JP7188045B2 - センサーユニット、及び電子機器 - Google Patents

Description

本発明は、センサーユニット、及び電子機器に関する。

従来、超音波を送信する超音波センサーをケース内に収容したセンサーユニットが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１は、回路ユニットが設けられたホルダーに超音波デバイスを固定し、ホルダーをケース内に収容したセンサーユニットである。回路ユニットには、超音波デバイスに接続されるリード線、外部の制御手段に接続される制御線、ケースの内周面に接続される接地線が設けられている。

また、上記のようなセンサーユニットでは、外から電磁波が入力されると、超音波デバイスが誤作動したり、超音波デバイスによる検出感度が低下したりすることがある。このため、回路ユニットと接地線で接続されるケース自体を金属により構成したり、ケース表面を金属メッキで覆って、金属メッキに接地線を接続したりして、接地線の接続先を基準電位とすることで、電磁波に対するシールド効果を持たせることが一般的である。

特開２０１３－１７２４４９号公報

しかしながら、ケースを金属により形成する場合、ケースを合成樹脂により形成する場合に比べてコストが高くなる。このため、製造コストを考慮すると、ケースを合成樹脂で形成し、接地線に接続されるケースの表面に金属メッキを形成することが好ましい。一方、電子機器においてセンサーユニットを組み込む場合、センサーユニットと、センサーユニットを取り付ける取付け対象との間を同電位にする場合がある。しかし、ケースを合成樹脂で形成して金属メッキを形成する場合、金属メッキと取付け対象とを接続するための端子部や接続線が別途必要となるとの課題がある。

第一適用例に係るセンサーユニットは、センサーデバイスと、前記センサーデバイスを保持し、表面が基準電位に維持されたホルダーと、前記ホルダーを収容するケースと、を備え、前記ケースは、取付け対象に接する取付け面を有し、前記取付け面には、前記ケースの内外を連通する連通部が設けられ、前記ホルダーは、前記連通部から突出して、前記取付け対象に接する突出部を有する。

本適用例のセンサーユニットにおいて、前記センサーデバイスは、超音波の送信及び超音波の受信の少なくともいずれかを行う超音波デバイスである。

本適用例のセンサーユニットにおいて、前記超音波デバイスの駆動を制御する回路基板を備え、前記回路基板は、前記基準電位が印加されるグラウンド電極を含み、前記ホルダーは、前記回路基板の前記グラウンド電極に接する。

本適用例のセンサーユニットにおいて、前記ケースは、前記ホルダーを収容する収容部を備え、前記収容部の内周壁には、前記ホルダーを囲い、前記ホルダーに接する導電層が設けられている。

本適用例のセンサーユニットにおいて、前記ケースは、第一ケースと、第二ケースとを含み、前記第一ケース及び前記第二ケースの隙間により前記連通部が構成され、前記突出部は、前記第一ケース及び前記第二ケースにより挟まれる。

第二適用例に係る電子機器は、上述した適用例のセンサーユニットと、前記ケースの前記取付け面が取り付けられ、前記突出部が接する前記取付け対象と、を備える。

本発明に係る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。 本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。 本実施形態の超音波センサーによる重送検知方法を説明するための模式図。 本実施形態の送信ユニットの概略構成を示す斜視図。 本実施形態の送信ユニットをセンサー中心軸に沿って切断した際の断面図。 本実施形態のホルダーの斜視図。 本実施形態の超音波デバイスを保持したホルダーを＋Ｚｈ側から見た平面図。 本実施形態の送信ユニットを－Ｚｈ側から見た際の平面図。 本実施形態のイメージスキャナーの制御構成を示すブロック図。

以下、本発明に係る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、電子機器の一例であり、この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及び図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］
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］
図２に示すように、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との間には、用紙Ｐの画像を読み取る読取位置が設けられ、スキャン部１４が設けられている。
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及び第二スキャン部１４Ｂを構成する光源１４１及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］
超音波センサー１５は、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、重送センサーであり、搬送部１３により搬送される用紙Ｐの重送を検出する。
超音波センサー１５は、一対のセンサーユニットを備えて構成される。一対のセンサーユニットの一方は、送信ユニット１５１であり、超音波を送信する。一対の超音波素子の他方は受信ユニット１５２であり、超音波を受信する。
送信ユニット１５１は、図２に示すように、搬送経路１３０上に設けられた送信側取付け対象１１１に固定されている。また、受信ユニット１５２は、搬送経路１３０上に設けられた受信側取付け対象１１２に固定されている。送信側取付け対象１１１や受信側取付け対象１１２は、装置本体１１に固定される部材であり、イメージスキャナー１０の筐体の一部であってもよく、搬送部１３を構成する一部、例えば、各ローラー対１３１～１３４を駆動させる搬送モーター１３５の制御ユニット等であってもよい。

