JP2020141270A - 超音波ユニットおよび超音波装置 - Google Patents

Abstract

【課題】超音波素子を保護しかつ超音波を安定して送信または受信できる超音波ユニットを提供する。【解決手段】超音波センサー１５において、超音波ユニット１５１、１５２は、第一軸（ユニット軸Ｃ２）に沿った方向に超音波を送信する音波送信処理または前記第一軸に沿った方向に進む前記超音波を受信する超音波受信処理の少なくとも一方を実施する超音波素子４０と、前記超音波の進行方向を、前記第一軸に沿った方向から当該第一軸とは異なる第二軸（ユニット軸Ｃ１）に沿った方向に変更すること、または、前記第二軸に沿った方向から前記第一軸に沿った方向に変更することの少なくとも一方を行う方向変更部（反射台５０）と、前記超音波素子および前記方向変更部が配置される保護空間３５を区画し、前記第二軸に沿って前記保護空間の内外を連通する孔３２１が設けられているシールド部材と、を備える。【選択図】図３

Description

本発明は、超音波ユニットおよび超音波装置に関する。

従来、超音波の送信処理または受信処理の少なくとも一方を実施する超音波素子を含んで構成され、超音波を用いて物体の状態を検出する超音波装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この超音波素子は、薄膜状の振動部と当該振動部に設けられた圧電素子を有しており、圧電素子が振動部を振動させることで超音波を出力し、超音波を受信した振動部の振動を圧電素子が電気信号に変換することで超音波を受信する。

上述のような超音波素子は、物理的な接触によって損傷を受けやすい。また、超音波素子の圧電素子や振動部にゴミ等の異物が接触した状態では、超音波を正確に受信できなくなる。そこで、特許文献１に記載の超音波装置では、超音波素子を保護するために、箱状の収容部材内に超音波素子を収容し、収容部材の開口を保護部材（受信部材）によって覆っている。この超音波装置では、保護部材が超音波を個体の振動として伝達することにより、超音波の送受信が行われる。

特開２００７−１７４３２３号公報

しかしながら、上記特許文献１に記載の超音波装置では、超音波の伝達を介在する保護部材の存在により、超音波の音圧低下や多重反射などが生じ、安定した超音波の送受信が困難である。このため、物体の状態を検出する際の検出精度が低下してしまう。

本発明の超音波ユニットは、第一軸に沿った方向に超音波を送信する音波送信処理または前記第一軸に沿った方向に進む前記超音波を受信する超音波受信処理の少なくとも一方を実施する超音波素子と、前記超音波の進行方向を、前記第一軸に沿った方向から当該第一軸とは異なる第二軸に沿った方向に変更すること、または、前記第二軸に沿った方向から前記第一軸に沿った方向に変更することの少なくとも一方を行う方向変更部と、前記超音波素子および前記方向変更部が配置される保護空間を区画し、前記第二軸に沿って前記保護空間の内外を連通する孔が設けられているシールド部材と、を備えることを特徴とする。

本発明の超音波ユニットにおいて、前記方向変更部は、前記超音波を反射させて前記超音波の前記進行方向を変更する超音波反射面を備えることが好ましい。

本発明の超音波ユニットにおいて、前記シールド部材は、前記保護空間を囲いかつ前記超音波素子が配置された筒部と、前記筒部の一端側に配置されかつ前記孔が設けられた底部と、を有していることが好ましい。

本発明の超音波ユニットにおいて、前記超音波素子に電気的に接続され、かつ、前記筒部の他端側の開口を塞ぐように設けられた回路基板をさらに備えることが好ましい。

本発明の超音波ユニットにおいて、前記シールド部材は、導電性材料により構成され、かつ、接地されていることが好ましい。

本発明の超音波装置は、上述した超音波ユニットを備えることを特徴とする。

本発明に係る第一実施形態のイメージスキャナーの概略構成を示す外観図。 第一実施形態のイメージスキャナーの搬送部の概略を示す側断面図。 第一実施形態の超音波センサーの概略を示す断面図。 第一実施形態の超音波素子の概略を示す平面図。 第一実施形態の超音波素子の概略を示す断面図。 本発明に係る第二実施形態の超音波センサーの概略を示す断面図。 変形例に係る超音波ユニットの概略を示す断面図。

［第一実施形態］
以下、本発明に係る第一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態のイメージスキャナー１０の概略構成を示す外観図である。図２は、イメージスキャナー１０の搬送部１３の概略を示す側断面図である。なお、図２では、搬送方向（Ｙ方向）に対して直交する主走査方向（Ｘ方向）からイメージスキャナー１０を見た際の側断面図である。

