(57)【要約】【課題】超音波デバイスの耐久性を向上する技術を提供する。【解決手段】超音波デバイス１００のケース１０は、超音波の振動面となる表面３０と、表面３０を囲む側面３２とを有する。筐体１２は、ケース１０に接続されるとともに、表面３０とは反対向きの裏面３４を有する。ラミネート膜２０は、ケース１０と筐体１２とを覆う、ラミネート膜２０は、フィルム層２４と、フィルム層２４とケース１０との間に配置される着色層２８とを含む多層構造を有し、表面３０と、側面３２と、側面３２から連続する裏面３４の一部とを覆う。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波の振動面となる表面と、前記表面を囲む側面とを有するケースと、
前記ケースに接続されるとともに、前記表面とは反対向きの裏面を有する筐体と、
前記ケースと前記筐体とを覆うラミネート膜とを備え、
前記ラミネート膜は、フィルム層と、前記フィルム層と前記ケースとの間に配置される着色層とを含む多層構造を有し、前記表面と、前記側面と、前記側面から連続する前記裏面の一部とを覆うことを特徴とする超音波デバイス。
【請求項２】
前記ケースは金属材料からなっており、
本超音波デバイスは、
前記ラミネート膜と前記ケースとを接着する接着剤をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の超音波デバイス。
【請求項３】
前記ラミネート膜における多層構造では、前記着色層の前記接着剤側に接着層が配置され、
前記接着層と前記接着剤は、接着に関して異なった性質を有することを特徴とする請求項２に記載の超音波デバイス。
【請求項４】
超音波の振動面となる表面と、前記表面を囲む側面とを有するケースと、前記ケースに接続されるとともに、前記表面とは反対向きの裏面を有する筐体とを備える超音波デバイスを覆うように、ラミネート膜を貼り付けるステップと、
前記ラミネート膜を貼り付けた前記超音波デバイスを真空圧空プレス加工するステップと、
前記表面と、前記側面と、前記側面から連続する前記裏面の一部とを残して、前記ラミネート膜を前記超音波デバイスから切断するステップとを備え、
前記ラミネート膜は、フィルム層と、前記フィルム層と前記ケースとの間に配置される着色層とを含む多層構造を有することを特徴とする着色方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超音波デバイスに関し、特に着色がなされる超音波デバイスおよび着色方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両周辺の障害物を検出するために、車両のバンパーに超音波デバイス（超音波センサ）が取り付けられる。超音波デバイスにおける超音波振動子の表面は、車両の外部に露出するので、車両と同色に塗装される。しかしながら、塗装された表面は、飛び石等による傷から腐食しやすい。そのため、超音波振動子の表面には樹脂製のフィルムが貼り付けられる（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３０８６３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
表面だけにフィルムを貼り付けている場合、洗車等によってフィルムが剥がれるおそれがある。フィルムが剥がれることによって超音波センサの耐久性が低下する。
【０００５】
本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、超音波デバイスの耐久性を向上する技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明のある態様の超音波デバイスは、超音波の振動面となる表面と、表面を囲む側面とを有するケースと、ケースに接続されるとともに、表面とは反対向きの裏面を有する筐体と、ケースと筐体とを覆うラミネート膜とを備える。ラミネート膜は、フィルム層と、フィルム層とケースとの間に配置される着色層とを含む多層構造を有し、表面と、側面と、側面から連続する裏面の一部とを覆う。
