が照射される位置が変化するため、セラミックス焼結体Ｃの内部の各位置における欠陥を検出できる。

【0049】

また、本実施形態では、第１探触子３０Ａと第２探触子３０Ｂとが設けられている。照射制御部８２は、第１探触子３０Ａから、セラミックス焼結体Ｃに縦波の超音波を照射させる。縦波の超音波は、セラミックス焼結体Ｃの超音波が入射する表面（入射面）から、反対側の表面まで進行するため、セラミックス焼結体Ｃの入射面から反対側の表面までの区間における欠陥を検出できる。
ただし、入射面の近傍に欠陥が形成されている場合には、入射面からの反射波と欠陥からの反射波とが探触子３０に入射するタイミングが近くなるため、欠陥からの反射波であるかの判定が難しくなることがある。それに対し、照射制御部８２は、第２探触子３０Ｂからも超音波を照射させる。第２探触子３０Ｂは、セラミックス焼結体Ｃの中心軸に対して傾斜した向きに配置されており、かつ、横波又は表面波の超音波を出射する。従って、第２探触子３０Ｂは、入射面の近傍の欠陥からの反射波を適切に検出できる。
なお、照射制御部８２は、第１探触子３０Ａ及び第２探触子３０Ｂに超音波を照射させるタイミングを異ならせてよい。

【0050】

図６は、反射波の一例を示すグラフである。処理部８４は、探触子３０（又はレシーバ）に検出された超音波の反射波に基づいて、セラミックス焼結体Ｃの欠陥の有無を検出する。具体的には、処理部８４は、探触子３０が検出した超音波の反射波のデータを取得する。例えば、図６に示すように、処理部８４は、探触子３０が検出した反射波の強度の時系列データを、反射波のデータとして取得する。図６の縦軸は、反射波の強度であり、横軸は時間である。すなわち、反射波のデータとは、反射波の強度と、その強度の反射波が検出された時刻とを、時系列で示すデータである。ただし、図６に示す反射波のデータの波形は一例である。

【0051】

処理部８４は、反射波のデータに基づいて、欠陥からの反射波の波形が含まれているかを検出し、欠陥からの反射波の波形が含まれている場合には、セラミックス焼結体Ｃに欠陥が含まれていると判断する。欠陥からの反射波の波形が含まれているかの検出方法は任意であってよいが、例えば、処理部８４は、反射波のデータに示される反射波の波形が所定の条件を満たす場合に、欠陥からの反射波の波形が含まれていると判断し、所定の条件を満たさない場合には、欠陥からの反射波の波形が含まれていないと判断する。以下、具体例を説明する。

【0052】

図７は、反射波の強度の標準偏差の一例を示すグラフである。本実施形態においては、処理部８４は、反射波のデータ（探触子３０が検出した反射波の強度の時系列データ）に基づいて、反射波の強度の標準偏差を、時刻毎に算出する。例えば、処理部８４は、算出対象となる時刻よりも所定時間前の第１時刻から、算出対象となる時刻よりも所定時間後の第２時刻までにおける、時刻毎の反射波の強度についての、標準偏差を算出する。処理部８４は、算出した標準偏差を、算出対象となる時刻における標準偏差として扱う。処理部８４は、時刻毎に同様の方法で標準偏差を算出することで、例えば図７に示すように、反射波の強度の標準偏差の時系列データを算出する。なお、ここでの所定時間（第１時刻や第２時刻）は任意に設定されてよいが、例えば、第１時刻から第２時刻までの時間を、使用する探触子３０の周期に相当する時間の１倍以上６倍以下とすることが好ましく、２倍以上４倍以下とすることがより好ましい。このようにして標準偏差を算出することで、欠陥の有無を適切に検出できる。

【0053】

処理部８４は、反射波の強度の標準偏差の時系列データに基づき、欠陥の有無を検出する。例えば、処理部８４は、反射波の強度の標準偏差の時系列データにおいて、所定の時間帯での標準偏差の値が所定の閾値を超えている場合に、欠陥があると判断する。一方、処理部８４は、所定の時間帯での標準偏差の値が所定の閾値を超えていない場合には、欠陥が無いと判断する。また、処理部８４は、標準偏差の値が所定の閾値を超えた時刻に基づいて、その欠陥の位置（深さ）を算出してもよい。処理部８４は、標準偏差の値が所定の閾値を超えた時刻と、超音波の速度とに基づいて、その欠陥の位置（深さ）を算出できる。