［イメージスキャナー１０の概略構成］
イメージスキャナー１０は、図１に示すように、装置本体１１と、用紙サポート１２と、を備える。装置本体１１の内部には、図２に示すように、用紙Ｐを搬送する搬送部１３と、搬送された用紙Ｐの画像を読み取るスキャン部１４と、用紙Ｐの重送を検出する超音波センサー１５（本発明の超音波装置）と、イメージスキャナー１０を制御する制御部１６と、が設けられている。なお、本実施形態では用紙Ｐを対象物として、超音波センサー１５が用紙Ｐの重送を検出する例を示すが、これに限定されない。対象物としては、例えば、フィルムや布帛等、種々のメディアを対象とすることができる。

装置本体１１には、図１および図２に示すように、用紙サポート１２との接続位置に給送口１１Ａが設けられている。用紙サポート１２に載置された用紙Ｐは、給送口１１Ａへ１枚ずつ給送される。給送された用紙Ｐは、搬送部１３により、装置本体１１内の所定の搬送経路１３０に沿って搬送される。そして、その搬送途中の読取位置で、スキャン部１４により画像が読み取られた後、装置本体１１の前側下部に開口する排出口１１Ｂから排出される。

［搬送部１３の構成］
図２に示すように、搬送部１３は、用紙サポート１２にセットされた複数枚の用紙Ｐを、搬送方向（Ｙ方向）に１枚ずつ搬送する。すなわち、搬送部１３は、給送口１１Ａから送られた用紙Ｐを装置本体１１内へ案内しつつ給送し、給送した用紙Ｐを所定の搬送経路１３０に沿って搬送する。

より具体的には、搬送部１３は、搬送経路１３０のＹ方向の上流側（−Ｙ側）に配置された第一給送ローラー対１３１と、第一給送ローラー対１３１よりもＹ方向の下流側（＋Ｙ側）に配置された第二給送ローラー対１３２とを備える。さらに、搬送部１３は、用紙Ｐの読取位置を挟んで−Ｙ側に配置された第一搬送ローラー対１３３と、＋Ｙ側に配置された第二搬送ローラー対１３４とを備える。

第一給送ローラー対１３１は、第一駆動ローラー１３１Ａと第一従動ローラー１３１Ｂとにより構成される。同様に、第二給送ローラー対１３２は、第二駆動ローラー１３２Ａと第二従動ローラー１３２Ｂとにより構成される。また、第一搬送ローラー対１３３は、第三駆動ローラー１３３Ａと第三従動ローラー１３３Ｂとにより構成される。同様に、第二搬送ローラー対１３４は、第四駆動ローラー１３４Ａと第四従動ローラー１３４Ｂとにより構成される。各従動ローラー１３１Ｂ〜１３４Ｂは、それぞれが対をなす駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａの回転により従動（連れ回り）する。

各ローラー対１３１〜１３４を構成する各駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａは、それらの動力源である搬送モーター１３５の動力により回転駆動する。なお、搬送モーター１３５は、制御部１６により制御され、各駆動ローラー１３１Ａ〜１３４Ａを駆動させる。
また、第二給送ローラー対１３２を構成する第二従動ローラー１３２Ｂは、リタードローラーとなっており、その外周面の用紙Ｐに対する摩擦係数が、第二駆動ローラー１３２Ａの外周面の用紙Ｐに対する摩擦係数よりも大きくなっている。このため、第二給送ローラー対１３２は、用紙Ｐを１枚ずつ分離して＋Ｙ側へ送り出す分離機構として機能する。よって、第一給送ローラー対１３１の回転により用紙サポート１２に積載された複数の用紙Ｐは、例えば最上位のものから順番に１枚ずつ給送口１１Ａから装置本体１１内へ給送され、さらに第二給送ローラー対１３２の回転により１枚ずつ分離されて＋Ｙ側へ給送される。