【０００７】
本発明の別の態様は、着色方法である。この方法は、超音波の振動面となる表面と、表面を囲む側面とを有するケースと、ケースに接続されるとともに、表面とは反対向きの裏面を有する筐体とを備える超音波デバイスを覆うように、ラミネート膜を貼り付けるステップと、ラミネート膜を貼り付けた超音波デバイスを真空圧空プレス加工するステップと、表面と、側面と、側面から連続する裏面の一部とを残して、ラミネート膜を超音波デバイスから切断するステップとを備える。ラミネート膜は、フィルム層と、フィルム層とケースとの間に配置される着色層とを含む多層構造を有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、超音波デバイスの耐久性を向上できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１（ａ）−（ｂ）は、本発明の実施例１に係る超音波デバイスの外観を示す図である。
【図２】図２（ａ）−（ｂ）は、図１の超音波デバイスの構成を示す断面図である。
【図３】図３（ａ）−（ｃ）は、図１の超音波デバイスの着色手順の概要を示す図である。
【図４】図４（ａ）−（ｄ）は、図３（ａ）−（ｃ）に続く超音波デバイスの着色手順の概要を示す図である。
【図５】本発明の実施例２に係る超音波デバイスの構成を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（実施例１）
本発明を具体的に説明する前に、基礎となった知見を述べる。本発明の実施例１は、車両に搭載される超音波センサに使用される超音波デバイスに関する。超音波デバイスは、車両において外部に露出した部分、例えばバンパーに設置される。具体的には、超音波デバイスの振動面となる表面は、バンパーと面一になるように配置され、当該表面が外部に露出する。当該表面は、超音波デバイスにおけるケースに含まれており、ケースはアルミニウム等の金属材料によって形成される。ケースの表面は外部に露出するので、バンパーと同色に塗装されるべきである。
【００１１】
これまでは、タンクに塗料を注入したスプレーガンを作業者が使用することによって、手噴き作業により着色がなされていた。この手順は、次のように示される。
（ｉ）アルミニウム加工により形成されたケースに対して、化成処理がなされる。化成処理では、化成処理液にケースを浸漬させて、ケースの表面に被膜を形成させる。この皮膜により、塗料の密着性が向上する。
（ｉｉ）１回目の下地処理として、作業者がケースにプライマ塗装を実行する。プライマは、塗料の付着性を高めるための下地であり、接着剤ともいえる。
（ｉｉｉ）プライマ塗装をしたケースが、硬化炉において約１６０℃で硬化される。
【００１２】
（ｉｖ）ケースを使用して圧電素子等を組み込んで超音波デバイスが組み立てられる。
（ｖ）２回目の下地処理として、超音波デバイスのケースに作業者がプライマ塗装を実行した後、超音波デバイスが硬化炉において約８０℃で硬化される。
（ｖｉ）超音波デバイスのケースに作業者が着色剤塗装を実行した後、超音波デバイスが硬化炉において約８０℃で硬化される。
（ｖｉｉ）超音波デバイスのケースに作業者がクリア塗装を実行した後、超音波デバイスが硬化炉において約８０℃で硬化される。クリア塗装は、表面硬化剤を塗布することに相当する。
（ｖｉｉｉ）超音波デバイスを使用して超音波センサが組み立てられる。
【００１３】
このような作業のうち、（ｉｉ）、（ｖ）、（ｖｉ）、（ｖｉｉ）において前述のスプレーガンが使用される。その塗装現場の状況は、次の通りである。
（Ａ）作業者によるスプレーガンの手噴き作業がなされるので、塗装膜が不均一になりやすく、かつ実際に塗布される塗料の量が少なくなる。
（Ｂ）シンナー等の希釈溶剤が蒸発することによって塗装材料の粘度が安定しない。
（Ｃ）プライマ、着色剤、表面硬化剤を塗布してから、硬化炉で硬化させることを繰り返し実行するので、生産性が悪い。
（Ｄ）超音波デバイスの内部に備えられた圧電素子が、（ｖ）から（ｖｉｉ）において熱履歴ダメージを受ける。
