(57)【要約】      （修正有）【課題】３次元湾曲形状を容易に形成することが可能な振動検出素子を提供をする。【解決手段】振動検出素子２は、フィルム状の可撓性を有する高分子圧電材料を用いた圧電体１１及びこの圧電体１１の表裏に積層される一対の電極１２ａ，１２ｂにより圧電体１１の表裏の電位差を検出をし、その外縁から内側に延びる１又は複数の帯状の低剛性部１３を有する。複数の低剛性部１３においてシートの余剰部分を吸収しながら滑らかに低剛性部１３の延在方向と垂直な方向に湾曲又は屈曲している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状の圧電体及びこの圧電体の表裏に積層される一対の電極を備え、
その外縁から内側に延びる１又は複数の帯状の低剛性部を有する振動検出素子。
【請求項２】
面内の領域に基部を有し、前記低剛性部がこの基部の外周縁から放射状に延びている請求項１に記載の振動検出素子。
【請求項３】
前記低剛性部が前記圧電体の少なくとも一方の面に前記電極が積層されていない肉薄部である請求項１又は請求項２に記載の振動検出素子。
【請求項４】
前記低剛性部がスリットを有する請求項１、請求項２又は請求項３に記載の振動検出素子。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の振動検出素子が、前記低剛性部で、この低剛性部の延在方向と垂直な方向に湾曲又は屈曲している超音波センサ。
【請求項６】
前記振動検出素子が椀状である請求項５に記載の超音波センサ。
【請求項７】
前記低剛性部にひだが形成される請求項５又は請求項６に記載の超音波センサ。
【請求項８】
前記振動検出素子の裏面の反転形状を有し、前記振動検出素子が裏面側から載置される載置面を有する支持部材をさらに備える請求項５から請求項７のいずれか１項に記載の超音波センサ。
【請求項９】
前記支持部材が、厚さ方向に貫通し、前記振動検出素子に至る１又は複数の貫通孔を有する請求項８に記載の超音波センサ。
【請求項１０】
前記振動検出素子が前記１又は複数の低剛性部で前記載置面と部分的に接着されている請求項８又は請求項９に記載の超音波センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動検出素子及び超音波センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば食品パッケージのヒートシール性、蓄電池や燃料電池等の中の気泡の有無等を検査するために超音波センサが用いられる。この超音波センサは、被検体を挟んで超音波発信器と対向して設けられ、超音波発信器から発信され、被検体を透過した超音波を検出することでヒートシールの接着状態等を検査可能に構成される。
【０００３】
この超音波センサは、圧電素子から構成され、被検体を挟んで超音波発信器と対向する超音波受信面を有している。この超音波受信面は、例えば被検体に焦点が位置する凹曲面形状を有している（特開２０１３−１２７４００号公報参照）。
【０００４】
この超音波センサは、例えば一方向に弓なりに凹状に湾曲した背面付加材の上面に圧電素子を積層し、この圧電素子の上方から背面付加材の上面の反転形状を有する加圧板を押圧することで形成される（特開２０１０−２５８６０２号公報参照）。また、この圧電素子としては、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等から構成される比較的高価な無機圧電体の両面に一対の電極を積層したものが用いられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１３−１２７４００号公報
【特許文献２】特開２０１０−２５８６０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
一方、被検体のヒートシール性等を高精度で検査するためには、超音波発信器の超音波発信面及び超音波センサの超音波受信面をそれぞれ焦点位置が一致する３次元湾曲形状（例えば椀状）に形成することが望まれる。
【０００７】
しかしながら、前記従来の超音波センサを３次元湾曲形状に形成すると、超音波を検出する領域に皺が生じたりすることで適切な検査を行えないおそれがある。
【０００８】
本発明は、このような事情に基づいてなされたものであり、本発明の課題は、３次元湾曲形状を容易に形成することが可能な振動検出素子及び超音波センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するためになされた本発明は、フィルム状の圧電体及びこの圧電体の表裏に積層される一対の電極を備え、その外縁から内側に延びる１又は複数の帯状の低剛性部を有する振動検出素子である。
【００１０】
