(57)【要約】  超音波トランスデューサー（１）は、金属カバー（２）、樹脂ケース（３）、圧電素子（４）、外部接続端子（５，６）、および導電性ゴム（７，８）を備えている。金属カバー（２）は、音波の送受方向に開口する筒状である。樹脂ケース（３）は、正面が開口する有底筒状であり、左側面側の分割部材と右側面側の分割部材とからなり、金属カバー（２）に保持されている。圧電素子（４）は、圧電層と電極層とを備え、樹脂ケース（３）に保持されている。外部接続端子（５，６）および導電性ゴム（７，８）は、圧電素子（４）の左右両側面と樹脂ケース（３）との間に設けられ、圧電素子（４）の電極層に導通している。金属カバー（２）の右側面および左側面の中央付近には、樹脂ケース（３）に弾性力を付与する弾性変形部（２Ｂ）が設けられている。
2013058297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波の送受方向を向く第１端面が少なくとも開口して内部空間を有する金属カバーと、
有底筒状であり、少なくとも２つの分割部材からなり、前記金属カバーに保持されている樹脂ケースと、
圧電層と電極層とを備え、前記樹脂ケースに保持されている圧電素子と、
前記圧電素子の側面と前記樹脂ケースの内側面とに接して設けられていて、前記圧電素子の電極層に導通している導通部と、を備え、
樹脂ケースの外側面と金属カバーの内側面とに弾性力を付与している弾性変形部が設けられている超音波トランスデューサー。
【請求項２】
前記弾性変形部は、前記金属カバーと一体に形成され、前記樹脂ケース側に屈曲した状態に塑性変形している舌状の部位である、請求項１に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項３】
前記樹脂ケースは、前記音波の送受方向に沿って互いに対面して配置される第１の段部および第２の段部を備えていて、
前記金属カバーは、前記舌状の弾性変形部の先端面が前記第１の段部または前記第２の段部に接触して、前記第１の段部と前記第２の段部との間に固定されている、請求項２に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項４】
前記導通部は、前記圧電素子との接触箇所に弾性変形可能な外部接続端子を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の超音波トランスデューサー。
【請求項５】
前記導通部は、前記外部接続端子と前記圧電素子との間に導電性ゴムを有する、請求項４に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項６】
前記圧電素子は、前記２つの分割部材の分割面に平行する両側面それぞれに各電極層が露出し、
前記導電性ゴムは、厚み方向にのみ導通性を有する異方導電性ゴムであり、
前記外部接続端子は、前記圧電素子の電極層に対面する位置で前記異方導電性ゴムに選択的に接触する、請求項５に記載の超音波トランスデューサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、圧電素子を用いて音波を送波または受波する超音波トランスデューサーに関する。特には、印刷機等でシートの重送を検知する重送検知センサとして用いられる、超音波トランスデューサーに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波トランスデューサーは、印刷機等でシートの重送を検出する重送検知センサとして用いられている。【０００３】
ある種の超音波トランスデューサー（例えば特許文献１参照。）は、振動板と、圧電素子とを備えている。通常、この種の超音波トランスデューサーでは、振動板は圧電素子によって屈曲振動させられる。【０００４】
また、別の種の超音波トランスデューサー（例えば特許文献２参照。）は、ケース内に圧電素子が収容されている。通常、この種の超音波トランスデューサーでは、圧電素子は広がり振動し、ケースと圧電素子との接合体が厚み方向に屈曲振動する構成とされている。【０００５】