【００１４】
（Ｅ）着色剤の調合工程、各塗布工程、乾燥工程が続くので、工程が長くなる。また、色を変更する際に洗浄が必要になるので、ゴミによる不良、色差不良、強度不良が発生しやすくなる。
（Ｆ）各塗装剤の廃液処理が大掛かりになる。
（Ｇ）ケースのアルミニウム剤は、塗料がのりにくいので、圧電素子を貼り付ける前にケース単体での化成処理と、硬化処理とが必要になる。
このような塗装現場により、塗装品質が安定せず、塗装不良率が向上し、生産性が悪化する。その結果、生産コストが向上する。一方、前述のように、超音波デバイスの塗装を保護するために、超音波デバイスの表面にはフィルムが貼り付けられるが、このフィルムには剥がれるおそれがあり、フィルムが剥がれることによって超音波センサの耐久性が低下する。そのため、本実施例は、超音波デバイスのケースを着色する場合の課題を解決するとともに、超音波デバイスの耐久性を向上させることを目的とする。
【００１５】
図１（ａ）−（ｂ）は、本発明の実施例１に係る超音波デバイス１００の外観を示す。超音波デバイス１００は、ケース１０、筐体１２、端子１４と総称される第１端子１４ａ、第２端子１４ｂ、ラミネート膜２０を含む。ケース１０は、超音波の振動面となる円形状の表面３０と、表面３０を囲むように表面３０の縁部から立設される側面３２とが一体的に形成されることによって、有底円筒形状を有する。ケース１０は、例えばアルミニウムなどの金属材料からなる。
【００１６】
筐体１２は、円形状の裏面３４を含む円盤形状を有する。ここで、裏面３４は、表面３０の反対側を向いた面である。筐体１２は、表面３０の反対側からケース１０に接続される。筐体１２は、例えば樹脂などの絶縁体からなる。筐体１２の裏面３４には、外部に突出される第１端子１４ａと第２端子１４ｂが設けられる。ラミネート膜２０は、ケース１０と筐体１２とを表面３０側から覆う。ここで、ラミネート膜２０は、表面３０だけではなく、表面３０と、側面３２から連続する裏面３４の一部も覆う。ラミネート膜２０の詳細については後述する。
【００１７】
図１（ｂ）は、超音波デバイス１００を車両に取り付けた場合の側面図である。車両のバンパー８０には開口部８２が設けられる。超音波デバイス１００は、開口部８２から外部に向かってラミネート膜２０を露出するように設置される。前述のごとく、ラミネート膜２０によって覆われているケース１０の表面３０は円形状であるので、開口部８２も円形状を有する。バンパー８０は、車体の色と同色に着色され、ラミネート膜２０は、バンパー８０の色と同色に着色される。
【００１８】
図２（ａ）−（ｂ）は、超音波デバイス１００の構成を示す断面図である。図２（ａ）において超音波デバイス１００は、図１（ａ）−（ｂ）に示した構成要素に加えて、接着剤２２、圧電素子５０、リード線５２と総称される第１リード線５２ａ、第２リード線５２ｂを含む。
【００１９】
圧電素子５０は、ケース１０の内側の壁面４０に取り付けられる。圧電素子５０は、ＰＺＴ（ｐｉｅｚｏｅｌｅｃｔｒｉｃ）等の圧電材料からなる平板状の圧電体層と、圧電体層の両面の平面に積層された１対の電極とを有する。ケース１０の壁面４０、特に表面３０は超音波の振動面の役割を果たす。圧電素子５０の一方の電極は、接着剤又は溶融はんだ等を用いて第２リード線５２ｂに電気的に接続される。圧電素子５０の他方の電極はケース１０の内側の導体部分に電気的に接続され、さらにケース１０の内側の導体部分には、第１リード線５２ａが電気的に接続される。当該接続は、例えば、溶接、ボンディング、はんだ付け、導電性接着剤等によりなされる。第１リード線５２ａと第２リード線５２ｂは、筐体１２に向かって延びる。
【００２０】
ケース１０の開口を覆うように、筐体１２がケース１０に接続されることによって、ケース１０の内部に空洞部３８が形成される。空洞部３８は、発振または受信する超音波を反響させるための空間である。空洞部３８の内部には、シリコンゴム等の充填材（図示せず）が充填される。充填材は、筐体１２に設けられた開口部４２から注入される。このような空洞部３８内において、圧電素子５０は、超音波の受信または発信またはその両方を行なっており、入力信号に応じて振動することにより超音波を発信し、または受信した超音波振動に応じて出力信号を出力する。圧電素子５０は超音波振動子であるといえる。