図３は、超音波センサー１５による重送検知方法を説明するための模式図である。
本実施形態では、送信ユニット１５１及び受信ユニット１５２は、図３に示すように、搬送経路１３０に対して傾斜するセンサー中心軸１５Ｃの軸上で互いに対向し、用紙Ｐが搬送される搬送経路１３０を挟んで配置されている。
この超音波センサー１５では、搬送部１３により搬送経路１３０に沿って搬送される用紙Ｐに対して送信ユニット１５１から超音波を送信する。送信ユニット１５１から送信された超音波は、用紙Ｐに入力され、用紙Ｐを透過した超音波が受信ユニット１５２で受信される。受信ユニット１５２で超音波が受信されると、受信ユニット１５２から受信した超音波の音圧に応じた受信信号が出力され、この受信信号の信号強度に基づいて用紙Ｐの重送が検出される。

図３に示すように、センサー中心軸１５Ｃは、送信ユニット１５１の中心と受信ユニット１５２の中心とを通る軸であり、超音波の送受信方向となる。センサー中心軸１５Ｃ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。
センサー中心軸１５Ｃが、用紙Ｐの表面の法線方向と一致する場合、送信ユニット１５１から送信された超音波が、用紙Ｐと送信ユニット１５１との間で多重反射する虞がある。また、用紙Ｐを通過した超音波が受信ユニット１５２と用紙Ｐとの間で多重反射する虞がある。この場合、受信ユニット１５２では、送信ユニット１５１から用紙Ｐを通過して受信ユニット１５２で受信される超音波に加えて、用紙Ｐと送信ユニット１５１との間で多重反射された超音波と、受信ユニット１５２と用紙Ｐとの間で多重反射された超音波と、が受信ユニット１５２で受信されることになり、正確な重送検出ができない。
これに対して、センサー中心軸１５Ｃを用紙Ｐの表面の法線に対して傾斜させることで、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、精度の高い重送検出が可能となる。

［送信ユニット１５１の詳細構成］
次に、送信ユニット１５１のより詳細な構成について説明する。なお、本実施形態では、受信ユニット１５２は、送信ユニット１５１と同一の構成を有するため、受信ユニット１５２の詳細な説明及び図示は省略する。
図４は、送信ユニット１５１の概略構成を示す斜視図である。図５は、送信ユニット１５１をセンサー中心軸１５Ｃに沿って切断した際の断面図である。図５において、センサー中心軸１５Ｃと平行な方向をＺｈ方向、Ｚｈ方向に直交する方向をＸｈ方向、Ｚｈ方向及びＸｈ方向に直交する方向をＹｈ方向とし、超音波が＋Ｚｈ方向に送信されるものとして、以下説明する。図５は、送信ユニット１５１を、Ｘｈ方向及びＺｈ方向を含むＸｈＺｈ平面と平行な面で切断した際の断面図である。
送信ユニット１５１は、図５に示すように、超音波デバイス２０と、ホルダー３０と、回路基板４０と、ケース５０と、保護部６０と、を備えて構成されている。

［超音波デバイス２０の構成］
超音波デバイス２０は、複数の超音波トランスデューサーがアレイ状に配置されて構成されるセンサーデバイスであり、図５に示すように、薄板状に形成されている。超音波デバイス２０は、超音波の送信または受信を行う作用面２１と、作用面２１とは反対側の固定面２２とを有し、固定面２２がホルダー３０に固定される。
送信ユニット１５１では、超音波トランスデューサーに駆動電圧を印加することで、超音波トランスデューサーが振動し、ホルダー３０とは反対側の作用面２１から搬送経路１３０に向かって、センサー中心軸１５Ｃに沿って超音波が送信される。なお、受信ユニット１５２においても、送信ユニット１５１と同一の構成の超音波デバイス２０が設けられており、受信ユニット１５２の超音波デバイス２０は、センサー中心軸１５Ｃに沿って入力された超音波により振動し、振動振幅に応じた電気信号（受信信号）を出力する。