また、超音波トランスデューサー（例えば特許文献３参照。）では、振動子の電気的接続のために異方導電性ゴムが設けられることがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】実開昭６２−１２７１９５号公報
【特許文献２】特開２００３−２４４７９３号公報
【特許文献３】実開平０２−１１８３８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
重送検知センサとして用いられる超音波トランスデューサーでは、音圧レベルや感度レベルを低下させることなく小型化することが求められている。そのような観点からは、ケースと圧電素子との接合体の屈曲振動を利用する構成ではなく、圧電素子の厚み振動を直接利用する構成が好適である。【０００８】
ただし、厚み振動する圧電素子を用いた超音波トランスデューサーでは、配線構造の信頼性に課題がある。厚み振動する圧電素子としては、圧電体層と内部電極とを交互に積層した直方体形状の積層体と、積層体の４つの側面のうち、互いに対向する２つの側面にそれぞれ設けられた側面電極とを備える積層型圧電素子が一般的である。積層型圧電素子では、側面に設けられた側面電極に、はんだや接着剤などによって配線が接続される。積層型圧電素子が厚み振動すると、振動に伴って側面電極における配線が接続されている部分が変位する。この変位により、側面電極と配線との接続部分が破断することがある。また、積層型圧電素子にはんだや接着剤が付着することにより積層型圧電素子の理想的な振動が阻害されてしまうことがある。【０００９】
また、厚み振動する圧電素子を用いた超音波トランスデューサーでは、一般に、圧電素子と外部接続端子とを固定するためにプラスチック製のケースが必要となる。プラスチック製のケースがある程度複雑な形状である場合には、射出成形などにより成形されたプラスチック製の複数の部材を接着剤や超音波接合などにより接着することでケースを製造する必要がある。しかしながら、それらのプラスチック製の部材間の接着に接着剤を利用する場合、接着剤が圧電素子に付着して圧電素子の振動阻害が生じる可能性がある。また、超音波接合や熱硬化性樹脂からなる接着剤を用いる場合、加熱設備や加熱時間が必要であり、また、熱によりケースが変形して不具合が生じる可能性がある。その上、プラスチック製のケースは経時的に塑性変形が生じやすく、圧電素子と外部接続端子との接触抵抗に変動が引き起こされて不具合が生じることもある。【００１０】
そこで、本発明の目的は、厚み振動する圧電素子の振動阻害や、ケースの変形による不具合などを招くことが無い、超音波トランスデューサーを実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の超音波トランスデューサーは、金属カバーと、樹脂ケースと、圧電素子と、導通部と、を備えている。金属カバーは、音波の送受方向を向く第１端面が少なくとも開口して内部空間を有する形状である。樹脂ケースは、有底筒状であり、少なくとも２つの分割部材からなり、金属カバーに保持されている。圧電素子は、圧電層と電極層とを備え、樹脂ケースに保持されている。導通部は、圧電素子の側面と樹脂ケースの内側面とに接して設けられていて、圧電素子の電極層に導通している。この超音波トランスデューサーは、樹脂ケースの外側面と金属カバーの内側面とに弾性力を付与している弾性変形部を備えている。【００１２】
この構成では、厚み振動する圧電素子を、圧電素子の側面に接する導通部から適切な加圧力で加圧して、支持することができる。したがって、圧電素子の厚み振動を阻害することが無く、かつ、接続信頼性の高い配線構造および支持構造を実現することができる。また、金属カバーが電磁シールドとして機能し、超音波トランスデューサーのノイズ耐性が高まる。さらには、分割可能に構成された樹脂ケースが金属カバーによって保持されるので、樹脂ケースの接着が不要で、かつ、熱変形などにより樹脂ケースが過大に塑性変形することを防ぐことができる。その上、弾性変形部が、樹脂ケースの外側面に弾性力を付与するので、樹脂ケースの塑性変形を大幅に低減し、圧電素子と端子部との接触抵抗が著しく低下することを防ぐことができる。【００１３】