【００２１】
リード線５２は、空洞部３８内で圧電素子５０と端子１４とを電気的に接続する。リード線５２は、圧電素子５０の振動に対する機械的抵抗が小さくなるように、柔軟性を有する。リード線５２は、端子１４よりも機械的な柔軟性が高い。リード線５２は、例えば、銅の撚り線からなる。第１リード線５２ａと第１端子１４ａは筐体１２において接続されるとともに、第２リード線５２ｂと第２端子１４ｂも筐体１２において接続される。端子１４は、円柱形状を有し、超音波デバイス１００の外部入出力端子であると同時に、超音波デバイス１００を外部の配線基板等に固定する場合の支持部材であり、リード線５２よりも変形に対する機械的強度が強い。
【００２２】
接着剤２２は、ラミネート膜２０とケース１０とを接着する。前述のごとく、ラミネート膜２０は、表面３０と、側面３２と、側面３２から連続する裏面３４の一部も覆うが、接着剤２２は、ケース１０の表面３０と側面３２に塗布される。接着剤２２は、後述するように、下地処理においてプライマとしてケース１０に塗布される。接着剤２２は、例えば、ケース１０を形成するアルミニウム表面への浸透型の接着部材である。アルミニウムは、一般的に塗料の密着が弱く剥離が起きやすいので、このようなタイプの接着剤２２が使用される。
【００２３】
ラミネート膜２０は、接着剤２２によってケース１０に接着されるとともに、筐体１２の一部裏面３６にも接着される。一部裏面３６は、側面３２から続く裏面３４の一部であり、例えば、側面３２との境界から内側に向かって１ｍｍ以上の部分である。ラミネート膜２０は、一部裏面３６も覆うので、表面３０だけを覆っている場合よりも剥がれにくくなるとともに、超音波デバイス１００の防水性が向上する。ラミネート膜２０が剥がれにくくなること、および防水性が向上することによって、超音波デバイス１００の耐久性の低下が抑制される。ここでは、ラミネート膜２０をさらに詳細に説明するために、図２（ｂ）を使用する。
【００２４】
図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるケース１０の表面３０近傍を拡大した断面図である。ラミネート膜２０は、フィルム層２４と接着層２６と着色層２８とを含む多層構造を有する。フィルム層２４は、最も外側に配置され、着色層２８を保護する。フィルム層２４は、例えば、透明の樹脂フィルムである。着色層２８は、図１（ｂ）のバンパー８０と同色を有した着色フィルムであり、樹脂材料からなる。着色層２８は、フィルム層２４と接着剤２２との間に配置される。接着層２６は、フィルム層２４と着色層２８の間に配置され、それらを接着する。接着層２６は、表面荒し型の接着部材であり、接着剤２２とは接着に関して異なった性質を有する。表面荒し型の接着部材は、アルミニウムを接着しにくいが、フィルム層２４および着色層２８を強力に接着する。
【００２５】
以上のような構造を有する超音波デバイス１００に着色する手順を説明する。図３（ａ）−（ｃ）は、超音波デバイス１００の着色手順、特にアルミニウム用の下地処理の概要を示す。なお、図３（ａ）を実行する前に、これまでの着色手順のうち、（ｉ）から（ｉｉｉ）は省略され、（ｉｖ）においてケース１０を使用して圧電素子等を組み込んで超音波デバイス１００が組み立てられる。図３（ａ）では、容器６０に、液状の接着剤２２が入れられる。超音波デバイス１００は、ケース１０の表面３０側を接着剤２２に向けて、接着剤２２に近づけられる。
【００２６】
図３（ｂ）では、ケース１０の表面３０および側面３２が接着剤２２に一定期間にわたって漬けられる。なお、筐体１２は接着剤２２に漬けられない。接着剤２２は、アルミニウムとの接着力が高い接着部材だからである。図３（ｃ）では、超音波デバイス１００が接着剤２２から出される。このようにして、ケース１０の表面３０および側面３２に接着剤２２が塗布される。この後、塗布された接着剤２２に対する乾燥がなされる。
【００２７】
