(57)【要約】  高周波帯域での使用に適した構造であり、静電結合ノイズの影響を受けにくい超音波トランスデューサーを実現する。超音波トランスデューサー（１）は、振動子（１１）と金属端子（５，６）とを備えている。振動子（１１）は、整合層（１１Ａ）と圧電素子層（１１Ｂ）とを備えている。圧電素子層（１１Ｂ）は、層数が奇数である電極層（１１Ｄ１〜１１Ｄ５）と、層数が偶数である圧電体層（１１Ｃ１〜１１Ｃ４）とを交互に積層してなり、厚み振動する。配置順が奇数番目の電極層（１１Ｄ１，１１Ｄ３，１１Ｄ５）は、金属端子（５）を介して基準電位に接続される。配置順が偶数番目の電極層（１１Ｄ２，１１Ｄ４）は、金属端子（６）を介して信号電位に接続される。
2013084911.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
層数が偶数である圧電体層と層数が奇数である電極層とを前記電極層を最外層として交互に積層してなり、積層方向に厚み振動する振動子と、
信号電位に接続される端子である信号電位接続端子と、
基準電位に接続される端子である基準電位接続端子と、
前記電極層の配置順で偶数番目の前記電極層に接続されているとともに、前記信号電位接続端子に接続されている信号電位接続部と、
前記電極層の配置順で奇数番目の前記電極層に接続されているとともに、前記基準電位接続端子に接続されている基準電位接続部と、
を備える超音波トランスデューサー。
【請求項２】
前記振動子の積層方向に位置する主面に交差する側面を覆い、前記基準電位に接続されるシールドケースを備える、請求項１に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項３】
用紙搬送路を間に介して対向するように間隔を隔てて配置されている送波部と受波部とを備えていて、
前記送波部と前記受波部の少なくとも一方は、請求項１または２に記載の超音波トランスデューサーを備えている、重送検知用センサ。
【請求項４】
用紙搬送路を間に介して対向するように間隔を隔てて配置されている送波部と受波部とを備えていて、
前記送波部は、請求項１または２に記載の超音波トランスデューサーを、第１の信号電位と基準電位とに接続される第１の超音波トランスデューサーとして備え、
前記受波部は、
第２の信号電位に接続される第２の信号電位接続端子と、第２の信号電位とは波形が逆極性である第３の信号電位に接続される第３の信号電位接続端子と、を有する第２の超音波トランスデューサーと、
前記第２の信号電位接続端子と前記第３の信号電位接続端子とに接続されていて、前記第２の信号電位と前記第３の信号電位とを差動増幅する差動増幅回路と、を備えている、
重送検知用センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、電極層と圧電体層との積層方向に厚み振動する振動子を備える超音波トランスデューサーに関する。また、超音波トランスデューサーを備える重送検知用センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
超音波トランスデューサーは、音波の送波または受波のために振動子を備える。一般的な振動子は、電極層と圧電体層とを積層して面積振動するように構成されていて、振動子と他部材との接合により振動子の面積振動が振動子と他部材との屈曲振動に変換されるように構成されている（例えば特許文献１参照。）。【０００３】
このような振動子を備える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用センサに用いられることがある。重送検知用センサでは、極めて薄いシートでの音波の吸収や反射を利用するため、送信用の超音波トランスデューサーと受信用の超音波トランスデューサーとが用紙搬送路を間に介して対向するように数ｃｍ以下の間隔で配置されている。このため、送信側の超音波トランスデューサーを駆動すると、２つの超音波トランスデューサー間の浮遊容量により、受信側の超音波トランスデューサーの検出信号に静電結合ノイズが重畳することになる。【０００４】
図５（Ａ）は、従来の重送検知用センサにおいて、用紙の単送状態で静電結合ノイズが重畳した検出信号を示す図である。図５（Ｂ）は、従来の重送検知用センサにおいて、用紙の重送状態で静電結合ノイズが重畳した検出信号を示す図である。重送検知用センサによる用紙の重送状態の検知は、用紙の単送時の検出信号レベルと用紙の重送時の検出信号レベルの違いを比較することで行われるため、検出信号に重畳する静電結合ノイズが大きければ用紙の重送時に誤検知が発生し易く、静電結合ノイズは少なくとも用紙の単送時の検出信号レベルより小さくなければならない。【０００５】