［スキャン部１４の構成］
スキャン部１４は、用紙Ｐの画像を読み取る読取位置、具体的には、搬送経路１３０の第一搬送ローラー対１３３と第二搬送ローラー対１３４との間に設けられている。
スキャン部１４は、搬送経路１３０を挟む両側に設けられた第一スキャン部１４Ａと第二スキャン部１４Ｂとからなる。このスキャン部１４は、搬送中の用紙Ｐに光を照射可能な光源１４１と、主走査方向（Ｘ方向）に延びるイメージセンサー１４２とにより構成される。用紙Ｐの表面を読み取る通常読取モードのときは、第一スキャン部１４Ａが読取動作を行い、用紙Ｐの表裏面を読み取る両面読取モードのときは、第一スキャン部１４Ａと第二スキャン部１４Ｂとが共に読取動作を行う。第一スキャン部１４Ａおよび第二スキャン部１４Ｂを構成する光源１４１およびイメージセンサー１４２は、制御部１６に接続され、制御部１６の制御によって、用紙Ｐの画像を読み取るスキャン処理を実施する。

［超音波センサー１５の構成］
本実施形態において、超音波センサー１５は、搬送部１３により搬送される用紙Ｐの重送を検出する重送センサーであり、搬送経路１３０において、第二給送ローラー対１３２と第一搬送ローラー対１３３との間の位置に設けられている。この超音波センサー１５は、図３に示すように、第一超音波ユニット１５１と、第二超音波ユニット１５２と、第一ガイド部材１６１と、第二ガイド部材１６２と、を含んで構成される。

第一ガイド部材１６１および第二ガイド部材１６２は、第一超音波ユニット１５１と第二超音波ユニット１５２との間において、互いの間に用紙Ｐを通過させるように搬送経路１３０に沿って配置されている。第一ガイド部材１６１および第二ガイド部材１６２のうち、センサー中心軸Ｃ１に重なる部位には、超音波を通過させるための開口部１６１Ａ，１６２Ａがそれぞれ形成されている。

第一超音波ユニット１５１および第二超音波ユニット１５２は、用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０を挟んで配置され、搬送経路１３０に対して傾斜するセンサー中心軸Ｃ１の軸上で互いに対向している。

第一超音波ユニット１５１は、搬送経路１３０を搬送される用紙Ｐに対して超音波を送信する。第一超音波ユニット１５１から送信された超音波は、第一ガイド部材１６１に設けられた開口部１６１Ａを通過して用紙Ｐに入力される。用紙Ｐを透過した超音波は、第二ガイド部材１６２の開口部１６２Ａを通過し、第二超音波ユニット１５２に到達する。
第二超音波ユニット１５２は、第一超音波ユニット１５１から送信された超音波を受信し、受信した超音波の音圧に応じた受信信号を出力する。制御部１６は、受信信号に基づいて用紙Ｐが重送されたか否かを判断できる。
このような第一超音波ユニット１５１および第二超音波ユニット１５２は、それぞれ、超音波を送受信するための超音波素子４０を含んで構成される。

なお、センサー中心軸Ｃ１は、本発明の「第二軸」に相当し、センサー中心軸Ｃ１に沿った方向は、第一超音波ユニット１５１と第二超音波ユニット１５２との間における超音波の送受信方向となる。このセンサー中心軸Ｃ１は、搬送経路１３０に搬送される用紙Ｐの表面の法線に対して、５°以上の角度で傾斜することが好ましく、より好ましくは、１０°以上の角度である。例えば、本実施形態では、センサー中心軸Ｃ１は、搬送経路１３０に搬送される用紙Ｐの表面の法線に対して２０°の角度とする。
このようにセンサー中心軸Ｃ１を用紙Ｐの表面の法線に対して傾斜させることで、用紙Ｐにより多重反射された超音波等の不要な超音波成分の受信を低減できる。

［超音波素子４０］
図４は、超音波素子４０の概略構成を示す平面図である。図５は、超音波素子４０の一部の断面図である。
図４および図５に示すように、超音波素子４０は、基板４１と、基板４１の一方側の面に設けられた振動板４２と、振動板４２に設けられた複数の圧電素子４３と、これらの圧電素子４３を覆うように振動板４２に接続された封止板４４と、を備えている。なお、図４では、封止板４４の図示を省略している。

本実施形態において、超音波素子４０は、基板４１の厚み方向（Ｌ方向）が用紙Ｐの搬送方向（Ｙ方向）に沿うように配置されている。以降の説明では、基板４１の厚み方向をＬ方向と記載し、Ｌ方向に直交し、かつ、互いに直交する方向をＭ方向およびＮ方向と記載する。