［ホルダー３０の構成］
ホルダー３０は、超音波デバイス２０を保持する部材である。
図６は、ホルダー３０の斜視図であり、図７は、超音波デバイス２０を保持したホルダー３０を＋Ｚｈ側から見た平面図である。
ホルダー３０は、センサー中心軸１５Ｃからみた平面視が略矩形状となるブロック状の部材である。ホルダー３０は、超音波の送受信方向、つまり、搬送経路１３０に対向する側に設けられる先端側端面３１と、先端側端面３１とは反対側の基端側端面３２と、先端側端面３１及び基端側端面３２に連続する周面部３３と、を有する。

先端側端面３１は、センサー中心軸１５Ｃに対して直交する接合面３１１を備える。接合面３１１には、超音波デバイス２０の固定面２２が、例えば両面テープや接着剤等の接合部材により接合されている。
また、先端側端面３１には、超音波デバイス２０を位置決めする複数の位置決め部３１２が設けられている。本実施形態では、位置決め部３１２は、図６及び図７に示すように、接合面３１１の±Ｙｈ側及び、－Ｘｈ側にそれぞれ設けられており、超音波デバイス２０の端縁に接することで超音波デバイス２０を位置決めする。

基端側端面３２は、傾斜端面３２１と、接続面３２２と、基板接合部３２３と、を有する。
傾斜端面３２１は、法線がセンサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する面である。傾斜端面３２１は、図７に示すように、センサー中心軸１５Ｃに沿って見た平面視で、超音波デバイス２０の作用面２１と重なる位置に設けられている。本実施形態では、傾斜端面３２１は、＋Ｘｈ側に向かうに従って、－Ｚｈ側に傾斜する例を示すが、傾斜端面３２１の傾斜方向はこれに限定されない。例えば、傾斜端面３２１は、＋Ｙｈ側に向かうに従って－Ｚｈ方向に傾斜してもよく、その他の傾斜方向に傾斜していてもよい。

接続面３２２は、図５に示すように、傾斜端面３２１の＋Ｘｈ側で、傾斜端面３２１から連続する面である。そして、ホルダー３０には、接続面３２２から接合面３１１までを貫通する配線孔３２２Ａが設けられ、この配線孔３２２Ａには、超音波デバイス２０と回路基板４０とを接続する配線２３が挿通される。配線２３は、例えば、リード線であってもよく、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits）であってもよい。

基板接合部３２３は、傾斜端面３２１のＹｈ方向の両端部で、傾斜端面３２１及び接続面３２２を挟むように一対設けられている。基板接合部３２３は、傾斜端面３２１及び接続面３２２よりも－Ｚｈ側に突出し、突出先端側に、回路基板４０が接する基板接合面３２３Ａ、及び回路基板４０の端部を位置決めする基板保持部３２３Ｂが設けられている。具体的には、基板接合面３２３Ａは、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する平面であり、回路基板４０に接続される配線ケーブル４０Ａの延設方向と略平行な平面となる。また、基板接合面３２３Ａには、回路基板４０を固定する基板固定孔３２３Ｃが設けられている。
基板保持部３２３Ｂは、基板接合面３２３Ａに交差する方向に立ち上がる面により構成されている。
基板接合部３２３に回路基板４０を固定するには、回路基板４０の一端縁を基板保持部３２３Ｂに当接させて位置決めし、回路基板４０に設けられた固定孔から基板固定孔３２３Ｃに固定ネジを羅合させて回路基板４０の裏面を基板接合部３２３に固定する。

このようなホルダー３０では、超音波デバイス２０からホルダー３０側に送信された超音波の多重反射を抑制する。つまり、送信ユニット１５１において超音波デバイス２０から超音波を送信すると、作用面２１から搬送経路１３０に向かう方向のみならず、固定面２２からホルダー３０に向かう方向にも超音波が送信される。また、受信ユニット１５２において、超音波デバイス２０の作用面２１で受信された超音波が超音波デバイス２０をホルダー３０側に通過する場合がある。
ここで、傾斜端面３２１の法線が、センサー中心軸１５Ｃと一致する場合、傾斜端面３２１と超音波デバイス２０との間で超音波が多重反射される。送信ユニット１５１で、このような超音波の多重反射が発生すると、作用面２１から受信ユニット１５２に向かう超音波に重畳されて、送信超音波の音圧が変動し、超音波センサー１５による重送検知精度が低下してしまう。また、受信ユニット１５２で、超音波の多重反射が発生すると、作用面２１で本来受信すべき超音波に加え、多重反射された超音波が重畳されたり、多重反射による超音波が本来受信すべき超音波とは異なるタイミングで受信されたりして受信ノイズが増大し、重送検知精度が低下してしまう。
これに対して、本実施形態では、傾斜端面３２１の法線がセンサー中心軸１５Ｃに対して傾斜している。このため、超音波デバイス２０からセンサー中心軸１５Ｃに沿ってホルダー３０側に超音波が入力されても、傾斜端面３２１は、この超音波をセンサー中心軸１５Ｃとは異なる方向に反射する。これにより、上記のような重送検知精度の低下を抑制できる。