上述の超音波トランスデューサーにおいて、弾性変形部は、金属カバーと一体に形成され、樹脂ケース側に屈曲した状態に塑性変形している舌状の部位であると好適である。【００１４】
この構成では、弾性変形部を独立した部材とする必要が無く、金属カバーと一体に形成するため、部品点数を抑制して超音波トランスデューサーを構成でき、また、製造工程の簡易化を図ることができる。【００１５】
上述の超音波トランスデューサーにおいて、樹脂ケースは、音波の送受方向に沿って互いに対面して配置される第１の段部および第２の段部を備えていて、金属カバーは、舌状の弾性変形部の先端面が第１の段部または第２の段部に接触して、第１の段部と第２の段部との間に固定されていると好適である。【００１６】
この構成では、金属カバーに樹脂ケースを嵌め込むだけで、樹脂ケースの固定（抜け止め）を実現でき、製造工程の簡易化を図ることができる。【００１７】
上述の超音波トランスデューサーにおいて、導通部は、圧電素子との接触箇所に弾性変形可能な外部接続端子を有すると好適である。さらには、上述の超音波トランスデューサーにおいて、導通部は、外部接続端子と圧電素子との間に導電性ゴムを有すると好適である。特には、上述の超音波トランスデューサーにおいて、圧電素子は、両側面それぞれに各電極層が露出し、導電性ゴムは、厚み方向にのみ導通性を有する異方導電性ゴムであり、外部接続端子は、圧電素子の電極層に対面する位置で異方導電性ゴムに選択的に接触すると好適である。【００１８】
これらの構成では、弾性変形可能な外部接続端子や導電性ゴムによっても圧電素子の加圧支持が実現されるため、より安定した加圧力の配線構造および支持構造を実現できる。また、異方導電性ゴムにより圧電素子の配線を実現すると、圧電素子を両側面それぞれに各電極層が露出する簡易な構成とすることができる。
【発明の効果】
【００１９】
この発明によれば、厚み振動する圧電素子を、圧電素子の側面に接する導通部から適切な加圧力で加圧して、支持することで、圧電素子の厚み振動を阻害することが無く、かつ、接続信頼性の高い配線構造および支持構造を実現することができる。また、金属カバーが電磁シールドとして機能し、超音波トランスデューサーのノイズ耐性を高められる。さらには、分割可能に構成された樹脂ケースが金属カバーによって保持されるので、樹脂ケースの接着が不要で、かつ、熱変形などにより樹脂ケースが過大に塑性変形することを防ぐことができる。その上、弾性変形部が、樹脂ケースの外側面に弾性力を付与するので、樹脂ケースの分割面に直交する方向での樹脂ケースの塑性変形を大幅に低減し、圧電素子と端子部との接触抵抗が著しく低下することを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る超音波トランスデューサーの構成例を示す展開図および断面図である。
【図２】図１に示す超音波トランスデューサーの斜視図である。
【図３】図２に示す圧電素子の斜視図である。
【図４】図２に示す樹脂ケースの斜視図である。
【図５】図２に示す金属カバーの斜視図である。
【図６】図２に示す外部接続端子の斜視図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る超音波トランスデューサーの構成例を示す図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る超音波トランスデューサーの構成例を示す図である。
【図９】本発明の第４の実施形態に係る超音波トランスデューサーの構成例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