そこで、超音波トランスデューサーを重送検知用センサとして利用する際には、静電結合ノイズによる影響を抑制するために、送信用の超音波トランスデューサーと受信用の超音波トランスデューサーとのそれぞれに、音波の送受面を除く振動子の側面を覆うシールドケース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】特開平４−３３６７９９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
超音波トランスデューサーにシールドケースが設けられることで、静電結合ノイズによる影響は抑制されるが、シールドケースの取り付けは、超音波トランスデューサーや重送検知用センサのコストアップや製造工程の複雑化の要因になる。そのため、シールドケースを設けなくてもノイズ耐性の高い超音波トランスデューサーが望まれている。【０００８】
また、重送検知用センサでは極めて薄いシートでの音波の吸収や反射を利用するため、他の用途のセンサよりも高周波数帯域の音波を利用する必要がある。高周波数帯域の音波を利用するためには、超音波トランスデューサーを小型化する必要があるが、従来例に係る超音波トランスデューサーをそのまま小型化すると、振動面中心の振動面積が著しく小さくなるため、音波特性が低下することが避けられない。また、共振周波数の近傍の周波数で不要振動が生じてしまい、材料バラツキなどによって共振周波数がずれた場合に不要振動の影響で音波特性が劣化してしまう。【０００９】
そこで、本発明の目的は、高周波帯域での使用に適した構造であり、静電結合ノイズによる影響を抑制することが可能な超音波トランスデューサーと、その超音波トランスデューサーを利用した重送検知用センサと、を実現することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の超音波トランスデューサーは、振動子と、信号電位接続端子と、基準電位接続端子と、信号電位接続部と、基準電位接続部とを備えている。振動子は、層数が偶数である圧電体層と層数が奇数である電極層とを前記電極層を最外層として交互に積層してなり、積層方向に厚み振動する。信号電位接続端子は、信号電位に接続される端子である。基準電位接続端子は、基準電位に接続される端子である。信号電位接続部は、電極層の配置順で偶数番目の電極層に接続されているとともに、信号電位接続端子に接続されている。基準電位接続部は、電極層の配置順で奇数番目の電極層に接続されているとともに、基準電位接続端子に接続されている。【００１１】
この構成では、圧電体層に信号電位と基準電位との差による電圧が印加されると圧電体層が厚み振動し、逆に圧電体層に厚み振動が印加されると圧電体層に信号電位と基準電位との差による電圧が励起される。厚み振動は、振動子の振動面全面が厚み方向にほぼ一様に変位（振動）する振動である。したがって、振動子の振動面には振動の節が発生せず、高い振動効率を実現することができる。このため、超音波トランスデューサーを小型化しても、音圧や感度の低下が生じにくくなる。また、積層方向の最外層である電極層が基準電位に接続されることになるために、静電結合ノイズによる影響を抑制することができる。【００１２】
上述の超音波トランスデューサーにおいて、振動子の積層方向に位置する主面に交差する側面を覆い、基準電位に接続されるシールドケースを備えていると好適である。【００１３】
この構成では、振動子の側面を覆うシールドケースが基準電位に接続されることになるために、より効果的に、静電結合ノイズによる影響を抑制することができる。【００１４】
本発明の重送検知用センサは、用紙搬送路を間に介して対向するように間隔を隔てて配置されている送波部と受波部とを備えていて、送波部と受波部の少なくとも一方が上述の超音波トランスデューサーを備えている。また、本発明の重送検知用センサは、用紙搬送路を間に介して対向するように間隔を隔てて配置されている送波部と受波部とを備えていて、送波部は、上述の超音波トランスデューサーを、第１の信号電位と基準電位とに接続される第１の超音波トランスデューサーとして備え、受波部は、第２の信号電位に接続される第２の信号電位接続端子と、第２の信号電位とは波形が逆極性である第３の信号電位に接続される第３の信号電位接続端子と、を有する第２の超音波トランスデューサーと、第２の信号電位接続端子と第３の信号電位接続端子とに接続されていて、第２の信号電位と第３の信号電位とを差動増幅する差動増幅回路と、を備えている。【００１５】