また、回路基板４０の裏面４２がセンサー中心軸１５Ｃに対して傾斜するため、超音波デバイス２０からホルダー３０側に入力された超音波が、センサー中心軸１５Ｃに沿って傾斜端面３２１を通過し、回路基板４０に到達した場合でも、回路基板４０でセンサー中心軸１５Ｃに傾斜する方向に反射される。このため、回路基板４０と超音波デバイス２０との間での超音波の多重反射も抑制される。

また、図７に示すように、ホルダー３０は、Ｚｈ方向から見た平面視で、先端側端面３１と基端側端面３２とが重なる形状となる。つまり、先端側端面３１のＹｈ方向に沿う寸法と、＋Ｙｈ側の基板接合部３２３の＋Ｙｈ側端面から－Ｙｈ側の基板接合部３２３の－Ｙｈ側端面までの寸法とは、同一の寸法Ｗ_４となる。
また、先端側端面３１のＸｈ方向に沿う寸法と、傾斜端面３２１の－Ｘｈ側の端縁から接続面３２２の＋Ｘｈ側の端縁までの寸法とは、同一の寸法Ｗ_５となる。
そして、ホルダー３０の周面部３３は、Ｚｈ方向から見た際に、先端側端面３１の縁と基端側端面３２の縁とを結ぶ平面上に配置される接面部３３１と、接面部３３１から立ち上がる突出部３３２とを備える。

接面部３３１は、ケース５０の内周面に接する面を構成する。
突出部３３２は、ケース５０の厚みと同一寸法、又は、ケース５０の厚みよりも大きい寸法だけ、接面部３３１から突出する。より具体的には、突出部３３２は、ホルダー３０の±Ｙｈ側に突出する露出部３３２Ａと、一対の露出部３３２Ａから－Ｘｈ側の接面部３３１に亘って設けられる第一鍔部３３２Ｂと、一対の露出部３３２Ａから＋Ｘｈ側の接面部３３１に亘って設けられる第二鍔部３３２Ｃと、を備える。

これらの突出部３３２は、ホルダー３０をケース５０に収納した際に、ケース５０の外側に露出する部分である。
露出部３３２Ａは、送信ユニット１５１を、送信側取付け対象１１１に固定する際に、送信側取付け対象１１１に接する。なお、本実施形態では、一対の露出部３３２Ａのいずれか一方が送信側取付け対象１１１に接する例を示すが、送信ユニット１５１が一対の送信側取付け対象１１１により挟まれて保持される場合では、双方の露出部３３２Ａが送信側取付け対象１１１に接する。

第一鍔部３３２Ｂ及び第二鍔部３３２Ｃは、後述するケース５０を構成する第一ケース５１と、第二ケース５２とに挟まれる部分である。第一鍔部３３２Ｂ及び第二鍔部３３２Ｃにより、ケース５０に対するホルダー３０の相対位置を決定することができる。

また、周面部３３には、図６に示すように、ホルダー３０をケース５０に対して固定するホルダー固定孔３３３が設けられている。本実施形態では、周面部３３の±Ｘｈ側の接面部３３１にそれぞれ２つのホルダー固定孔３３３が設けられている。