《第１の実施形態》
次に、本発明の第１の実施形態に係る超音波トランスデューサー１について説明する。
【００２２】
図１（Ａ）は、本実施形態に係る超音波トランスデューサー１の正面図、図１（Ｂ）は、超音波トランスデューサー１の上側面図、図１（Ｃ）は、超音波トランスデューサー１の背面図、図１（Ｄ）は、超音波トランスデューサー１の左側面図、図１（Ｅ）は、超音波トランスデューサー１の上側面側から視た断面図である。また、図２は、正面を上向きに配置し、左側面を右手前向きに配置し、上側面を左手前向きに配置した状態での超音波トランスデューサー１の斜視図である。
【００２３】
なお、図１（Ａ）に示す正面は、特許請求の範囲に記載の第１端面に相当し、図１（Ｃ）に示す背面は、特許請求の範囲に記載の第２端面に相当している。即ち、この超音波トランスデューサー１は、正面法線方向を超音波の送受方向とするものである。
【００２４】
超音波トランスデューサー１は、金属カバー２と、樹脂ケース３と、圧電素子４と、外部接続端子５，６と、導電性ゴム７，８と、を備えている。外部接続端子５，６と、導電性ゴム７，８は、本実施形態における導通部を構成している。
【００２５】
圧電素子４は、図３に示すように、概略直方体状であり、正面−背面間の厚みが変化（厚み振動）するように構成されている。また、圧電素子４は、右側面と左側面とのそれぞれが電極接続部となるように構成されている。
【００２６】
樹脂ケース３は、図４に示すように、プラスチック樹脂の射出成型品であり、正面に開口を有する有底筒状で、右側面側の部材と左側面側の部材とに分割可能に構成されている。樹脂ケース３は、開口から正面側に圧電素子４の端部が突出するように、圧電素子４を保持している。
【００２７】
金属カバー２は、図５に示すように、導電性を持つ金属材料からなり、正面および背面が開口する筒状に構成されている。金属カバー２は、樹脂ケース３を保持している。
【００２８】
外部接続端子５，６は、図６に示すように、導電性を持つ金属材料からなり、音波の送受方向を長手方向とする棒状に構成されている。外部接続端子５，６では、正面側の端部が樹脂ケース３の開口内に配置されていて、背面側の端部が樹脂ケース３の背面から突出している。外部接続端子５は、圧電素子４の左側面側に配置されている。外部接続端子６は、圧電素子４の右側面側に配置されている。
【００２９】
導電性ゴム７，８は、高い導電性を持つゴムシートである。図１（Ｅ）に示すように、導電性ゴム７は、圧電素子４の左側面側、即ち、外部接続端子５と圧電素子４との間に配置されている。導電性ゴム８は、圧電素子４の右側面側、即ち、外部接続端子６と圧電素子４との間に配置されている。これらの導電性ゴム７，８を介して、外部接続端子５，６は圧電素子４に電気的に接続されている。
【００３０】
図３は、正面を上向きに配置し、左側面を右手前向きに配置し、上側面を左手前向きに配置した状態での圧電素子４の斜視図である。
【００３１】
圧電素子４は、整合層４Ａと、振動層４Ｂと、側面電極４Ｃ１，４Ｃ２と、を備えている。整合層４Ａは、圧電素子４の正面側に位置する部材であり、振動層４Ｂは、圧電素子４の背面側に位置する部材である。整合層４Ａと振動層４Ｂとは、互いに接合されている。整合層４Ａは、外界（空気）と振動層４Ｂとの間で、音響インピーダンスの整合を取るために設けられている。振動層４Ｂは、厚み振動する領域である。側面電極４Ｃ１は、外部接続端子５と接続される電極であり、振動層４Ｂの左側面に形成されている。側面電極４Ｃ２は、外部接続端子６と接続される電極であり、振動層４Ｂの右側面に形成されている。
【００３２】