【0054】

なお、上述の説明では、探触子３０が検出した反射波の強度の時系列データから標準偏差の時系列データを算出していたが、それに限られない。例えば、処理部８４は、異なるタイミングで照射された超音波のそれぞれ（例えば５つ）についての、反射波の強度の時系列データを、平均化処理してよい。そして、処理部８４は、平均化処理した反射波の強度の時系列データから、標準偏差の時系列データを算出してよい。

【0055】

処理部８４は、欠陥の有無の判断結果を出力する。すなわち例えば、処理部８４は、所定の時間帯における標準偏差の値が所定の閾値を超えている場合に、欠陥がある旨の情報を出力する。また、処理部８４は、欠陥の位置（深さ）の情報も出力してよい。処理部８４は、表示部７４に、欠陥の有無の判断結果や欠陥の位置の情報を表示させてもよいし、別の装置に判断結果や欠陥の位置の情報を出力（送信）してもよい。

【0056】

（セラミックス焼結体の製造方法）
次に、本実施形態におけるセラミックス焼結体Ｃの製造方法を説明する。図８は、セラミックス焼結体の製造方法を説明するフローチャートである。

【0057】

本製造方法においては、セラミックス焼結体Ｃを得る（ステップＳ１０）。ステップＳ１０においては、セラミックス成形体を焼結することで、セラミックス焼結体Ｃを得る。以下、セラミックス焼結体Ｃを得る方法の具体例を説明する。

【0058】

本例においては、原料を成形して、セラミックス成形体を生成する。セラミックス成形体とは、セラミックス焼結体Ｃの原料を所望の形状に成形した成形体である。セラミックス成形体は、球状であることが好ましい。
本例においては、原料を成形型に充填後、脱型して、セラミックス成形体を得てもよい。成形体の生成方法は任意であってよく、例えばゲルキャスティング法を用いてよい。
本例においては、生成したセラミックス成形体を焼成して、セラミックス焼結体Ｃを得る。セラミックス成形体の焼成条件（熱処理条件）は任意であってよいが、第１条件での熱処理と第２条件での熱処理との、少なくとも２段階の熱処理を行ってよい。この場合、セラミックス成形体に第１条件での熱処理を行った後に、第２条件での熱処理を行う。第２条件での熱処理は、例えば、第１条件での熱処理よりも高圧環境下での熱処理であり、例えばＨＩＰ（Ｈｏｔ Ｉｓｏｓｔａｔｉｃ Ｐｒｅｓｓｉｎｇ）処理を適用してもよい。

【0059】

セラミックス焼結体Ｃを得たら、セラミックス焼結体Ｃを、上述の検査方法で検査する。すなわち、セラミックス焼結体Ｃを検査装置１０に取り付けて（ステップＳ１２）、セラミックス焼結体Ｃの検査を行う（ステップＳ１４）。これにより、セラミックス焼結体Ｃの製造が完了する。本検査方法を用いてセラミックス焼結体Ｃを製造することで、欠陥が多かったり大きな欠陥を含んだりするセラミックス焼結体Ｃを検出することが可能となる。そのため、例えばそのようなセラミックス焼結体Ｃを除外することで、欠陥が少ない適切なセラミックス焼結体Ｃを得ることができる。

【0060】

なお、第１条件と第２条件との２段階以上での熱処理を行う場合には、第１条件での熱処理の完了後のセラミックス焼結体Ｃに対して、上述の検査方法での検査を行ってよい。この場合、検査が完了したら、第２条件以降の熱処理を行って、セラミックス焼結体Ｃを製造する。ただしそれに限られず、全ての段階の熱処理を完了してから、上述の検査方法での検査を行ってよい。

【0061】

（効果）
以上説明したように、本開示の第１態様に係る検査装置１０は、セラミックス焼結体Ｃの検査装置であって、セラミックス焼結体ＣにＺ１方向（第１方向）に向けて超音波を照射する探触子３０と、探触子３０よりもＺ１方向に設けられて、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持し、Ｚ２方向（第２方向）に移動不可能に位置が固定されている支持部４０と、支持部４０よりもＺ１方向側に設けられて、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持しつ、かつＺ１方向に移動可能である可動支持部５０と、を有する。本開示によると、Ｚ２方向の位置が固定された支持部４０を、Ｚ１方向に移動可能な可動支持部５０に対して、探触子３０側に配置する。これにより、セラミックス焼結体Ｃを回転させた場合であっても、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することを抑制でき、欠陥を適切に検出可能となる。