基板４１は、Ｓｉ等の半導体基板で構成され、振動板４２を支持している。基板４１には、Ｌ方向に沿って基板４１を貫通する開口部４１Ａが設けられている。

振動板４２は、ＳｉＯ_２や、ＳｉＯ_２およびＺｒＯ_２の積層体等より構成され、基板４１の−Ｌ側に設けられる。この振動板４２は、開口部４１Ａを構成する基板４１の隔壁４１１により支持され、開口部４１Ａの−Ｌ側を閉塞する。振動板４２のうち、Ｌ方向から見た際に開口部４１Ａと重なる部分は、振動部４２Ａを構成する。

圧電素子４３は、振動板４２上、かつ、Ｚ方向から見た際に各振動部４２Ａと重なる位置に設けられている。この圧電素子４３は、振動板４２上に第一電極４３１、圧電膜４３２、および第二電極４３３が順に積層されることにより構成されている。
具体的には、図４に示すように、振動板４２上には、複数の第一電極４３１が、Ｍ方向に沿って直線状にそれぞれ形成されている。第一電極４３１の両端部は、送信用回路基板２１または受信用回路基板２２に接続される第一電極端子４３１Ｐとなる。
また、振動板４２上には、複数の第二電極４３３が、Ｎ方向に沿って直線状にそれぞれ形成されている。第二電極４３３の両端部は、共通電極線４３３Ａに接続される。共通電極線４３３Ａは、複数の第二電極４３３同士を結線し、共通電極線４３３Ａの両端部は、送信用回路基板２１または受信用回路基板２２に接続される第二電極端子４３３Ｐとなる。
圧電膜４３２は、例えばＰＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛）等の圧電体の薄膜により形成されている。

封止板４４は、振動板４２の−Ｌ側に配置されている。この封止板４４は、振動板４２上の圧電素子４３を収容するように設けられた複数の溝４４１を有している。また、封止板４４は、溝４４１の底部側から振動板４２側に突出した複数の隔壁４４２を有しており、この隔壁４４２は、振動板４２における振動部４２Ａ同士の間に接続されている。

以上の超音波素子４０では、１つの振動部４２Ａと、当該振動部４２Ａ上に設けられた圧電素子４３とにより、１つの超音波トランスデューサーＴｒが構成される。本実施形態では、図４に示すように、超音波トランスデューサーＴｒが２次元アレイ構造に配置されている。

ここで、第一超音波ユニット１５１が有する超音波素子４０では、各超音波トランスデューサーＴｒの第一電極４３１および第二電極４３３間に駆動信号（電圧信号）が印加されることにより、圧電膜４３２が伸縮する。これにより、振動部４２Ａは、開口部４１Ａの開口幅等に応じた周波数で振動し、振動部４２Ａから＋Ｌ側に向かって超音波が送信される。すなわち、第一超音波ユニット１５１が有する超音波素子４０は、超音波を送信する送信処理を実施する。

一方、第二超音波ユニット１５２が有する超音波素子４０では、振動部４２Ａが＋Ｌ側から超音波を受信して振動することで、圧電素子４３が振動振幅に応じた受信信号（電気信号）を出力する。すなわち、第二超音波ユニット１５２が有する超音波素子４０は、超音波を受信する受信処理を実施する。

本実施形態では、超音波素子４０における超音波トランスデューサーＴｒの配置領域であって、超音波を送信または受信する領域を、超音波送受信面４０１と称する（図４参照）。
第一超音波ユニット１５１および第二超音波ユニット１５２において、超音波素子４０の超音波送受信面４０１の中心を通り、かつ、Ｌ方向に平行な軸を、ユニット軸Ｃ２とする（図３参照）。このユニット軸Ｃ２は、本発明の「第一軸」に相当する。第一超音波ユニット１５１の超音波素子４０は、ユニット軸Ｃ２に沿った方向に超音波を送信し、第二超音波ユニット１５２の超音波素子４０は、ユニット軸Ｃ２に沿って進む超音波を受信する。

［第一超音波ユニット１５１の詳細構成］
図３を参照して、第一超音波ユニット１５１の詳細な構成を説明する。図３に示すように、第一超音波ユニット１５１は、送信用回路基板２１と、シールド部材３０と、上述した超音波素子４０と、反射台５０と、を備えている。
送信用回路基板２１は、イメージスキャナー１０の筐体などの取付対象（図示省略）に取り付けられており、搬送経路１３０に対して平行となるように、すなわちＹ方向に沿って配置されている。また、送信用回路基板２１は、フレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）２５を介して超音波素子４０に電気的に接続されており、超音波素子４０を駆動させる駆動信号を生成する。