振動層４Ｂは、５つの電極層４Ｂ１と、４つの圧電層４Ｂ２と、絶縁材４Ｂ３と、を備えている。なお、電極層４Ｂ１と圧電層４Ｂ２との数は、この実施形態の例に限られるものではない。電極層４Ｂ１と圧電層４Ｂ２とは、音波の送受方向に交互に積層されている。圧電層４Ｂ２は、音波の送受方向の両側に配置される電極層４Ｂ１から駆動電圧が印加されることで厚みが変化（厚み振動）する。電極層４Ｂ１は、圧電層４Ｂ２の駆動電極として機能する。偶数層の電極層４Ｂ１は、左側面の側面電極４Ｃ１に電気的に接続されている。奇数層の電極層４Ｂ１は、右側面の側面電極４Ｃ２に電気的に接続されている。なお、奇数層の電極層４Ｂ１と、左側面の側面電極４Ｃ１との導通を防ぐため、奇数層の電極層４Ｂ１の左側面への露出部分には、絶縁材４Ｂ３が設けられている。また、偶数層の電極層４Ｂ１と、右側面の側面電極４Ｃ２との導通を防ぐため、偶数層の電極層４Ｂ１の右側面への露出部分にも、絶縁材４Ｂ３が設けられている。
【００３３】
図４（Ａ）および図４（Ｂ）は、正面を上向きに配置し、左側面を右手前向きに配置し、上側面を左手前向きに配置した状態での、樹脂ケース３の斜視図である。図４（Ａ）に示す樹脂ケース３は、左側面側の部材（分割部材３Ａ１）と右側面側の部材（分割部材３Ａ２）とを組み合わせて配置した状態である。図４（Ｂ）に示す樹脂ケース３は、分割部材３Ａ１と分割部材３Ａ２とを分離して配置した状態である。
【００３４】
分割部材３Ａ１，３Ａ２を組み合わせた状態で、樹脂ケース３は、側面部３Ｂと、背面部３Ｃとを備えている。側面部３Ｂは、樹脂ケース３の正面側に位置する部位であり、正面および背面に開口が形成された筒状に構成されている。背面部３Ｃは、樹脂ケース３の背面側に位置する部位であり、側面部３Ｂの背面側を閉塞する板状に構成されている。
【００３５】
側面部３Ｂは、鍔部３Ｂ１と係合部３Ｂ２と内腔部３Ｂ３とを備えている。鍔部３Ｂ１は、側面部３Ｂの正面側端部の周りに設けられた、外周側に突出する凸部である。この鍔部３Ｂ１は、特許請求の範囲に記載の第１の段部または第２の段部であり、背面側端面で金属カバー２に接触して金属カバー２の位置を規制するために設けられている。係合部３Ｂ２は、樹脂ケース３の右側面および左側面それぞれのほぼ中央付近に設けられた凹部であり、正面側から背面側にかけて次第に深さが増すようにテーパをつけて形成されている。この係合部３Ｂ２は、特許請求の範囲に記載の第１の段部または第２の段部であり、後述する金属カバー２の弾性変形部が係合して金属カバー２の抜け止めをするために設けられている。内腔部３Ｂ３は、側面部３Ｂの右側面および左側面に対向する内側面に設けられた凹部である。この内腔部３Ｂ３は、後述する外部接続端子５，６の正面側端部を収容するために設けられている。
【００３６】
背面部３Ｃは、貫通溝３Ｃ１を備えている。貫通溝３Ｃ１は、圧電素子４の右側面−左側面間の方向を長手とする溝である。この貫通溝３Ｃ１は、後述する外部接続端子５，６の背面側端部を樹脂ケース３から突出させるために設けられている。
【００３７】
図５は、正面を上向きに配置し、左側面を右手前向きに配置し、上側面を左手前向きに配置した状態での金属カバー２の斜視図である。
【００３８】
金属カバー２は、下側面の背面側に突出する突出部２Ａと、右側面および左側面のほぼ中央付近に設けられた弾性変形部２Ｂとを備えている。突出部２Ａは、金属カバー２全体をグランド電位に接続するための端子として設けられている。弾性変形部２Ｂは、先端が背面側を向く舌状の部位であり、内側に屈曲（塑性変形）して、前述の樹脂ケース３の係合部３Ｂ２に係合するように構成されている。この弾性変形部２Ｂは、係合部３Ｂ２のテーパ角よりも大きなテーパ角となるように屈曲されている。このため、金属カバー２に樹脂ケース３が嵌合されている状態では、弾性変形部２Ｂから樹脂ケース３に内向きの弾性力が付与されることになる。
【００３９】
図６は、正面側端部を上向きに配置し、左側面側を右手前向きに配置し、上側面側を左手前向きに配置した状態での外部接続端子６の斜視図である。なお、外部接続端子６と外部接続端子５とは、同じ構成である。
【００４０】