当該振動検出素子は、その面内の領域に基部を有し、前記低剛性部がこの基部の外周縁から放射状に延びているとよい。
【００１１】
前記低剛性部が前記圧電体の少なくとも一方の面に前記電極が積層されていない肉薄部であるとよい。
【００１２】
前記低剛性部がスリットを有するとよい。
【００１３】
また、前記課題を解決するためになされた本発明は、当該振動検出素子が、前記低剛性部で、この低剛性部の延在方向と垂直な方向に湾曲又は屈曲している超音波センサである。
【００１４】
当該超音波センサは、前記振動検出素子が椀状であるとよい。
【００１５】
当該超音波センサは、前記低剛性部にひだが形成されるとよい。
【００１６】
当該超音波センサは、前記振動検出素子の裏面の反転形状を有し、前記振動検出素子が裏面側から載置される載置面を有する支持部材をさらに備えるとよい。
【００１７】
前記支持部材が、厚さ方向に貫通し、前記振動検出素子に至る１又は複数の貫通孔を有するとよい。
【００１８】
当該超音波センサは、前記振動検出素子が前記１又は複数の低剛性部で前記載置面と部分的に接着されているとよい。
【００１９】
なお、本発明において、「表」とは振動を受信する側をいい、「裏」とはその反対側をいう。「低剛性部の延在方向」とは、低剛性部の任意の点における幅と垂直な方向をいう。「椀状」とは、３次元で凹状に形成され、底点が尖っていない（底点が丸められた又は平坦な）形状をいう。「ひだ」とは、重なり合い、折り返し等によって形成された皺を意味する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明に係る振動検出素子は、１又は複数の低剛性部を所望の形状に形成及び配置し、この低剛性部で、この低剛性部の延在方向と垂直な方向に湾曲又は屈曲することによって、３次元湾曲形状に容易に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係る振動検出素子を備える超音波センサの模式的斜視図である。
【図２】図２は、図１の超音波センサの模式的Ａ−Ａ線端面図である。
【図３】図３は、図１の超音波センサの振動検出素子の模式的Ａ−Ａ線拡大断面図である。
【図４】図４は、図１の超音波センサの模式的正面図である。
【図５】図５は、図１の超音波センサの振動検出素子と支持部材との接着状態を示す模式的背面図である。
【図６】図６は、図１の超音波センサの支持部材の貫通孔の配置を示す模式的正面図である。
【図７】図７は、図１の超音波センサとは異なる実施形態に係る超音波センサを示す模式的正面図である。
【図８】図８は、図１及び図７の超音波センサとは異なる実施形態に係る超音波センサの振動検出素子を示す模式的正面図である。
【図９】図９は、図１、図７及び図８の超音波センサとは異なる実施形態に係る超音波センサの振動検出素子を示す模式的正面図である。
【図１０】図１０は、比較実施形態に係る超音波センサの振動検出素子を示す模式的正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００２３】
［第一実施形態］
＜超音波センサ＞
図１及び図２の超音波センサ１は、それ自体本発明を構成する振動検出素子２と、振動検出素子２を裏面側から支持する支持部材３とを備える。当該超音波センサ１は、食品パッケージのヒートシール性、蓄電池や燃料電池の中の気泡の有無等を超音波によって検査するための検査装置に用いられる。当該超音波センサ１は、振動検出素子２の表面が、被検体を挟んで超音波発信器（不図示）と対向する超音波受信面を構成する。前記超音波発信器の超音波発信面は、被検体の一点に向けて超音波を集束できるよう二次曲線回転面、回転放物面等に形成されている。
【００２４】
（振動検出素子）
図３に示すように、振動検出素子２は、フィルム状の圧電体１１及び圧電体１１の表裏に積層される一対の電極（圧電体１１の表面に積層される第１電極１２ａ及び圧電体１１の裏面に積層される第２電極１２ｂ）を有する。振動検出素子２は、全体としてシート状である。
【００２５】
圧電体１１を形成する圧電材料としては、可撓性を有する高分子圧電材料が挙げられる。前記高分子圧電材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン−３フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ））、シアン化ビニリデン−酢酸ビニル共重合体（Ｐ（ＶＤＣＮ／ＶＡｃ））等が挙げられる。また、これらの高分子圧電材料を多孔性フィルムとすることによって、より可撓性が大きくなり、振動検出素子２の湾曲性及び屈曲性を高めることができる。
【００２６】
また、圧電体１１としては、圧電特性を有しない例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等に多数の扁平な気孔を形成し、コロナ放電等によって扁平な気孔の対向面を分極して帯電させることによって圧電特性を付与したものを使用することもできる。