シールド部材３０は、内側に保護空間３５を区画する容器状に構成されている。具体的には、シールド部材３０は、有底筒状に形成されており、保護空間３５を囲う筒部３１と、筒部３１の一端側に設けられた底部３２とを有している。筒部３１は、例えば角筒形状を形成している。
底部３２には、センサー中心軸Ｃ１に沿って保護空間３５の内外を連通する孔３２１が設けられている。この孔３２１の大きさは、超音波素子４０の基板４１の一面の面積よりも小さく、かつ、超音波送受信面４０１の面積よりも大きい。
また、孔３２１は、底部３２において超音波素子４０から離れた位置に設けられている。具体的には、第一超音波ユニット１５１をユニット軸Ｃ２に沿った方向から見た平面視において、孔３２１は、当該孔３２１から超音波素子４０が露出しないように設けられている。換言すると、第一超音波ユニット１５１をユニット軸Ｃ２に沿った方向から見た平面視において、超音波素子４０は、孔３２１に重ならない位置に配置されている。

シールド部材３０の筒部３１の他端側（底部３２側とは反対側）に開いた開口３３は、送信用回路基板２１によって塞がれている。換言すると、シールド部材３０は、送信用回路基板２１のうち搬送経路１３０に面した一部領域を覆うように配置されている。
また、シールド部材３０は、導電性材料により構成され、かつ、接地されている。例えば、シールド部材３０の筒部３１の端部３４は、送信用回路基板２１に設けられた接地回路に接続されている。

超音波素子４０は、上述したように、アレイ状に配置された複数の超音波トランスデューサーＴｒを含んで構成されている。この超音波素子４０は、シールド部材３０内の保護空間３５に配置され、筒部３１のユニット軸Ｃ２に交差する部分に取り付けられている。

反射台５０は、シールド部材３０内の保護空間３５に配置され、送信用回路基板２１に取り付けられている。反射台５０は、超音波素子４０の超音波送受信面４０１に対して傾斜し、かつ、対向している反射面５１を有する。反射台５０は、この反射面５１がセンサー中心軸Ｃ１に交わるように配置されている。反射台５０を構成する材料は、特に限定されないが、超音波を好適に反射する材料であることが好ましい。

第一超音波ユニット１５１において、反射台５０の反射面５１は、当該反射面５１に対向配置されている超音波素子４０から送信された超音波を、第二超音波ユニット１５２に向かうように反射させる。換言すると、第一超音波ユニット１５１の反射台５０は、第一超音波ユニット１５１の超音波素子４０から送信された超音波の進行方向を、ユニット軸Ｃ２に沿って進む方向から、センサー中心軸Ｃ１に沿って進む方向に変更する。

ここで、反射面５１に対する超音波の入射角度は、特に限定されない。ただし、当該入射角度が大きくなるほど、反射面５１で反射されずに反射台５０に伝播する超音波の割合が若干ながら増加する。反射台５０に伝播した超音波は近距離ノイズの原因になるため、反射台５０と送信用回路基板２１との間に、超音波の振動を抑えるためのバッキング材を設けてもよい。
本実施形態では、用紙Ｐの表面の法線に対するセンサー中心軸Ｃ１の角度を２０°とするため、反射面５１に対する超音波の入射角度は５５°に設定されている。

［第二超音波ユニット１５２の構成］
第二超音波ユニット１５２は、上述した第一超音波ユニット１５１と略同様の構成を備える。具体的には、第二超音波ユニット１５２は、受信用回路基板２２と、シールド部材３０と、超音波素子４０と、反射台５０とを備える。第一超音波ユニット１５１に関する説明は、送信用回路基板２１を受信用回路基板２２に替えることにより、第二超音波ユニット１５２に適用できる。このため、第二超音波ユニット１５２のうち、第一超音波ユニット１５１と同様の構成については説明を省略する。

この第二超音波ユニット１５２において、反射台５０は、第一超音波ユニット１５１から送信された超音波を、第二超音波ユニット１５２の超音波素子４０に向かうように反射させる。換言すると、第二超音波ユニット１５２の反射台５０は、第一超音波ユニット１５１から送信された超音波の進行方向を、センサー中心軸Ｃ１に沿って進む方向から、ユニット軸Ｃ２に沿って進む方向に変更する。
また、第二超音波ユニット１５２における受信用回路基板２２は、超音波素子４０から入力される受信信号に対してノイズ除去や増幅のための処理を行う。