外部接続端子６（外部接続端子５）は、弾接部６Ａ（弾接部５Ａ）と、狭隘部６Ｂ（狭隘部５Ｂ）と、突出部６Ｃ（突出部５Ｃ）とを備えている。突出部６Ｃ（突出部５Ｃ）は、樹脂ケース３の背面部３Ｃから背面側に突出する部位である。狭隘部６Ｂ（狭隘部５Ｂ）は、樹脂ケース３の貫通溝３Ｃ１に係合する部位である。弾接部６Ａ（弾接部５Ａ）は、樹脂ケース３の内腔部３Ｂ３に収容されるＸ字状の部位であり、圧電素子４側に突出するように凸状に構成されている。この弾接部６Ａ（弾接部５Ａ）は、導電性ゴム８（導電性ゴム７）に接触して導電性ゴム８（導電性ゴム７）に内向きの弾性力を付与し、導電性ゴム８（導電性ゴム７）を介して圧電素子４の側面電極に４Ｃ２（側面電極に４Ｃ１）に導通することになる。
【００４１】
以上の各部材、金属カバー２、樹脂ケース３、圧電素子４、外部接続端子５，６、および導電性ゴム７，８によって超音波トランスデューサー１は構成されることになる。金属カバー２が、超音波トランスデューサー１の電磁シールドとしても機能するため、超音波トランスデューサー１はノイズ耐性が高いものになる。また、樹脂ケース３を構成する分割部材３Ａ１，３Ａ２が金属カバー２に嵌合されるので、樹脂ケース３の塑性変形が過大になることを防ぐことができる。その上、分割部材３Ａ１，３Ａ２の接着が不要であり、接着剤等が圧電素子４に付着して厚み振動が阻害されることも防ぐことができる。さらには、弾性変形部２Ｂと弾接部５Ａ，６Ａとが、樹脂ケース３の分割面に対して垂直な方向に弾性変形して各部を加圧するので、樹脂ケース３に経時的な塑性変形が生じても、圧電素子４と外部接続端子５，６とを一定以上の加圧力で加圧接触させた状態を維持することができる。これにより、接触抵抗を安定させて高い接続信頼性を確保することが可能になる。
【００４２】
また、この超音波トランスデューサー１の製造は、分割部材３Ａ１，３Ａ２それぞれの貫通溝３Ｃ１に、外部接続端子５，６を嵌め込み、分割部材３Ａ１，３Ａ２を組み合わせて金属カバー２に嵌合させ、導電性ゴム７，８で挟み込んだ圧電素子４を樹脂ケース３の開口内に嵌合させることで、製造することができる。したがって、超音波トランスデューサー１の製造工程では、高い作業性と、組み付けの確実性を実現することができる。
【００４３】
≪第２の実施形態≫
次に、本発明の第２の実施形態に係る超音波トランスデューサーについて説明する。図７（Ａ）は、本実施形態に係る超音波トランスデューサー１１の平面断面図である。図７（Ｂ）は、超音波トランスデューサー１１の備える圧電素子１４の斜視図である。
【００４４】
超音波トランスデューサー１１は、前述の超音波トランスデューサー１と相違する構成の圧電素子１４と、外部接続端子１５，１６と、異方導電性ゴム１７，１８とを備えている。異方導電性ゴム１７，１８は、厚み方向にのみ導通性を有し、面内方向の導通性を有しない特性を持っている。圧電素子１４は、前述の圧電素子４の構成から側面電極と絶縁材とを省いた構成であり、各電極層４Ｂ１が四側面の全てに露出する構成である。外部接続端子１５は、圧電素子１４における偶数層の電極層４Ｂ１に対向する位置が凸となり、それ以外の位置が凹となるように屈曲した形状に構成されている。外部接続端子１６は、圧電素子１４における奇数層の電極層４Ｂ１に対向する位置が凸となり、それ以外の位置が凹となるように屈曲した形状に構成されている。
【００４５】
このような構成の超音波トランスデューサー１１では、外部接続端子１５，１６の凸部のみが異方導電性ゴム１７，１８に接触し、奇数層の電極層４Ｂ１または偶数層の電極層４Ｂ１に選択的に接続されることになる。したがって、圧電素子１４として、側面電極も絶縁材も設けない簡易で対称性の高い構成のものを採用することができる。このような圧電素子１４は、製造が容易なだけでなく、素子歪の発生も小さく、良好な振動特性を得ることができる。
【００４６】
なお、この構成では、外部接続端子１５，１６と異方導電性ゴム１７，１８との接触圧力に応じて、接触抵抗が大きく変化することがあり、外部接続端子１５，１６と異方導電性ゴム１７，１８との接触位置ごとに接触圧力がばらつき易い。このため、本発明の特徴となる弾性変形部２Ｂを設けて、外部接続端子１５，１６と異方導電性ゴム１７，１８との接触圧力を安定にすることの効用が大きなものになる。