【００２７】
圧電体１１の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、圧電体１１の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましい。圧電体１１の平均厚さが前記下限に満たないと、圧電体１１の強度が不十分となるおそれがある。逆に、圧電体１１の平均厚さが前記上限を超えると、振動検出素子２を支持部材３に積層する際に、所望の湾曲又は屈曲形状に形成し難くなるおそれがある。
【００２８】
第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂは薄膜状である。第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂは圧電体１１の表裏の電位差を検出するために用いられる。このため、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂは、不図示の検出回路に接続される。
【００２９】
第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂの材質としては、導電性を有するものであればよく、例えばアルミニウム、銅、ニッケル等の金属や、カーボン等が挙げられる。
【００３０】
第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂの圧電体１１への積層方法としては、特に限定されず、例えば金属の蒸着、カーボン導電インクの印刷、銀ペーストの塗布乾燥等が挙げられる。
【００３１】
第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂの平均厚さとしては、積層方法にもよるが、例えば０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。前記平均厚さが前記下限に満たないと、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂの強度が不十分となるおそれがある。逆に、前記平均厚さが前記上限を超えると、振動検出素子２を湾曲又は屈曲した状態での曲面形状への追従性が低下するおそれがある。
【００３２】
振動検出素子２は、その外縁から内側に延びる複数の帯状の低剛性部１３を有する。振動検出素子２は、複数の低剛性部１３においてシートの余剰部分を吸収しながら滑らかに低剛性部１３の延在方向と垂直な方向に湾曲又は屈曲している。また、振動検出素子２は、複数の低剛性部１３の延在方向に沿う方向でも湾曲又は屈曲している。つまり、振動検出素子２は、複数の低剛性部１３で３次元的に湾曲又は屈曲している。なお、「帯状」とは、長さに対して幅が小さい形状をいう。
【００３３】
複数の低剛性部１３は、振動検出素子２の外縁をその延在方向の一端として形成されている。複数の低剛性部１３は、圧電体１１の両面に第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂが積層されていない肉薄部である。振動検出素子２は、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂが圧電体１１の厚さ方向に対向するよう平面視略同一形状にパターニングされている。振動検出素子２は、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂの非パターニング領域が低剛性部１３を構成している。つまり、圧電体１１は、厚さ方向に対向する位置に第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂがいずれも積層されていない露出領域を有しており、この露出領域が低剛性部１３を構成している。当該超音波センサ１は、圧電体１１の両面に第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂが積層された振動検出部と、圧電体１１の両面に第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂが積層されておらず、振動を検出しない非振動検出部とを有する。当該超音波センサ１において、複数の低剛性部１３は、振動を検出しない非振動検出部である。
【００３４】