［本実施形態の作用効果］
（１）本実施形態の超音波センサー１５は、超音波を送信する第一超音波ユニット１５１を備えており、この第一超音波ユニット１５１は、ユニット軸Ｃ２に沿った方向に超音波を送信する超音波送信処理を実施する超音波素子４０と、超音波の進行方向を、ユニット軸Ｃ２に沿った方向からセンサー中心軸Ｃ１に沿った方向に変更する反射台５０（方向変更部）と、超音波素子４０および反射台５０が配置される保護空間３５を区画し、センサー中心軸Ｃ１に沿って保護空間３５の内外を連通する孔３２１が設けられているシールド部材３０と、を備える。
また、本実施形態のイメージスキャナー１０は、超音波を受信する第二超音波ユニット１５２を備えており、この第二超音波ユニット１５２は、ユニット軸Ｃ２に沿った方向に進む超音波を受信する超音波受信処理を実施する超音波素子４０と、超音波の進行方向を、センサー中心軸Ｃ１に沿った方向からユニット軸Ｃ２に沿った方向に変更する反射台５０（方向変更部）と、超音波素子４０および反射台５０が配置される保護空間３５を区画し、センサー中心軸Ｃ１に沿って保護空間３５の内外を連通する孔３２１が設けられているシールド部材３０と、を備える。
このような実施形態において、超音波素子４０は、シールド部材３０による保護空間３５内に配置されるため、超音波素子４０に対する異物の接触を抑制できる。また、超音波素子４０は、従来技術のような保護部材を介在させずに、超音波の送信または受信を行う。このため、超音波の音圧低下や多重反射等を抑制できる。
よって、本実施形態の超音波センサー１５によれば、超音波素子４０を保護し、かつ、超音波を安定して送受信できる。また、超音波センサー１５を備えるイメージスキャナー１０では、用紙Ｐの重送検出の精度を向上させることができる。

（２）本実施形態の超音波センサー１５において、反射台５０は、超音波を反射させて超音波の進行方向を変更する反射面５１（超音波反射面）を備える。
このような実施形態では、異なる物質の材料境界で反射するという超音波の性質を利用して、超音波の進行方向を好適に変更できる。

（３）本実施形態の超音波センサー１５において、シールド部材３０は、保護空間３５を囲いかつ超音波素子４０が設けられた筒部３１と、筒部３１の一端側に配置されかつ孔３２１を設けられた底部３２と、を有している。
このような実施形態では、超音波素子４０をシールド部材３０の孔３２１から十分に離れた位置に配置できる。このため、仮に底部３２に設けられた孔３２１から異物が侵入したとしても、超音波素子４０に対する異物の接触を好適に抑制できる。

（４）本実施形態の超音波センサー１５において、第一超音波ユニット１５１は、超音波素子４０に電気的に接続され、かつ、筒部３１の他端側の開口３３を塞ぐように設けられた送信用回路基板２１をさらに備える。同様に、第二超音波ユニット１５２は、超音波素子４０に電気的に接続され、かつ、筒部３１の他端側の開口３３を塞ぐように設けられた受信用回路基板２２をさらに備える。
このような実施形態では、シールド部材３０の保護空間３５に配置された超音波素子４０だけでなく、シールド部材３０に覆われた送信用回路基板２１または受信用回路基板２２に対して、異物が接触することを抑制できる。

（５）本実施形態の超音波センサー１５において、シールド部材３０は、導電性材料により構成され、かつ、接地されている。
このような実施形態では、シールド部材３０の保護空間３５に配置された超音波素子４０と、シールド部材３０に覆われた送信用回路基板２１または受信用回路基板２２とは、それぞれ外来ノイズから保護される。

［第二実施形態］
次に、本発明に係る第二実施形態について説明する。
第一実施形態では、第一超音波ユニット１５１および第二超音波ユニット１５２を含む超音波センサー１５について説明している。これに対して、第二実施形態では、図６に示すように、１つの超音波ユニット１５３を含む超音波センサー１５Ａについて説明する。

第二実施形態に係る超音波センサー１５Ａは、測定対象Ｗまでの距離を測定する距離センサーとして構成されている。具体的には、超音波センサー１５Ａは、超音波を送受信する超音波ユニット１５３と、超音波ユニット１５３に接続された演算部１５４とを有する。
超音波ユニット１５３は、測定対象Ｗに対して超音波を送信すると共に、測定対象Ｗで反射された反射超音波を受信する。
演算部１５４は、超音波ユニット１５３で超音波を送信したタイミングから、超音波ユニット１５３で反射超音波を受信したタイミングまでの時間に基づいて、超音波センサー１５Ａから測定対象Ｗまでの距離を演算する。