【００４７】
≪第３の実施形態≫
次に、本発明の第３の実施形態に係る超音波トランスデューサーについて説明する。図８（Ａ）は、本実施形態に係る超音波トランスデューサー２１の平面断面図である。図８（Ｂ）は、超音波トランスデューサー２１の備える圧電素子２４の斜視図である。
【００４８】
超音波トランスデューサー２１は、前述の超音波トランスデューサー１と相違する構成として、圧電素子２４と、フレキシブル基板２４Ａ，２４Ｂと、を備えている。圧電素子２４は、前述の圧電素子１４と同様に、側面電極および絶縁材を省いて各電極層が四側面の全てに露出する構成である。フレキシブル基板２４Ａ，２４Ｂは、圧電素子１４と導電性ゴム７，８との間に配置されている。フレキシブル基板２４Ａ，２４Ｂは、圧電素子１４との接触面に、奇数層の電極層４Ｂ１に接触する表面電極または偶数層の電極層４Ｂ１に接触する表面電極が形成されている。それらの表面電極はビア電極を介して導電性ゴム７，８との接触面まで引き出され、その面で互いに導通するように構成されている。
【００４９】
このような構成の超音波トランスデューサー２１でも、フレキシブル基板２４Ａ，２４Ｂが、奇数層の電極層４Ｂ１または偶数層の電極層４Ｂ１に選択的に接続されることになる。したがって、圧電素子２４として、側面電極も絶縁材も設けない簡易で対称性の高い構成のものを採用することができる。
【００５０】
なお、この構成では、外部接続端子５，６が導電性ゴム７，８と一点で接触するので、外部接続端子５，６と導電性ゴム７，８との接触圧力が大きく安定したものになる。このことにより、外部接続端子５，６と圧電素子２４との接触抵抗を、より安定にすることができる。
【００５１】
≪第４の実施形態≫
次に、本発明の第４の実施形態に係る超音波トランスデューサーについて説明する。図９（Ａ）は、本実施形態に係る超音波トランスデューサー３１の左側面側からみた断面図である。図９（Ｂ）は、超音波トランスデューサー３１の上側面図である。図９（Ｃ）は、超音波トランスデューサー３１の背面図である。図９（Ｄ）は、超音波トランスデューサー３１の備えるフレキシブル基板の圧電素子側から視た下側面側の平面図である。
【００５２】
本実施形態は、圧電素子の同一側面を電極引き出し位置とした点を、前述の実施形態に対する主たる相違点としている。
【００５３】
超音波トランスデューサー３１は、金属カバー３２と、樹脂ケース３３と、圧電素子３４と、外部接続端子３５，３６と、フレキシブル基板３７と、を備えている。
【００５４】
圧電素子３４は、前述の圧電素子１４，２４と同様に、側面電極および絶縁材を省いて各電極層が四側面の全てに露出する構成である。樹脂ケース３３は、正面に開口を有する有底筒状で、上側面側の分割部材３３Ａと下側面側の分割部材３３Ｂとに分割可能に構成されている。分割部材３３Ａはフレキシブル基板３７を保持する概略平板状の構成である。分割部材３３Ｂは、圧電素子３４を保持する凹部（切り欠き）を有する形状である。分割部材３３Ａ，３３Ｂの互いに対向する外側面（分割部材３３Ａの上側面および分割部材３３Ｂの下側面）の中央付近には、係合部３３Ｃが設けられている。金属カバー３２は、正面および背面が開口する筒状に構成されている。金属カバー３２の上側面および下側面の中央付近には、樹脂ケース３３の係合部３３Ｃに係合する弾性変形部３２Ａが形成されている。
【００５５】
また、外部接続端子３５は、圧電素子３４の上側面側の左側面寄りに配置されている。外部接続端子３６は、圧電素子３４の上側面側の右側面寄りに配置されている。フレキシブル基板３７は、圧電素子３４の上側面側で分割部材３３Ａとの間に設けられていて、平行する２列に設けられた配線部３７Ａ，３７Ｂが形成されている。配線部３７Ａは、左側面寄りに設けられていて、外部接続端子３５に接続されている。配線部３７Ｂは、右側面寄りに設けられていて、外部接続端子３６に接続されている。また、フレキシブル基板３７の圧電素子３４側の主面には、配線部３７Ａの２つの表面電極と、配線部３７Ｂの３つの表面電極とが形成されている。配線部３７Ａの２つの表面電極は、圧電素子３４の偶数層の電極層に接続されるとともに、ビア電極を介してフレキシブル基板３７の裏側に引き出されて、相互に接続されている。配線部３７Ｂの３つの表面電極は、圧電素子３４の奇数層の電極層に接続されるとともに、ビア電極を介してフレキシブル基板３７の裏側に引き出されて、相互に接続されている。