これらの構成のように、上述した超音波トランスデューサーを用いて重送検知用センサを構成することにより、用紙が重送されている状態の検知精度を高めることができる。送波部と受波部とがともに上述した超音波トランスデューサーを備えていれば、用紙が重送されている状態の検知精度を極めて高くすることができる。また、送波部のみが上述したようなノイズ耐性の高い超音波トランスデューサーを備えていても、受波部に、互いの波形が逆極性である２つの信号電位を差動増幅する差動増幅回路を設ければ、コモンモードノイズをキャンセルして、重送状態の検知精度を極めて高くすることができる。
【発明の効果】
【００１６】
この発明によれば、振動子が厚み振動するために、振動子の振動面全面が厚み方向にほぼ一様に変位（振動）して振動面に振動の節が発生せず、高い振動効率を実現することができる。したがって、超音波トランスデューサーを小型化しても、音圧や感度の低下が生じにくくなる。また、積層方向の最外層である電極層が基準電位に接続されることになるために、静電結合ノイズによる影響を抑制することができる。重送検知用センサに用いて用紙の重送されている状態の高い検知精度を実現することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【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および振動子の構成例を説明する図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る重送検知用センサの構成例を説明する図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る重送検知用センサのノイズレベルについて説明する図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る重送検知用センサの構成例を説明する図である。
【図５】従来の重送検知用センサにおける静電結合ノイズについて説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
≪第１の実施形態≫
まず、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および振動子の構成について、図１に基づいて説明する。
【００１９】
図１（Ａ）は、本実施形態に係る振動子１１の斜視図である。なお、図１（Ａ）における紙面内の上方向が超音波を送受する方向であり、振動子１１の正面方向である。振動子１１は、正面および背面が正方形の柱状であり、整合層１１Ａと圧電素子層１１Ｂとを備えている。なお、振動子１１の正面および背面の形状は、正方形または円形であると振動効率を高めることができるとともに不要振動の発生を防ぐことができ好適である。ただし、音波の指向性を制御するために長方形や長円形などの形状であってもよい。
【００２０】
整合層１１Ａは、ポッティングと熱硬化とによる接合が可能なエポキシ樹脂にガラスバルーンを混合させた低比重材料からなり、振動子１１の正面側に位置している。整合層１１Ａは、圧電素子層１１Ｂと外界（外気）との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。
【００２１】
圧電素子層１１Ｂは、振動子１１の背面側に位置していて、正面−背面間の方向を積層方向として合計４層の圧電体層１１Ｃ１〜１１Ｃ４と、合計５層の電極層１１Ｄ１〜１１Ｄ５とを背面側から正面側にかけて交互に積層して構成されている。電極層１１Ｄ１は振動子１１の背面側の最外層であり、電極層１１Ｄ５は振動子１１の正面側の最外層である。電極層１１Ｄ２は、圧電体層１１Ｃ１と圧電体層１１Ｃ２との間に配置されている。電極層１１Ｄ３は、圧電体層１１Ｃ２と圧電体層１１Ｃ３との間に配置されている。電極層１１Ｄ４は、圧電体層１１Ｃ３と圧電体層１１Ｃ４との間に配置されている。圧電体層１１Ｃ１〜１１Ｃ４は、電気機械結合係数と圧電ｄ定数が大きく、機械的品質係数が小さいチタン酸ジルコン酸鉛系セラミックスからなる。
【００２２】
図１（Ｂ）は、本実施形態に係る超音波トランスデューサー１の側面図である。図１（Ｃ）は、超音波トランスデューサー１の断面図である。図１（Ｂ）、図１（Ｃ）における紙面内の上方向が超音波を送受する方向であり、超音波トランスデューサー１の正面方向である。
【００２３】
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、振動子１１と、金属端子５，６，７と、を備えている。
【００２４】