そして、本実施形態のホルダー３０は、図５に示すように、先端側端面３１、基端側端面３２、及び周面部３３の各表面がホルダー側導電層３４により覆われている。このため、送信ユニット１５１を送信側取付け対象１１１に固定し、露出部３３２Ａが送信側取付け対象１１１に接すると、ホルダー３０と送信側取付け対象１１１が電気的に導通して同電位となる。
送信側取付け対象１１１や受信側取付け対象１１２は、イメージスキャナー１０に設けられる他の電気駆動部材であり、搬送モーター１３５を駆動制御するモーター駆動制御部のフレーム、スキャン部１４のフレーム、及び制御部１６のフレーム等を例示することができる。電子機器に組み込まれるこれらの電気駆動部材は、ノイズ等の影響を除外するため、共通の基準電位（グラウンド電位）に設定する必要がある。超音波センサー１５を、電気駆動部材のフレームに取り付ける場合、従来、取付け対象の電気駆動部材のフレームにフレームグラウンド端子を設け、リード線により、超音波センサー１５の各ホルダー３０と、取付け対象の電気駆動部材の筐体に設けられたフレームグラウンド端子とを接続する必要があった。これに対して、本実施形態では、ホルダー３０の突出部３３２が、ケース５０外に露出している。このため、この超音波センサー１５の送信ユニット１５１や受信ユニット１５２を取付け対象の電気駆動部材のフレーム、つまり、送信側取付け対象１１１や受信側取付け対象１１２に固定する際に、露出部３３２Ａを直接接触させることで、ホルダー３０と、取付け対象１１１，１１２とを導通させることができ、共通のグラウンド電位に維持することができる。

［回路基板４０の構成］
回路基板４０は、上述したように、ホルダー３０の基板接合面３２３Ａに固定される。
この回路基板４０は、超音波デバイス２０を駆動するための駆動回路が組み込まれていてもよい。また、回路基板４０は、送信ユニット１５１の外部に設けられた駆動回路と、超音波デバイス２０とを接続する中継回路であってもよい。
この回路基板４０は、回路面４１と、裏面４２とを有する。回路面４１には、コネクター４３が設けられており、配線ケーブル４０Ａが接続されている。この配線ケーブル４０Ａは、回路基板４０の平面方向と略平行に延設され、第二ケース５２に設けられたケーブル口５２４から送信ユニット１５１の外部に引き出されている。配線ケーブル４０Ａには、超音波デバイス２０を駆動させるための制御信号、または超音波デバイス２０からの出力信号を送受信するための制御線の他、所定の基準電位（グラウンド電位）が印加されるフレームグラウンド線が含まれる。そして、回路基板４０は、フレームグラウンド線に接続されるグラウンド電極４４を有し、このグラウンド電極４４は、回路基板４０の裏面４２まで延設されている。

裏面４２を基板接合面３２３Ａに接触させて、回路基板４０をホルダー３０に固定すると、裏面４２に設けられたグラウンド電極４４と、ホルダー３０の表面のホルダー側導電層３４とが接し、ホルダー３０の表面がグラウンド電位となる。これにより、ホルダー３０に接する送信側取付け対象１１１もグラウンド電位となる。

［ケース５０の構成］
ケース５０は、合成樹脂により形成され、ホルダー３０を±Ｚｈ側から挟み込んで保持するケースである。
図８は、送信ユニット１５１を－Ｚｈ側から見た際の平面図である。
ケース５０は、図４、図５及び図８に示すように、第一ケース５１と、第二ケース５２と、を備える。

第一ケース５１は、略筒状部材であり、筒断面が矩形状となる。第一ケース５１は、ホルダー３０の＋Ｚｈ側に設けられ、－Ｚｈ側の端部が、突出部３３２の＋Ｚｈ側端面に沿う形状に形成されており、突出部３３２の＋Ｚｈ側端面に接する。
第一ケース５１の筒内周部には、図５に示すように、センサー中心軸１５Ｃに直交する平面に沿った保持面５１１が設けられている。この保持面５１１には、ホルダー３０の先端側端面３１の外周縁に沿った一部が接する。また、第一ケース５１は、保持面５１１の外周縁から－Ｚｈ側に立ち上がる第一内周面５１２を有する。第一内周面５１２は、ホルダー３０の先端側端面３１のセンサー中心軸１５Ｃに直交する断面形状と同一形状を有し、Ｙｈ方向の寸法がＷ_４であり、Ｘｈ方向の寸法がＷ_５である。したがって、第一内周面５１２には、ホルダー３０の接面部３３１のうち、突出部３３２よりも＋Ｚｈ側に位置する面が当接する。

第一ケース５１の－Ｚｈ側には、センサー中心軸１５Ｃに沿った第一通過孔５１３が設けられる。第一通過孔５１３には、ホルダー３０に固定された超音波デバイス２０が臨んで配置されている。
第一ケース５１の＋Ｚｈ側には、搬送経路１３０側が開口し、第一通過孔５１３と連通する第二通過孔５１４が設けられている。この第二通過孔５１４は、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する第一傾斜中心軸１５Ｃ１を有する孔部であり、第一通過孔５１３の口径よりも大きい。第一通過孔５１３と第二通過孔５１４との間には、第一通過孔５１３の＋Ｚｈ側の開口縁から、第二通過孔５１４の外周端縁までを接続する段差面５１５が設けられている。この段差面５１５は、第一傾斜中心軸１５Ｃ１に直交する平面であり、この段差面５１５には、保護部６０が設置される。