第二実施形態の超音波ユニット１５３は、第一実施形態で説明した第一超音波ユニット１５１および第二超音波ユニット１５２と略同様の構成を有する。具体的には、超音波ユニット１５３は、送受信用回路基板２３と、シールド部材３０と、超音波素子４０と、反射台５０とを備える。第一実施形態における第一超音波ユニット１５１に関する説明は、送信用回路基板２１を送受信用回路基板２３に替えることにより、超音波ユニット１５３に適用できる。このため、超音波ユニット１５３のうち、第一超音波ユニット１５１と同様の構成については説明を省略する。

この超音波ユニット１５３において、反射台５０は、超音波素子４０から送信された超音波を、測定対象Ｗに向かうように反射させると共に、測定対象Ｗで反射された反射超音波を超音波素子４０に向かうように反射させる。
換言すると、超音波ユニット１５３の反射台５０は、超音波素子４０から出射してユニット軸Ｃ２に沿って進む方向からセンサー中心軸Ｃ１に沿って進む方向に変更すると共に、センサー中心軸Ｃ１に沿って進む方向からユニット軸Ｃ２に沿って進み超音波素子４０に入射される方向に変更する。
ここで、反射面５１に対する超音波の入射角度は４５°に設定されており、測定対象Ｗに対する超音波の入射角度は９０°になる。このため、超音波素子４０から測定対象Ｗまでの超音波の経路と、測定対象Ｗから超音波素子４０までの超音波の経路とは、同じ経路になる。

また、超音波ユニット１５３において、送受信用回路基板２３は、超音波素子４０を駆動させる駆動信号を生成すると共に、超音波素子４０から入力される受信信号に対してノイズ除去や増幅のための処理を行う。

以上の第二実施形態の超音波センサー１５Ａによれば、第一実施形態の超音波センサー１５と同様、超音波素子４０を保護し、かつ、超音波を安定して送受信できる。また、この超音波センサー１５Ａによれば、測定対象Ｗまでの距離の検出精度を向上させることができる。

［変形例］
本発明は上述の各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良、および各実施形態を適宜組み合わせる等によって得られる構成は本発明に含まれるものである。

（変形例１）
反射台５０は、上記各実施形態の形状、構成および配置に限定されない。
例えば、第一超音波ユニット１５１における反射台５０は、図７に示すようなレンズ状の反射面５１Ａを有していてもよい。この場合、反射面５１Ａは、超音波素子４０から出射された超音波を孔３２１に向かって収束させる。これにより、用紙Ｐまたは測定対象Ｗに対して音圧の高い超音波を送信でき、超音波センサー１５における検出精度を向上させることができる。

また、反射台５０は、シールド部材３０の保護空間３５の外側に配置されていてもよい。この場合、シールド部材３０の保護空間３５の内外を連通する孔３２１は、底部３２ではなく、筒部３１のうちユニット軸Ｃ２に交差する部位に形成されてもよい。
その他、反射台５０は、シールド部材３０と一体に構成されてもよい。

（変形例２）
本発明の方向変更部は、反射台５０であることに限定されない。
例えば、本発明の方向変更部は、超音波の反射経路を形成する複数の反射部材によって構成されてもよい。
また、本発明の方向変更部は、超音波のための音響経路が内部に設けられたファイバー等であってもよい。

（変形例３）
シールド部材３０は、有底筒状であることに限定されず、保護空間３５を区画する形状であれば、任意の形状に構成可能である。例えば、シールド部材３０は、保護空間３５を全体的に囲う容器状に形成されてもよい。

（変形例４）
上記実施形態では、超音波センサー１５を備える電子機器の一例として、イメージスキャナー１０を例示したが、これに限定されない。
例えば、搬送経路１３０上に搬送された印刷紙に対して画像を印刷する印刷装置（プリンター）において、印刷紙の重送を検出する超音波センサー１５を適用してもよい。また、超音波センサー１５は、印刷紙の種類を判定するために利用してもよい。

また、配管等を流れる流体の流速を検出する流速検出装置において、上述したような超音波センサー１５を適用してもよい。つまり、対象物である流体に対して超音波を送信し、流体を通過する超音波を受信すると、流体の流速に応じて超音波の進行方向が変化する。この際、受信信号の電圧値の変化を検出することで、流体の流速を測定することが可能となる。