【００５６】
以上の各実施形態で説明したように本発明は実施することができるが、超音波トランスデューサーの具体的な構成は上述のものに限られるものではない。
【符号の説明】
【００５７】
１，１１，２１，３１…超音波トランスデューサー
２，３２…金属カバー
２Ａ…突出部
２Ｂ，３２Ａ…弾性変形部
３，３３…樹脂ケース
３Ａ１，３Ａ２，３３Ａ，３３Ｂ…分割部材
３Ｂ…側面部
３Ｂ１…鍔部
３Ｂ２，３３Ｃ…係合部
３Ｂ３…内腔部
３Ｃ…背面部
３Ｃ１…貫通溝
４，１４，２４，３４…圧電素子
４Ａ…整合層
４Ｂ…振動層
４Ｂ１…電極層
４Ｂ２…圧電層
４Ｂ３…絶縁材
４Ｃ１，４Ｃ２…側面電極
５，６，１５，１６，３５，３６…外部接続端子
５Ａ，６Ａ…弾接部
５Ｂ，６Ｂ…狭隘部
５Ｃ，６Ｃ…突出部
７，８…導電性ゴム
１７，１８…異方導電性ゴム
２４Ａ，２４Ｂ，３７…フレキシブル基板
３７Ａ，３７Ｂ…配線部
【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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【手続補正書】
【提出日】平成26年12月1日(2014.12.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音波の送受方向を向く第１端面が少なくとも開口して内部空間を有する金属カバーと、
有底筒状であり、少なくとも２つの分割部材からなり、前記金属カバーに保持されている樹脂ケースと、
圧電層と電極層とを備え、前記樹脂ケースに保持されている圧電素子と、
前記圧電素子の側面と前記樹脂ケースの内側面とに接して設けられていて、前記圧電素子の電極層に導通している導通部と、を備え、
前記樹脂ケースの外側面と前記金属カバーの内側面とに弾性力を付与している弾性変形部が、前記金属カバーに設けられている超音波トランスデューサー。
【請求項２】
前記弾性変形部は、前記金属カバーと一体に形成され、前記樹脂ケース側に屈曲した状態に塑性変形している舌状の部位である、請求項１に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項３】
前記樹脂ケースは、前記音波の送受方向に沿って互いに対面して配置される第１の段部および第２の段部を備えていて、
前記金属カバーは、前記舌状の弾性変形部の先端面が前記第１の段部または前記第２の段部に接触して、前記第１の段部と前記第２の段部との間に固定されている、請求項２に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項４】
前記導通部は、前記圧電素子との接触箇所に弾性変形可能な外部接続端子を有する、請求項１〜３のいずれかに記載の超音波トランスデューサー。
【請求項５】
前記導通部は、前記外部接続端子と前記圧電素子との間に導電性ゴムを有する、請求項４に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項６】
前記圧電素子は、前記２つの分割部材の分割面に平行する両側面それぞれに各電極層が露出し、
前記導電性ゴムは、厚み方向にのみ導通性を有する異方導電性ゴムであり、
前記外部接続端子は、前記圧電素子の電極層に対面する位置で前記異方導電性ゴムに選択的に接触する、請求項５に記載の超音波トランスデューサー。
【国際調査報告】
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