保護部６０は、保護部材６１と、保護部材６１を固定するキャップ６２とを備える。
保護部材６１は、超音波をセンサー中心軸１５Ｃに沿って通過させるとともに、紙粉などの異物の第一ケース５１内への侵入を抑制する板状部材である。保護部材６１は、例えば、複数の線材を平行に配置、又は、互いに交差する方向に配置したメッシュ状に構成されていてもよい。また、保護部材６１は、板状部材に複数の貫通孔が穿設された構成としてもよい。貫通孔の形状は特に限定されず、円形であってもよく、多角形状であってもよく、各貫通孔の開口サイズや形状がそれぞれ異なっていてもよい。さらには、保護部材６１は、不織布や連続気泡構造を有するフォーム材により形成された多孔質部材により構成されていてもよい。

このような保護部材６１は、段差面５１５に沿って配置される。このため、保護部材６１の法線は、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する。したがって、超音波デバイスと保護部材６１との間の多重反射が抑制され、多重反射による重送検知精度の低下を抑制できる。
また、キャップ６２は、第二通過孔５１４に勘合される部材であり、保護部材６１を段差面５１５との間で挟み込んで保持する。このキャップ６２には、センサー中心軸１５Ｃに沿って貫通する第三通過孔６３が設けられている。このため、送信ユニット１５１の超音波デバイス２０から出力された超音波は、センサー中心軸１５Ｃに沿って第一通過孔５１３、保護部材６１に設けられた孔、及び第三通過孔６３を通って搬送経路１３０側に送信される。また、受信ユニット１５２では、センサー中心軸１５Ｃに沿って第三通過孔６３、保護部材６１に設けられた孔、及び第一通過孔５１３を通って入力された超音波が超音波デバイス２０で受信される。

第二ケース５２は、図４及び図８に示すように、センサー中心軸１５Ｃを通る、ＸｈＺｈ平面と平行な面に対して対称形状となる雄ケース５２Ａ及び雌ケース５２Ｂとにより構成される。
第二ケース５２は、ホルダー３０の－Ｚｈ側に設けられ、＋Ｚｈ側の端部が、突出部３３２の－Ｚｈ側端面に沿う形状に形成されており、突出部３３２の－Ｚｈ側端面に接する。
第二ケース５２は、雄ケース５２Ａ及び雌ケース５２Ｂを組み合わせることで、略筒状部材となり、センサー中心軸１５Ｃを中心軸とした筒状の第一筒部５２１と、センサー中心軸１５Ｃに対して傾斜する第二傾斜中心軸１５Ｃ２を中心とした筒状の第二筒部５２２とを構成する。

第一筒部５２１の筒内周には、ホルダー３０の一部、及びホルダー３０に固定された回路基板４０が配置されている。第一筒部５２１の内周面である第二内周面５２３は、ホルダー３０の基端側端面３２のセンサー中心軸１５Ｃに直交する断面形状と同一形状を有し、Ｙｈ方向の寸法がＷ_４であり、Ｘｈ方向の寸法がＷ_５である。したがって、第二内周面５２３には、ホルダー３０の接面部３３１のうち、突出部３３２よりも－Ｚｈ側に位置する面が当接する。

第二筒部５２２は、第一筒部５２１に連通して設けられており、回路基板４０に接続された配線ケーブル４０Ａが配置されている。第二筒部５２２の第一筒部５２１とは反対側の開口端には、配線ケーブル４０Ａを外部に引き出すケーブル口５２４が設けられている。

上記のようなケース５０では、第一ケース５１と第二ケース５２との間は、ケース５０の内外を連通する連通部となり、突出部３３２が第一ケース５１及び第二ケース５２に挟まれて配置され、連通部からケース５０の外側に露出する。