当該振動検出素子２は、低剛性部１３を有することによって、シートの余剰部分を低剛性部１３で吸収しつつ（湾曲又は屈曲に伴うシートの余剰部分を低剛性部１３で重なり合わせながら）容易に湾曲することができる。詳しく説明すると、展開状態の振動検出素子２は、湾曲又は屈曲した状態に対してシート面方向において余剰部分を有している。この余剰部分は、湾曲又は屈曲した状態でひだとして形成されやすい。この際、低剛性部１３が存在しないと、圧電体１１に第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂが積層された前記振動検出部にランダム（無原則）で複数のひだが生じやすい。これに対し、振動検出素子２が低剛性部１３を有する場合、前記振動検出部よりも剛性が小さい低剛性部１３に選択的にひだが生じやすくなる。換言すると、振動検出素子２が低剛性部１３を有することで、この低剛性部１３が前記振動検出部にひだが発生することを抑制する。従って、当該超音波センサ１は、振動検出素子２が低剛性部１３を有することで、前記振動検出部にひだが生じることに起因する検出感度の低下を抑制し、振動を適切に検出することができる。前記振動検出部にひだが発生することを更に抑制するには、放射状に配置された低剛性部１３が周回方向に均一のピッチで配置されるのが好ましい。均一なピッチで低剛性部１３が配置されることで、全ての低剛性部１３に同程度のひだを形成することができる。
【００３５】
また、当該振動検出素子２は、低剛性部１３が前述の肉薄部である。これにより、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂは圧電体１１によって分離され、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂ間の短絡を防止することができる。詳しく説明すると、例えば第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂの両方が形成されているところ（つまり、前述の振動検出部）に低剛性部１３に代えて振動検出素子の厚さ方向を貫通するスリットを設け、このスリットを挟む両側の部分を重ね合わせることで湾曲又は屈曲形状を形成した場合、重ね合わせた部分で第１電極と第２電極が接続され、短絡を生じる。また、図１０に示すように、低剛性部１３に代えて振動検出素子１０２の厚さ方向に貫通する切欠き１０３を設け、切欠き１０３を挟む両側の部分を重ね合わせない場合でも、切欠き１０３による切断端面に導電性の部材が付着したり、導電性のゴミが付着することで第１電極及び第２電極間が短絡するおそれがある。これに対し、当該振動検出素子２は、圧電体１１に第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂが積層されていない肉薄部を設けることで、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂ間の短絡を防止することができる。
【００３６】
振動検出素子２は、前述の超音波発信器の超音波発信面の形状に対応した形状を有する。振動検出素子２は、裏面側に陥没した凹状に形成される。本実施形態において、振動検出素子２は椀状である。当該超音波センサ１は、振動検出素子２が椀状であることによって、接着不良や気泡等の不具合を超音波によって容易かつ確実に検出することができる。
【００３７】
図４に示すように、振動検出素子２は、その面内の領域に基部２ａを有する。基部２ａは、平面視円形、より詳しくは平面視真円状である。基部２ａは、圧電体１１に第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂが積層された振動検出部の一部分を構成する。基部２ａは、振動検出素子２の中心部（つまり底部）に位置する。基部２ａの外周縁と振動検出素子２の外周縁とは平面視同心円状に形成されている。振動検出素子２は、複数の低剛性部１３が基部２ａの外周縁から放射状に延びている。複数の低剛性部１３は振動検出素子２の径方向に直線状に延びている。当該振動検出素子２は、複数の低剛性部１３が基部２ａの外周縁から放射状に延びていることによって、複数の低剛性部１３の延在方向（本実施形態では当該振動検出素子２の径方向）に亘ってシートの余剰部分を吸収しつつ、複数の低剛性部１３の延在方向と垂直な方向に容易に湾曲又は屈曲することができる。なお、「円形」とは、真円形のみならず、楕円形及び長円形を含む。また、基部２ａは平面視円形に限らず、多角形、星型等であってもよい。
【００３８】
基部２ａは、湾曲又は屈曲状態でシートの余剰部分を吸収しない領域であり、図４に示すように、振動検出素子２の中心部の比較的小さい範囲に形成される。振動検出素子２の平均半径Ｒ１（湾曲又は屈曲面に沿う長さ）に対する基部２ａの平均半径Ｒ２（湾曲又は屈曲面に沿う長さ）の比の下限としては、０．１が好ましく、０．３がより好ましい。一方、前記比の上限としては、０．５が好ましく、０．４がより好ましい。前記比が前記下限に満たないと、複数の低剛性部１３の面積割合が相対的に大きくなることで、振動検出部の面積が不必要に小さくなるおそれがある。逆に、前記比が前記上限を超えると、複数の低剛性部１３によってシートの余剰部分を十分に吸収することができず、振動検出部にひだが生じるおそれがある。