【0062】

本開示の第２態様に係る検査装置１０は、第１態様に係る検査装置１０であって、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態において、支持部４０及び探触子３０は、セラミックス焼結体Ｃの中心Ｃ０よりもＺ２方向側に位置しており、可動支持部５０は、セラミックス焼結体Ｃの中心よりもＺ１方向側に位置していることが好ましい。これにより、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することをより好適に抑制でき、欠陥を適切に検出可能となる。

【0063】

本開示の第３態様に係る検査装置１０は、第１態様又は第２態様に係る検査装置１０であって、支持部４０は、複数設けられていることが好ましい。これにより、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することをより好適に抑制でき、欠陥を適切に検出可能となる。

【0064】

本開示の第４態様に係る検査装置１０は、第３態様に係る検査装置１０であって、それぞれの支持部４０は、Ｚ１方向に見て、探触子３０からの超音波が照射される位置を囲う位置に設けられていることが好ましい。これにより、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することをより好適に抑制でき、欠陥を適切に検出可能となる。

【0065】

本開示の第５態様に係る検査装置１０は、第４態様に係る検査装置１０であって、Ｚ１方向に見て、セラミックス焼結体Ｃの表面Ｃａの超音波が照射される照射位置が、それぞれの支持部４０を頂点とした多角形の重心に位置するように、支持部４０が配置されていることが好ましい。これにより、超音波の表面Ｃａへの入射角度が変動することをより好適に抑制でき、欠陥を適切に検出可能となる。

【0066】

本開示の第６態様に係る検査装置１０は、第１態様から第５態様のいずれかに係る検査装置１０であって、探触子３０として、縦波の超音波を照射する第１探触子３０Ａと、横波の超音波及び表面波の超音波の少なくとも一方を照射する第２探触子３０Ｂとが設けられていることが好ましい。これにより、セラミックス焼結体Ｃの欠陥をより好適に検出できる。

【0067】

本開示の第７態様に係る検査装置１０は、第６態様に係る検査装置１０であって、セラミックス焼結体Ｃが検査装置１０に取り付けられた状態において、第１探触子３０Ａは、セラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ１に沿った方向に、縦波の超音波を照射し、第２探触子３０Ｂは、セラミックス焼結体Ｃの中心軸ＡＸｃ２に対して傾斜する方向に、横波の超音波及び表面波の超音波の少なくとも一方の超音波を照射することが好ましい。これにより、縦波の反射波により比較的に深い位置にある欠陥を検出し、横波又は表面波の反射波により表面近傍の欠陥や表面欠陥を検出可能となるため、セラミックス焼結体Ｃの欠陥をより好適に検出できる。

【0068】

本開示の第８態様に係る検査装置１０は、第１態様から第７態様のいずれかに係る検査装置１０であって、セラミックス焼結体Ｃを収納し、内部に溶媒Ｗが貯留される容器２０を更に含み、支持部４０及び可動支持部５０は、容器２０内に設けられることが好ましい。これにより、溶媒Ｗにセラミックス焼結体Ｃを浸漬させた状態で検査ができるため、セラミックス焼結体Ｃの欠陥をより好適に検出できる。

【0069】

本開示の第９態様に係る検査方法は、セラミックス焼結体の検査方法であって、探触子３０よりもＺ１方向に設けられてＺ２方向に移動不可能に位置が固定されている支持部４０と、支持部４０よりもＺ１方向側に設けられる可動支持部５０とによって、セラミックス焼結体Ｃを回転可能に支持することと、探触子３０から、Ｚ１方向に向けて、支持されたセラミックス焼結体Ｃに超音波を照射することと、を含む。本開示によると、セラミックス焼結体Ｃの欠陥を好適に検出できる。

【0070】

本開示の第１０態様に係る製造方法は、セラミックス焼結体の製造方法であって、セラミックス成形体を焼結してセラミックス焼結体Ｃを得ることと、第９態様の検査方法により、セラミックス焼結体Ｃを検査することと、を含む。本開示によると、セラミックス焼結体Ｃの欠陥を好適に検出できる。

【0071】

以上、本発明の実施形態を説明したが、この実施形態の内容により実施形態が限定されるものではない。また、前述した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、前述した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。さらに、前述した実施形態の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

【符号の説明】

【0072】

１０ 検査装置
２０ 容器
３０ 探触子
４０ 支持部
５０ 可動支持部
７０ 検査制御装置
Ｃ セラミックス焼結体
Ｃａ 表面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】