（変形例５）
また、上記各実施形態では、超音波装置として、超音波の送受信を行う超音波センサー１５，１５Ａが構成されているが、超音波の送信または受信のいずれか一方を行う超音波装置が構成されていてもよい。
例えば、超音波によりデータを送信するデータ送信装置、超音波を用いて虫や動物を退ける虫除け装置や動物除け装置、ハプティクスに超音波を用いた触覚伝達装置等の超音波装置では、送信ユニットのみが設けられる構成としてもよい。また、超音波を用いたデータ送信装置から送信された超音波信号を受信するデータ受信装置等の超音波装置では、受信ユニットのみが設けられる構成としてもよい。

１０…イメージスキャナー、１１…装置本体、１１Ａ…給送口、１１Ｂ…排出口、１２…用紙サポート、１３…搬送部、１３０…搬送経路、１３１…第一給送ローラー対、１３１Ａ…第一駆動ローラー、１３１Ｂ…第一従動ローラー、１３２…第二給送ローラー対、１３２Ａ…第二駆動ローラー、１３２Ｂ…第二従動ローラー、１３３…第一搬送ローラー対、１３３Ａ…第三駆動ローラー、１３３Ｂ…第三従動ローラー、１３４…第二搬送ローラー対、１３４Ａ…第四駆動ローラー、１３４Ｂ…第四従動ローラー、１３５…搬送モーター、１４…スキャン部、１４１…光源、１４２…イメージセンサー、１４Ａ…第一スキャン部、１４Ｂ…第二スキャン部、１５，１５Ａ…超音波センサー、１５１…第一超音波ユニット、１５２…第二超音波ユニット、１５３…超音波ユニット、１５４…演算部、１６…制御部、１６１…第一ガイド部材、１６１Ａ…開口部、１６２…第二ガイド部材、１６２Ａ…開口部、２１…送信用回路基板、２２…受信用回路基板、２３…送受信用回路基板、３０…シールド部材、３１…筒部、３２…底部、３２１…孔、３３…開口、３４…端部、３５…保護空間、４０…超音波素子、４０１…超音波送受信面、４１…基板、４１１…隔壁、４１Ａ…開口部、４２…振動板、４２Ａ…振動部、４３…圧電素子、４３１…第一電極、４３１Ｐ…第一電極端子、４３２…圧電膜、４３３…第二電極、４３３Ａ…共通電極線、４３３Ｐ…第二電極端子、４４…封止板、４４１…溝、４４２…隔壁、５０…反射台（方向変更部）、５１，５１Ａ…反射面（超音波反射面）、Ｃ１…センサー中心軸（第二軸）、Ｃ２…ユニット軸（第一軸）、Ｐ…用紙、Ｔｒ…超音波トランスデューサー、Ｗ…測定対象。

Claims (6)

1. 第一軸に沿った方向に超音波を送信する音波送信処理または前記第一軸に沿った方向に進む前記超音波を受信する超音波受信処理の少なくとも一方を実施する超音波素子と、
   前記超音波の進行方向を、前記第一軸に沿った方向から当該第一軸とは異なる第二軸に沿った方向に変更すること、または、前記第二軸に沿った方向から前記第一軸に沿った方向に変更することの少なくとも一方を行う方向変更部と、
   前記超音波素子および前記方向変更部が配置される保護空間を区画し、前記第二軸に沿って前記保護空間の内外を連通する孔が設けられているシールド部材と、を備える
   ことを特徴とする超音波ユニット。
2. 請求項１に記載の超音波ユニットにおいて、
   前記方向変更部は、前記超音波を反射させて前記超音波の前記進行方向を変更する超音波反射面を備える
   ことを特徴とする超音波ユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載の超音波ユニットにおいて、
   前記シールド部材は、前記保護空間を囲いかつ前記超音波素子が配置された筒部と、前記筒部の一端側に配置されかつ前記孔が設けられた底部と、を有している
   ことを特徴とする超音波ユニット。
4. 請求項３に記載の超音波ユニットにおいて、
   前記超音波素子に電気的に接続され、かつ、前記筒部の他端側の開口を塞ぐように設けられた回路基板をさらに備える
   ことを特徴とする超音波ユニット。
5. 請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の超音波ユニットにおいて、
   前記シールド部材は、導電性材料により構成され、かつ、接地されている
   ことを特徴とする超音波ユニット。
6. 請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の超音波ユニットを備えることを特徴とする超音波装置。

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