【００３９】
複数の低剛性部１３は、基部２ａの外周縁から等角度間隔で配置されることが好ましい。複数の低剛性部１３が等角度間隔で配置されることによって、複数の低剛性部１３によってシートの余剰部分を効果的に吸収し、振動検出部にひだが生じることを防止しやすい。
【００４０】
前述のように、低剛性部１３は帯状であり、一定の幅を有する。低剛性部１３は一定の幅を有することで、シートの余剰部分を吸収することができる。複数の低剛性部１３の平均幅としては、振動検出素子２のサイズに対応して設定可能であるが、例えば０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下とすることができる。
【００４１】
図４に示すように、低剛性部１３にはひだ１３ａが形成されていることが好ましい。ひだ１３ａは、振動検出素子２を展開状態から曲面形状に形成する際に、余剰なシート部分が重なり合うこと等によって形成される。当該超音波センサ１は、低剛性部１３にひだ１３ａが形成されることで、振動検出素子２を所望の曲面形状に形成しやすい。また、当該超音波センサ１は、低剛性部１３にひだが形成されることで、前記振動検出部の表面を平滑な所望の曲面形状に保つことが容易となり、前記振動検出部の検出感度の低下を抑制することができる。
【００４２】
（支持部材）
支持部材３は、図２に示すように、振動検出素子２の裏面の反転形状を有し、振動検出素子２が裏面側から載置される載置面３ａを有する。また、支持部材３は厚さ方向（表裏方向）に貫通する複数の貫通孔３ｂを有する。当該超音波センサ１は、支持部材３を備えることによって、振動検出素子２を載置面３ａの曲面形状に沿った形状に容易に形成することができる。
【００４３】
支持部材３は、例えば合成樹脂を主成分として形成される。この合成樹脂としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン等が挙げられる。なお、「主成分」とは、質量換算で最も含有量の大きい成分をいう。
【００４４】
図５に示すように、当該超音波センサ１は、振動検出素子２及び支持部材３を接着する複数の接着部１４（複数の第１接着部１４ａ及び複数の第２接着部１４ｂ）を有する。複数の接着部１４は、例えば公知の両面テープや接着剤によって形成することができる。
【００４５】
複数の第１接着部１４ａは、複数の低剛性部１３に積層されている。これにより、振動検出素子２は、複数の低剛性部１３で載置面３ａと部分的に接着されている。当該超音波センサ１は、振動検出素子２が複数の低剛性部１３で載置面３ａと部分的に接着されていることによって、振動検出素子２の共振周波数が支持部材３の影響を受けて変化することを抑制することができる。
【００４６】
複数の第２接着部１４ｂは、振動検出素子２の外周縁部に積層されている。本実施形態では、複数の第２接着部１４ｂは、第２電極１２ｂ（つまり振動検出部）の外周縁部に積層されている。これにより、振動検出素子２は、複数の低剛性部１３に加え、振動検出素子２の外周縁部でも載置面３ａと部分的に接着されている。当該超音波センサ１は、振動検出素子２が振動検出素子２の外周縁部で載置面３ａと部分的に接着されることによって、振動検出素子２の共振周波数が支持部材３の影響を受けて変化することを抑制しつつ、振動検出素子２の載置面３ａからの剥離を容易に抑制することができる。
【００４７】
複数の貫通孔３ｂは、振動検出素子２に至るよう設けられている。特に、本実施形態では、図５に示すように、複数の貫通孔３ｂは、複数の低剛性部１３と重ならない位置で振動検出素子２に至るよう設けられている。これにより、当該超音波センサ１は、振動検出素子２の前記振動検出部の裏面側の空間を支持部材３の裏面側の空間に連通することができる。その結果、当該超音波センサ１は、振動検出素子２の共振周波数が載置面３ａとの密閉によって影響を受けることを抑制することができる。
【００４８】
図６を参照して、複数の貫通孔３ｂの配置について詳説する。まず、前述のように、当該超音波センサ１は、非振動検出部である複数の低剛性部１３と、圧電体１１の両面に第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂが積層された振動検出部１５とを有している。この振動検出部１５は、基部２ａと、基部２ａの外周縁の外側で複数の低剛性部１３によって区画される複数の周縁部２ｂとを有している。当該超音波センサ１は、基部２ａ及び複数の周縁部２ｂに対応して貫通孔３ｂが設けられている。詳しくは、基部２ａ及び各周縁部２ｂに対して貫通孔３ｂが設けられており、好ましくは基部２ａ及び各周縁部２ｂに対して１対１対応で貫通孔３ｂが設けられている。これにより、当該超音波センサ１は、振動検出部１５の各区画の裏面側の空間を支持部材３の裏面側の空間に連通することができる。その結果、当該超音波センサ１は、振動検出素子２の共振周波数が載置面３ａとの密閉によって影響を受けることをより確実に抑制することができる。