金属カバー２は、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である。金属カバー２は、樹脂ケース３を保持し、超音波トランスデューサー１の側面方向に対する電磁シールドとして機能する。
【００２５】
金属端子７は、金属カバー２と一体に形成されていて、金属カバー２から背面方向に延設されている。また、金属端子７はグランド電位に接続される。これにより、金属カバー２がグランド電位に接続される。
【００２６】
樹脂ケース３は、プラスチック樹脂の射出成型により形成されており、正面側が開口する有底筒状である。樹脂ケース３は、外寸が主として金属カバー２の内寸と等しく形成されていて、背面近傍の外側面に、外寸が部分的に大きくして形成された段部３Ｄが設けられている。段部３Ｄは、金属カバー２の一部と接触して、金属カバー２を係止するものである。なお、段部３Ｄには、金属端子７が通過する溝が形成されている。
【００２７】
また、樹脂ケース３は、正面に矩形の開口部３Ａが設けられている。開口部３Ａは振動子１１が内挿されるものである。また、樹脂ケース３は、背面に長方形の孔３Ｂが設けられている。孔３Ｂは、開口部３Ａの内底面に連通していて、金属端子５，６の背面側端部が内挿されるものである。また、開口部３Ａの内部には、孔３Ｂから内底面および内壁面に沿って延設される溝３Ｃが形成されている。溝３Ｃは、金属端子５，６を係止するものである。開口部３Ａは、溝３Ｃの形成領域を除いて内壁面が振動子１１の外壁面に弾接するように形成されている。また、開口部３Ａは、正面から内底面までの距離（開口部３Ａの深さ）が、振動子１１の厚み寸法よりも浅く設定されている。これにより、開口部３Ａから振動子１１の端部が突出する、即ち、開口部３Ａから正面側に整合層１１Ａが部分的に突出することになる。
【００２８】
金属端子５，６は、導電性を持つ金属材料からなる。なお、金属端子５は、グランド電位（基準電位）に接続され、基準電位端子に相当する。また、金属端子６は、信号電位に接続され、信号電位端子に相当する。
【００２９】
金属端子５，６は、より具体的には、概略棒状の部材であり、中央付近で２度屈曲させて段部分を設けている。金属端子５，６の段部分よりも正面側の端部および段部分は、樹脂ケース３の溝３Ｃに嵌合され、開口部３Ａの内部に設けられている。金属端子５，６の段部分よりも背面側の端部は、孔３Ｂから背面側に突出して設けられている。金属端子５，６の正面側の端部は、樹脂ケース３の開口部３Ａ内で振動子１１の側面と樹脂ケース３の内壁面とに狭まれ、その中央には、振動子１１側に突出するように屈曲するくの字状の部位が形成されている。この部位が弾性変形することで、金属端子５，６は、常に振動子１１に接触するように構成されている。なお、金属端子５，６は、導電性接着剤などを用いて、くの字状の部位などを振動子１１の側面に接着してもよい。また、振動子１１は、絶縁性接着剤などを用いて、樹脂ケース３の内底面に接着されていてもよい。
【００３０】
振動子１１の積層方向に平行な２側面（図１（Ｂ）、図１（Ｃ）における紙面内の左右方向に位置する右側面および左側面）には、側面電極と絶縁膜とからなる接続部８，９が設けられている。接続部８は、奇数番目の電極層１１Ｄ１，１１Ｄ３，１１Ｄ５に導通していて、金属端子５に接触することにより、奇数番目の電極層１１Ｄ１，１１Ｄ３，１１Ｄ５を金属端子５に導通させる。また、接続部９は、偶数番目の電極層１１Ｄ２，１１Ｄ４に導通し、金属端子６に接触することにより、偶数番目の電極層１１Ｄ２，１１Ｄ４を金属端子６に導通させる。なお、接続部８は、基準電位接続部に相当する。また、接続部９は、信号電位接続部に相当する。
【００３１】
この構成では、奇数番目の圧電体層１１Ｃ１，１１Ｃ３と、偶数番目の圧電体層１１Ｃ２，１１Ｃ４とでは、逆向きに電界が発生することになる。そこで、奇数番目の圧電体層１１Ｃ１，１１Ｃ３と、偶数番目の圧電体層１１Ｃ２，１１Ｃ４とは、それぞれにおける分極方向が逆向きに設定される。このように分極方向を設定すれば、各圧電体層１１Ｃ１〜１１Ｃ４の厚み振動が累積され、振動子１１全体としての振動効率を最大化することができる。このように、振動子１１が正面−背面間の方向に沿って厚み振動するように構成され、振動子１１の正面全面が振動領域となるため、振動子１１が小型であっても、共振周波数の変化や音圧や感度の低下が生じ難い。したがって超音波トランスデューサー１として、良好な音波特性を実現することができる。また、振動子１１は、整合層１１Ａの一部と圧電素子層１１Ｂとが樹脂ケース３の開口部３Ａの内部に配置されるので、外部からの衝撃などの影響を受けにくく、高い耐久性能を実現できる。
【００３２】