図４（ａ）−（ｄ）は、図３（ａ）−（ｃ）に続く超音波デバイス１００の着色手順の概要を示す。図４（ａ）では、図示しない真空圧空プレス装置内に設置された治具６２の断面が示される。治具６２には、超音波デバイス１００を載置可能な突出部６４が設けられる。なお、複数の突出部６４が設けられてもよい。突出部６４には、超音波デバイス１００の裏面３４側が置かれる。置かれた状態において、ケース１０、筐体１２、端子１４の一部が治具６２から露出する。これによって、接着剤２２も露出する。
【００２８】
図４（ｂ）では、超音波デバイス１００とは別に、接着層２６がフィルム層２４上に塗工されてから、接着層２６上に着色層２８が塗工されたラミネート膜２０が用意される。ラミネート膜２０は、超音波デバイス１００を載置させた治具６２の上方に配置される。特に、着色層２８が接着剤２２および治具６２に対向するように配置される。ラミネート膜２０が治具６２の方に下げられることによって、ラミネート膜２０が、超音波デバイス１００を覆うように着色層２８側から貼り付けられる。
【００２９】
図４（ｃ）では、ケース１０、筐体１２にラミネート膜２０を貼り付けた超音波デバイス１００が真空圧空プレス加工される。これにより、接着剤２２、筐体１２、治具６２にラミネート膜２０が密着する。密着によってラミネート膜２０は接着剤２２に接着される。また、ラミネート膜２０は筐体１２にも接着される。一方、治具６２において突出部６４が設けられてない部分の表面には、離形処理がなされているので、密着によってもラミネート膜２０は治具６２に接着されない。図４（ｄ）では、真空圧空プレス加工の終了後、表面３０、側面３２、一部裏面３６を残して、ラミネート膜２０が切断される。
【００３０】
本発明の実施例によれば、ラミネート膜が、表面と側面と一部裏面とを覆うので、ラミネート膜を剥がれにくくできる。また、ラミネート膜が剥がれにくくなるので、耐久性を向上できる。ラミネート膜が、表面と側面と一部裏面とを覆うので、防水性を向上できる。また、防水性が向上するので、耐久性を向上できる。また、ラミネート膜をケースに貼り付け、表面、側面、一部裏面を残してラミネート膜を切断するので、耐久性を向上できる。また、フィルム層と接着層と着色層とを含む多層構造を有するラミネート膜を超音波デバイスに貼り付けるので、ケースに対する塗装を不要にしながら、ケースを着色できる。また、接着剤を使用するので、ラミネート膜とケースとの接着力を増加できる。
【００３１】
また、塗装が不要になるので、塗装膜を均一にできる。また、ラミネート膜を貼り付けるので、材料の無駄を低減できる。また、ラミネート膜を貼り付けるので、材料の粘度を安定化できる。また、ラミネート膜を貼り付けて、真空圧空プレス加工して、ラミネート膜の一部を切断するだけなので、工程を少なくできる。また、工程が少なくなるので、生産性を向上できる。また、熱硬化工程が不要になるので、圧電素子に対する熱履歴ダメージを低減できる。また、塗装が不要になるので、色を変更する際の洗浄を不要にできる。また、色を変更する際の洗浄が不要になるので、ゴミによる不良、色差不良、強度不良の発生を抑制できる。また、塗装が不要になるので、各塗装剤の廃液処理を不要にできる。
【００３２】
（実施例２）
次に、実施例２を説明する。実施例２は、実施例１と同様に、超音波の振動面となる表面、側面、一部裏面をラミネート膜が覆う超音波デバイスに関する。実施例２は、実施例１と比較してラミネート膜の構造が異なる。実施例２に係る超音波デバイス１００は、図１（ａ）−（ｂ）、図２（ａ）と同様のタイプであり、実施例２における着色手順は、図３（ａ）−（ｃ）、図４（ａ）−（ｄ）と同様のタイプである。ここでは、実施例１との差異を中心に説明する。
【００３３】
図５は、本発明の実施例２に係る超音波デバイス１００の構成を示す拡大断面図である。図５は、図２（ｂ）と同様に示される。ラミネート膜２０は、実施例１と同様に多層構造を有する。しかしながら、ラミネート膜２０の多層構造には、フィルム層２４、接着層２６、着色層２８、接着層９０が含まれる。フィルム層２４、接着層２６、着色層２８は実施例１と同一である。一方、接着層９０は、着色層２８に対して接着層２６とは反対側に配置される。接着層９０は、接着剤２２に接着されるので、着色層２８の接着剤２２側に配置されるともいえる。接着層９０は、接着層２６と同一タイプの接着部材である。接着層９０を追加することによって、ラミネート膜２０と接着剤２２との接着力が増加する。