そして、本実施形態では、図５に示すように、ケース５０の内周面、つまり、保持面５１１、第一内周面５１２、第一通過孔５１３の内周面、第二通過孔５１４の内周面、第一筒部５２１の第二内周面５２３、及び第二筒部５２２の内周面には、例えば金属メッキ等の導電塗料が塗布されることで、ケース側導電層５３が形成されている。そして、ケース５０は、第一内周面５１２及び第二内周面５２３が、ホルダー３０と接することで、ケース側導電層５３とホルダー側導電層３４とが接し、同電位となる。つまり、本実施形態のケース５０では、ホルダー３０を囲う第一内周面５１２及び第二内周面５２３は、ホルダー３０を収容する収容部の内周壁を構成し、ホルダー３０を囲ってグラウンド電位に維持されたケース側導電層５３が配置される。ケース５０のケース側導電層５３により、シールド効果が得られ、超音波デバイス２０を静電気や電磁波から防護することが可能となる。

上述したような送信ユニット１５１は、±Ｙｈ側のいずれかの側面を送信側取付け対象１１１に当接させて、第二ケース５２に設けられるＹｈ方向に沿った貫通孔５２５に固定ビスを挿通し、送信側取付け対象１１１にねじ止め固定する。本実施形態では、図８に示すように、ケース５０の＋Ｙｈ側の側面が送信側取付け対象１１１に接する取付け面５４である。このため、送信ユニット１５１の＋Ｙｈ側の側面から露出するホルダー３０の露出部３３２Ａが送信側取付け対象１１１に接する。ホルダー３０の表面には、ホルダー側導電層３４が設けられているので、露出部３３２Ａを送信側取付け対象１１１に接触させることで、送信ユニット１５１と送信側取付け対象１１１との基準電位を同一のグラウンド電位にすることができる。

［超音波センサー１５の回路構成］
図９は、イメージスキャナー１０の制御構成を示すブロック図である。
本実施形態の超音波センサー１５は、ドライバー回路７０を備え、このドライバー回路７０には、送信駆動回路７１、受信処理回路７２、及びグラウンド回路７３が設けられている。なお、本実施形態では、ドライバー回路７０が、送信ユニット１５１や受信ユニット１５２とは別体として設けられ、配線ケーブル４０Ａにより接続される例を示すが、これに限定されない。例えば、送信駆動回路７１は、送信ユニット１５１内の回路基板４０に組み込まれていてもよく、受信処理回路７２は、受信ユニット１５２の回路基板４０に組み込まれていてもよい。

送信駆動回路７１は、送信ユニット１５１に設けられる超音波デバイス２０に接続されており、各超音波デバイス２０を駆動させる駆動信号を生成する。
受信処理回路７２は、受信ユニット１５２に設けられる超音波デバイス２０から出力される受信信号を処理して制御部１６に出力する。
グラウンド回路７３には、フレームグラウンド線が接続され、グラウンド電位を印加する。なお、グラウンド回路７３は、イメージスキャナー１０の装置本体１１の筐体に接続されており、イメージスキャナー１０内の各電気部品、つまり、搬送モーター１３５の駆動回路、スキャン部１４、超音波センサー１５、及び制御部１６の基準電位が共通のグラウンド電位に維持されている。

［制御部１６の構成］
制御部１６は、図９に示すように、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等により構成された演算部１６１と、メモリー等の記録回路により構成された記憶部１６２とを備える。
この制御部１６は、搬送部１３の搬送モーター１３５、スキャン部１４、及び超音波センサー１５に接続され、これらの搬送モーター１３５、スキャン部１４、及び超音波センサー１５の駆動を制御する。また、制御部１６は、インターフェイス部１７に接続され、パーソナルコンピューター等の外部機器から入力された各種のデータや信号を受信したり、イメージスキャナー１０が読み取った読取データを外部機器に出力したりする。

記憶部１６２は、イメージスキャナー１０を制御するための各種データや、各種プログラムが記録されている。
演算部１６１は、記憶部１６２に記憶された各種プログラムを読み込み実行することで、図９に示すように、搬送制御部１６１Ａ、読取制御部１６１Ｂ、及び重送判定部１６１Ｃ等として機能する。

搬送制御部１６１Ａは、搬送部１３の搬送モーター１３５を制御して、複数のローラー対１３１～１３４を回転させることで、用紙サポート１２にセットされた用紙Ｐを１枚ずつ装置本体１１内へ給送する。さらに搬送制御部１６１Ａは、給送された用紙Ｐを搬送経路１３０に沿って搬送させる。
読取制御部１６１Ｂは、用紙Ｐの搬送中にスキャン部１４を制御し、用紙Ｐの画像を読み取らせる。