【００４９】
＜超音波センサの製造方法＞
当該超音波センサ１は、平膜状（展開状態）の振動検出素子２を支持部材３の載置面３ａの曲面形状に追従させつつ、この振動検出素子２を載置面３ａ上に固定することで形成される。当該超音波センサ１の製造方法は、振動検出素子２を支持部材３の載置面３ａに積層する工程（積層工程）と、この積層工程後又はこの積層工程と同時に、振動検出素子２を載置面３ａの曲面形状に沿った形状に形成する工程（形成工程）とを備える。前記形成工程では、支持部材３の裏面側からの吸引により振動検出素子２を載置面３ａの曲面形状に沿った形状に形成することができる。また、前記形成工程では、支持部材３の裏面側からの吸引に代えて、振動検出素子２を表面側から凸部材で押さえ付けてもよい。
【００５０】
前記形成工程では、例えば支持部材３の複数の貫通孔３ｂからの真空引きにより振動検出素子２を載置面３ａ側に吸引する。この際、振動検出素子２の複数の低剛性部１３に選択的に複数のひだ１３ａが形成され、これによりシートの余剰な部分を吸収しつつ振動検出素子２を所望の曲面形状に形成することができる。
【００５１】
＜利点＞
当該振動検出素子２は、その外縁から内側に延びる複数の帯状の低剛性部１３を有しており、複数の低剛性部１３で、これらの低剛性部１３の延在方向と垂直な方向に湾曲又は屈曲することができる。さらに、当該振動検出素子２は、複数の帯状の低剛性部１３を有することで、これらの低剛性部１３の延在方向に沿う方向にも湾曲又は屈曲しやすい。そのため、当該振動検出素子２は、３次元湾曲形状に容易に形成することができる。
【００５２】
当該超音波センサ１は、振動検出素子２が、その外縁から内側に延びる複数の帯状の低剛性部１３を有しているので、振動検出素子２を、複数の低剛性部１３で、これらの低剛性部１３の延在方向と垂直な方向に湾曲又は屈曲することができる。さらに、当該超音波センサ１は、振動検出素子２が複数の帯状の低剛性部１３を有することで、振動検出素子２をこれらの低剛性部１３の延在方向に沿う方向にも湾曲又は屈曲しやすい。そのため、当該超音波センサ１は、３次元湾曲形状の振動検出素子２を容易に形成することができる。
【００５３】
当該超音波センサ１は、振動検出素子２を超音波発信器の超音波発信面に対応する所望の３次元湾曲形状に形成することが容易であるので、超音波発信器と対として用いられる超音波検出用のセンサとして好適に用いられる。
【００５４】
当該超音波センサの製造方法は、振動検出素子２を３次元湾曲形状に容易に形成可能な当該超音波センサ１を容易かつ確実に製造することができる。
【００５５】
［第二実施形態］
図７の超音波センサ２１は、それ自体本発明を構成する振動検出素子２２と、振動検出素子２２を裏面側から支持する支持部材３とを備える。振動検出素子２２は、その外縁から内側に延びる複数の帯状の低剛性部２３を有する。低剛性部２３はスリット１３ｂを有する。当該超音波センサ２１は、低剛性部２３がスリット１３ｂを有する以外、図１の超音波センサ１と同様の構成とすることができる。そのため、以下ではスリット１３ｂについてのみ説明する。
【００５６】
スリット１３ｂは、振動検出素子２２の外縁から内側に延びている。スリット１３ｂは、低剛性部２３の幅方向の中間位置（幅方向の両端を含まない位置）で低剛性部２３の延在方向に沿って延びている。スリット１３ｂは、一部の低剛性部２３にのみ設けられてもよいが、各低剛性部２３に１対１対対応で設けられることが好ましい。
【００５７】
＜利点＞
当該振動検出素子２２は、低剛性部２３がスリット１３ｂを有するので、このスリット１３ｂで湾曲又は屈曲させやすい。当該振動検出素子２２は、スリット１３ｂが低剛性部２３の幅方向の中間位置に形成されているので、スリット１３ｂを挟む両側の一定範囲には少なくとも第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂのいずれか一方が存在しない非振動検出部が形成される。そのため、当該振動検出素子２２は、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂ間の短絡を抑制しやすい。
【００５８】
当該超音波センサ２１は、振動検出素子２２が低剛性部２３にスリット１３ｂを有するので、振動検出素子２２をこのスリット１３ｂで湾曲又は屈曲させやすい。当該超音波センサ２１は、スリット１３ｂが低剛性部２３の幅方向の中間位置に形成されているので、第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂ間の短絡を抑制しやすい。