また、基準電位接続端子である金属端子５に導通する最外層の電極層１１Ｄ１，１１Ｄ５によって、圧電体層１１Ｃ１〜１１Ｃ４は積層方向の両側を挟まれているので、圧電体層１１Ｃ１〜１１Ｃ４には、積層方向からの電磁波ノイズの影響が及びにくくなる。また、樹脂ケース３の側面を囲む金属カバー２によって、圧電体層１１Ｃ１〜１１Ｃ４には、側面方向からの電磁波ノイズの影響が及びにくくなる。したがって、この振動子１１および超音波トランスデューサー１は、極めてノイズ耐性の高いものになる。
【００３３】
図２は、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を用いた重送検知用センサ１０１の概念図である。本実施形態の重送検知用センサ１０１では、２つの超音波トランスデューサー１Ａ，１Ｂが印刷機等における用紙搬送路１１１を間に介して対向するように間隔を隔てて配置されている。なお、超音波トランスデューサー１Ａ，１Ｂは、超音波トランスデューサー１と同じ構成であり、ここでは詳細な説明を省く。
【００３４】
重送検知用センサ１０１は、超音波トランスデューサー１Ａ，１Ｂと、発振器１０２と、増幅器１０３と、オシロスコープ１０４とを備えている。超音波トランスデューサー１Ａは送波用の超音波トランスデューサーであり、超音波トランスデューサー１Ｂは受波用の超音波トランスデューサーである。発振器１０２は、超音波トランスデューサー１Ａの金属端子６に接続される。オシロスコープ１０４は、超音波トランスデューサー１Ｂの金属端子６に接続される。増幅器１０３は、超音波トランスデューサー１Ｂとオシロスコープ１０４との間に接続される。なお、超音波トランスデューサー１Ａ，１Ｂの金属端子５，７はグランド電位に接続される。超音波トランスデューサー１Ａと超音波トランスデューサー１Ｂとの配置間隔は、数ｃｍ以下である。
超音波トランスデューサー１Ａと発振器１０２とは、送波部に相当する。超音波トランスデューサー１Ｂとオシロスコープ１０４と増幅器１０３とは、受波部に相当する。
【００３５】
発振器１０２は、超音波トランスデューサー１Ａを駆動するための周波数パルス信号を発振する。超音波トランスデューサー１Ａは、その周波数パルス信号を受け、用紙搬送路１１１に100kHz以上の超音波パルスを送波する。100kHz以上の超音波パルスは、様々な厚みや種類の用紙に対しての重送状態の検出に適している。用紙搬送路１１１において、超音波パルスは、搬送されている用紙を透過して超音波トランスデューサー１Ｂに到達する。この際、用紙が重送状態であれば、音波の減衰が著しく大きくなる。超音波トランスデューサー１Ｂは、超音波パルスを受波して検出信号を出力する。増幅器１０３は、超音波トランスデューサー１Ｂから入力される検出信号を増幅する。オシロスコープ１０４は、増幅器１０３で増幅された検出信号から、音波の減衰が著しく大きければ、用紙搬送路１１１で用紙が重送されていると判定し、そうでなければ用紙搬送路１０９で用紙が単送されていると判定する。
【００３６】
このように、重送検知用センサ１０１では、送波用の超音波トランスデューサー１Ａと受波用の超音波トランスデューサー１Ｂとが、極めて狭い間隔で配置されるので、超音波トランスデューサー１Ａ，１Ｂにおいて最外層の電極層に接続される金属端子５をグランド電位に接続していなければ、静電結合ノイズの影響を受ける恐れがある。
【００３７】
図３（Ａ）は、本実施形態の対象構成となる重送検知用センサと、比較構成となる従来例の超音波トランスデューサーを用いた重送検知用センサとについて、ノイズレベルを確認した試験結果を示す図である。いずれの重送検知用センサに対しても、送波用と受波用の超音波トランスデューサーのいずれにもシールドケースを設けない場合と、送波用の超音波トランスデューサーのみにシールドケースを設ける場合と、受波用の超音波トランスデューサーのみにシールドケースを設ける場合と、送波用と受波用の超音波トランスデューサーのいずれもシールドケースを設ける場合と、でノイズレベルを確認した。
【００３８】
対象構成の重送検知用センサは、比較構成の重送検知用センサに比べて、シールドケースの状態が同じであればノイズレベルが低い。特に、送波用と受波用の超音波トランスデューサーのいずれもシールドケースを設けない場合には、対象構成の重送検知用センサではケント紙が単送されている状態での検出信号レベルよりも低いノイズレベルとなったが、比較構成の重送検知用センサではケント紙が単送されている状態での検出信号レベルよりも高いノイズレベルとなった。このことから、比較構成の重送検知用センサであれば静電結合ノイズによって用紙が重送されている状態を用紙が単送されている状態であると誤検知する恐れがあるが、対象構成の重送検知用センサであれば、そのような誤検知の発生を抑制できる、または防ぐことができるといえる。