【００３４】
本発明の実施例によれば、互いに接着に関して異なった性質を有した接着層と接着剤を使用するので、接着力をさらに増加できる。また、接着力がさらに増加するので、耐久性を向上できる。
【００３５】
本発明の一態様の概要は、次の通りである。本発明のある態様の超音波デバイスは、超音波の振動面となる表面と、表面を囲む側面とを有するケースと、ケースに接続されるとともに、表面とは反対向きの裏面を有する筐体と、ケースと筐体とを覆うラミネート膜とを備える。ラミネート膜は、フィルム層と、フィルム層とケースとの間に配置される着色層とを含む多層構造を有し、表面と、側面と、側面から連続する裏面の一部とを覆う。
【００３６】
この態様によると、ラミネート膜が、表面と、側面と、側面から連続する裏面の一部とを覆うので、耐久性を向上できる。
【００３７】
ケースは金属材料からなっており、本超音波デバイスは、ラミネート膜とケースとを接着する接着剤をさらに備えてもよい。
【００３８】
ラミネート膜における多層構造では、着色層の接着剤側に接着層が配置され、接着層と接着剤は、接着に関して異なった性質を有してもよい。この場合、互いに接着に関して異なった性質を有した接着層と接着剤を使用するので、接着力をさらに増加できる。
【００３９】
本発明の別の態様は、着色方法である。この方法は、超音波の振動面となる表面と、表面を囲む側面とを有するケースと、ケースに接続されるとともに、表面とは反対向きの裏面を有する筐体とを備える超音波デバイスを覆うように、ラミネート膜を貼り付けるステップと、ラミネート膜を貼り付けた超音波デバイスを真空圧空プレス加工するステップと、表面と、側面と、側面から連続する裏面の一部とを残して、ラミネート膜を超音波デバイスから切断するステップとを備える。ラミネート膜は、フィルム層と、フィルム層とケースとの間に配置される着色層とを含む多層構造を有する。
【００４０】
この態様によると、ラミネート膜をケースに貼り付け、表面、側面、側面から連続する裏面の一部を残してラミネート膜を切断するので、耐久性を向上できる。
【００４１】
以上、本発明を実施例をもとに説明した。この実施例は例示であり、それらの各構成要素あるいは各処理プロセスの組合せにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００４２】
実施例１、２において、ケース１０はアルミニウムにより形成されている。しかしながらこれに限らず例えば、ケース１０はアルミニウム以外の金属材料によって形成されてもよい。その際、接着剤２２の種類は、金属材料に応じて選択されればよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
【００４３】
本実施例１、２において、接着剤２２は、ラミネート膜２０とは別に構成されている。しかしながらこれに限らず例えば、接着剤２２は、ラミネート膜２０の積層構造に加えられもよい。本変形例によれば、構成の自由度を向上できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０  ケース、  １２  筐体、  １４  端子、  ２０  ラミネート膜、  ２２  接着剤、  ２４  フィルム層、  ２６  接着層、  ２８  着色層、  ３０  表面、  ３２  側面、  ３４  裏面、  ３６  一部裏面、  ３８  空洞部、  ４０  壁面、  ４２  開口部、  ５０  圧電素子、  ５２  リード線、  １００  超音波デバイス。
【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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