【００５９】
［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００６０】
例えば当該振動検出素子は、基部が平面視円形である場合でも、この基部は必ずしも平面視真円状でなくてもよい。例えば図８に示すように、当該超音波センサは、振動検出素子３２が椀状である場合、基部３２ａは長円状であってもよい。またこの場合、複数の低剛性部３３は、基部３２ａの外周縁の円周部分のみから放射状に延びていてもよい。
【００６１】
当該振動検出素子は、その外縁から内側に延びる前記低剛性部を１つのみ有していてもよい。例えば図９の振動検出素子４２は、その外縁から内側に延びる１つの低剛性部４３のみを有している。この低剛性部４３は、振動検出素子４２の外縁から内側に向けて渦巻き状に形成されている。つまり、この低剛性部４３は、平面視円形の基部の外周縁から放射状に延びていない。当該振動検出素子は、この構成によっても、低剛性部４３で、この低剛性部４３の延在方向と垂直な方向に湾曲又は屈曲することができる。
【００６２】
当該超音波センサにおいて、振動検出素子の曲面形状は用途に応じて設定可能であり、振動検出素子は必ずしも椀状でなくてもよい。例えば振動検出素子は、表面側に隆起したドーム状等に構成されてもよい。
【００６３】
前記１又は複数の低剛性部は、圧電体の一方の面にのみ電極が積層された肉薄部から構成されてもよい。但し、１又は複数の低剛性部に選択的にひだを形成する観点からは、低剛性部とその他の部分（振動検出部）とで剛性の差が大きい方が好ましい。そのため、低剛性部は、圧電体の両面に電極が積層されていない肉薄部であることがより好ましい。
【００６４】
当該振動検出素子は、前記一対の電極が平面視同一形状でパターニングされていなくてもよい。この場合、少なくとも一方の電極が圧電体に積層されていない領域を肉薄部として構成することができる。
【００６５】
当該振動検出素子は、例えば図８及び図９の構成において、低剛性部にスリットが形成されてもよい。また、前記スリットは、当該振動検出素子の外縁から離れた内側の領域に形成されてもよい。さらに、当該振動検出素子は、１つの低剛性部に対して２以上のスリットが形成されてもよい。
【００６６】
当該振動検出素子は、前記基部と複数の周縁部との間に低剛性部を設けてもよい。換言すると、前記基部と複数の周縁部との間に、圧電体に少なくとも一方の電極が積層されていない肉薄部を形成してもよい。この構成によると、複数の振動検出部を低剛性部で分割したアレイ状のセンサを形成することができる。
【００６７】
前記１又は複数の低剛性部は、延在方向に沿って幅が一定でなくてもよい。例えば当該振動検出素子が放射状に配設される複数の低剛性部を有する場合、これらの低剛性部は、放射方向外側に向けて幅が漸減してもよく、漸増してもよく、幅が漸減する領域と幅が漸増領域とを共に有していてもよい。
【００６８】
当該超音波センサは、前記振動検出素子の曲面形状が適切に維持可能な場合であれば、前記１又は複数の低剛性部には必ずしもひだが形成されていなくてもよい。
【００６９】
当該超音波センサは、前記振動検出素子の曲面形状が維持できる限り、必ずしも前述の支持部材を有していなくてもよい。
【００７０】
当該超音波センサは、前記支持部材を有する場合、前記１又は複数の低剛性部でのみ前記載置面と部分的に接着されていてもよい。また、当該超音波センサがこの支持部材を有する場合、検出精度が不十分とならない場合であれば、前記振動検出素子と支持部材とを電極の任意の積層領域で接着固定することも可能である。
【００７１】
当該超音波センサは、支持部材上に複数の振動検出素子が積層された構成とすることも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
以上説明したように、本発明に係る振動検出素子は、３次元湾曲形状に容易に形成することができるので、超音波検出用のセンサとして好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７３】
１，２１  超音波センサ
２，２２，３２，４２  振動検出素子
２ａ，３２ａ  基部
２ｂ  周縁部
３  支持部材
３ａ  載置面
３ｂ  貫通孔
１１  圧電体
１２ａ  第１電極
１２ｂ  第２電極
１３，２３，３３，４３  低剛性部
１３ａ  ひだ
１３ｂ  スリット
１４  接着部
１４ａ  第１接着部
１４ｂ  第２接着部
１５  振動検出部
１０２  振動検出素子
１０３  切欠き
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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