【００３９】
図３（Ｂ）は、本実施形態の重送検知用センサに対して、超音波トランスデューサーの金属端子５の基準電位への接続と金属端子６の信号電位への接続とを正常に行った場合と、金属端子５と金属端子６の接続を逆にした場合とについて、ノイズレベルを確認した試験結果を示す図である。なお、ここでは送波用および受波用の超音波トランスデューサーをシールドケースのない状態として試験を行っている。
【００４０】
送波用および受波用の超音波トランスデューサーの両方で正常な端子接続を行った場合には、図３（Ａ）で示した対象構成と同様の低いノイズレベルであった。また、送波用または受波用の超音波トランスデューサーの一方では正常な端子接続を行い、他方では逆に端子接続を行った場合には、ノイズレベルの劣化がみられた。また、送波用および受波用の超音波トランスデューサーの両方で逆に端子接続を行った場合には、ノイズレベルの著しい劣化がみられた。
【００４１】
このことから、送波用と受波用の両方の超音波トランスデューサーを本実施形態で示した構成とすることが最も望ましいが、送波用と受波用の超音波トランスデューサーのうち、少なくとも一方が本実施形態の構成であれば、両方ともに本実施形態の構成とは異なる場合よりも、ノイズレベルが低下することがわかる。
【００４２】
したがって、本実施形態で示したような、送波用と受波用の超音波トランスデューサーの両方に本実施形態の構成を採用した重送検知用センサだけではなく、少なくとも送波用と受波用とのうちの一方の超音波トランスデューサーに本実施形態の構成を採用した重送検知用センサであっても、用紙が重送されている状態の検知精度を改善できる。そのため、例えば、一方の超音波トランスデューサーのみを本実施形態の構成とし、他方の超音波トランスデューサーを本実施形態の構成とは異なる構成としても、他方の超音波トランスデューサーにシールドケースを設ければ、重送検知用センサにおいて静電結合ノイズによる誤検知を十分に抑制することが可能であると考えられる。
【００４３】
≪第２の実施形態≫
図４は、本発明の第２の実施形態に係る重送検知用センサ１２１の概念図である。本実施形態の重送検知用センサ１２１は、２つの超音波トランスデューサー１Ａ，１２１Ｂを用紙搬送路１１１の両面それぞれに対向させて配置させる構成である。超音波トランスデューサー１２１Ｂは、第１の実施形態に示した超音波トランスデューサー１Ｂとほとんど同じ機械的構造を持つが、端子接続が相違するものである。
【００４４】
超音波トランスデューサー１２１Ｂは、互いの波形が逆極性である２つの信号電位を出力する２つの信号電位接続端子１２５，１２６を備えている。信号電位接続端子１２５は、振動子の偶数番目（または奇数番目）の電極層に接続されている。信号電位接続端子１２６は、振動子の奇数番目（または偶数番目）の電極層に接続されている。また、超音波トランスデューサー１２１Ｂは、信号電位接続端子１２５，１２６から電気的に独立していて、シールドケースをグランド電位（基準電位）に接続させる基準電位接続端子１２７を備えている。
【００４５】
超音波トランスデューサー１２１Ｂは、差動増幅回路１２３を介してオシロスコープ１０４に接続されている。差動増幅回路１２３は、２つのオペアンプ１２８，１２９を備えて構成されている。オペアンプ１２８は、＋入力端子が、信号電位接続端子１２５に接続されていて、−入力端子がグランド電位（基準電位）に接続されている。オペアンプ１２９は、＋入力端子が、信号電位接続端子１２６に接続されていて、−入力端子がグランド電位（基準電位）に接続されている。超音波トランスデューサー１２１Ｂが出力する第１の信号電位と第２の信号電位とは、オペアンプ１２８、１２９とにより、それぞれの波形が逆極性のまま増幅され、差動増幅回路１２３からオシロスコープ１０４に出力される。第１の信号電位と第２の信号電位とは波形が逆極性であるので、オペアンプ１２８、１２９からの平衡出力は、第１の信号電位と第２の信号電位とを差動増幅したものになる。
【００４６】
このような構成では、超音波トランスデューサー１２１Ｂに超音波トランスデューサー１Ａからの静電結合ノイズが影響すると、超音波トランスデューサー１２１Ｂが出力する２つの信号電位に同相のコモンモードノイズが発生することになる。これらの信号電位に重畳されるコモンモードノイズは、差動増幅回路１２３での差動増幅によりキャンセルされるので、超音波トランスデューサー１２１Ｂが静電結合ノイズの影響を受けやすい構成であっても、重送検知用センサ１２１としては、その影響を受けず、高い重送状態の検知精度を得ることができる。
【００４７】
以上の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、本発明の超音波トランスデューサーは、重送検知用センサの他のデバイスにて用いることもできる。また、振動子や超音波トランスデューサーの具体的な構成や材料は、少なくとも超音波トランスデューサーの圧電素子部において最外層に位置する電極層が基準電位に接続される構成であれば、どのようなものであってもよい。
【符号の説明】
【００４８】
１，１Ａ，１Ｂ，１２１Ｂ…超音波トランスデューサー
２…金属カバー
３…樹脂ケース
３Ａ…開口部
３Ｂ…孔
３Ｃ…溝
３Ｄ…段部
５，６，７…金属端子
８，９…接続部
１１…振動子
１１Ａ…整合層
１１Ｂ…圧電素子層
１１Ｃ１〜１１Ｃ４…圧電体層
１１Ｄ１〜１１Ｄ５…電極層
１０１，１２１…重送検知用センサ
１０２…発振器
１０３…増幅器
１０４…オシロスコープ
１１１…用紙搬送路
１２３…差動増幅回路
１２５，１２６…信号電位接続端子
１２７…基準電位接続端子
１２８，１２９…オペアンプ
【図１】
2013084911.tif 000003
【図２】
2013084911.tif 000004
【図３】
2013084911.tif 000005
【図４】
2013084911.tif 000006
【図５】
2013084911.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成26年8月28日(2014.8.28)
【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】
層数が２ｎ（ｎ≧１）で表される複数の圧電体層と層数が２ｎ＋１（ｎ≧１）で表される複数の電極層とを、超音波の送受方向を積層方向として、前記電極層が前記積層方向の正面側および背面側の最外層となるように交互に積層してなり、前記積層方向に厚み振動する振動子と、
信号電位に接続される端子である信号電位接続端子と、
基準電位に接続される端子である基準電位接続端子と、
前記複数の電極層の配置順で偶数番目の前記電極層に接続されているとともに、前記信号電位接続端子に接続されている信号電位接続部と、
前記複数の電極層の配置順で奇数番目の前記電極層に接続されているとともに、前記基準電位接続端子に接続されている基準電位接続部と、
前記積層方向の正面側に開口する有底筒状であって前記振動子を弾接した状態で収容するケースと、
を備える超音波トランスデューサー。
【請求項２】
前記複数の電極層のうち前記積層方向の両端の最外層にあたる電極層は、前記基準電位接続部に接続されている、請求項１に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項３】
前記信号電位接続端子は、前記信号電位接続部を介して前記振動子に弾接し、
前記基準号電位接続端子は、前記基準電位接続部を介して前記振動子に弾接する、
請求項１または請求項２に記載の超音波トランスデューサー。
【請求項４】
前記振動子の積層方向に位置する主面に交差する側面を覆い、前記基準電位に接続されるシールドケースを備える、請求項１乃至請求項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】
用紙搬送路を間に介して対向するように間隔を隔てて配置されている送波部と受波部とを備えていて、
前記送波部と前記受波部の少なくとも一方は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の超音波トランスデューサーを備えている、重送検知用センサ。
【請求項６】
用紙搬送路を間に介して対向するように間隔を隔てて配置されている送波部と受波部とを備えていて、
前記送波部は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の超音波トランスデューサーを、第１の信号電位と基準電位とに接続される第１の超音波トランスデューサーとして備え、
前記受波部は、
第２の信号電位に接続される第２の信号電位接続端子と、第２の信号電位とは波形が逆極性である第３の信号電位に接続される第３の信号電位接続端子と、を有する第２の超音波トランスデューサーと、
前記第２の信号電位接続端子と前記第３の信号電位接続端子とに接続されていて、前記第２の信号電位と前記第３の信号電位とを差動増幅する差動増幅回路と、を備えている、
重送検知用センサ。
【国際調査報告】
2013084911.tif 000008
2013084911.tif 000009
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