重送判定部１６１Ｃは、用紙Ｐの状態を検出する状態検出部であり、本実施形態では、超音波センサー１５を制御して、受信ユニット１５２から入力された受信信号に基づいて、用紙Ｐの重送を判定する。
具体的には、受信信号の電圧値が所定の閾値より小さい場合に、用紙Ｐが重送されていると判定する。なお、重送判定部１６１Ｃに重送と判定された場合、搬送制御部１６１Ａは、用紙Ｐの搬送を停止する。

［本実施形態の作用効果］
本実施形態のイメージスキャナー１０は、超音波センサー１５を構成する送信ユニット１５１と、送信ユニット１５１を固定する送信側取付け対象１１１とを有する。
送信ユニット１５１は、超音波デバイス２０と、超音波デバイス２０を保持し、表面にホルダー側導電層３４が形成されてグラウンド電位に維持されたホルダー３０と、ホルダー３０を収容するケース５０と、を備える。ケース５０は、第一ケース５１及び第二ケース５２を備え、連通部を構成する第一ケース５１及び第二ケース５２の隙間からホルダー３０の突出部３３２が突出し、ケース５０の取付け面５４を送信側取付け対象１１１に接触させて固定した際に、この突出部３３２も送信側取付け対象１１１に接する。
このため、送信ユニット１５１を送信側取付け対象１１１に取り付ける際に、送信ユニット１５１と送信側取付け対象１１１とを接続するフレームグラウンド線が不要となり、簡素な構成で、送信ユニット１５１と送信側取付け対象１１１とをグラウンドすることができる。
なお、受信ユニット１５２においても同様であり、送信ユニット１５１と同様、簡素な構成で、受信ユニット１５２と受信側取付け対象１１２とをグラウンドすることができる。

本実施形態の超音波センサー１５は、超音波デバイス２０の駆動を制御する配線が設けられた回路基板４０を備え、回路基板４０は、グラウンド電位が印加されるグラウンド電極４４を含み、ホルダー３０は、グラウンド電極４４に接している。
このため、ホルダー３０に回路基板４０を固定すれば、ホルダー３０の表面をグラウンド電位に維持することができ、ホルダー３０と回路基板４０とを接続する端子やリード線を不要にできる。

本実施形態の超音波センサー１５では、ケース５０は、第一ケース５１の第一内周面５１２、及び第二ケース５２の第二内周面５２３により、ホルダー３０を収容する収容部を構成し、収容部の内周壁である第一内周面５１２及び第二内周面５２３にはケース側導電層５３が設けられている。つまり、ホルダー３０のホルダー側導電層３４に接するケース側導電層５３によって、ホルダー３０の外周が囲われており、超音波デバイス２０を静電気や電磁波から保護するシールド効果を得ることができる。

本実施形態では、ケース５０は、第一ケース５１と、第二ケース５２とを含み、第一ケース５１及び第二ケース５２の隙間により連通部が構成され、ホルダー３０の突出部３３２は、第一ケース５１及び第二ケース５２により挟まれている。
このため、ホルダー３０の突出部３３２に、第一ケース５１及び第二ケース５２の端縁を接触させることで、ケース５０に対してホルダー３０を容易に位置決めすることができる。

［変形例］
なお、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、及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］
上記実施形態では、送信ユニット１５１は、＋Ｙｈ側に露出する露出部３３２Ａが送信側取付け対象１１１に接する例を示したが、これに限定されない。
例えば、送信ユニット１５１の－Ｙｈ側に露出する露出部３３２Ａが送信側取付け対象１１１に接してもよい。また、送信ユニット１５１が２つの送信側取付け対象１１１に挟まれて配置される場合では、±Ｙｈ側に露出する一対の露出部３３２Ａの双方が、送信側取付け対象１１１に接してもよい。
また、ケース５０の－Ｘｈ側の側面や＋Ｘｈ側の側面を、送信側取付け対象１１１に固定する取付け面５４としてもよく、この場合、第一鍔部３３２Ｂまたは第二鍔部３３２Ｃが送信側取付け対象１１１に接する構成とすればよい。
なお、受信ユニット１５２に関しても同様である。

［変形例２］
上記実施形態では、ホルダー３０は、一対の露出部３３２Ａ、第一鍔部３３２Ｂ、及び第二鍔部３３２Ｃを有する突出部３３２が、ホルダー３０の周方向を囲って設けられる構成とし、突出部３３２が、第一ケース５１及び第二ケース５２の隙間から突出する例を示した。これに対して、略筒状のケースの取付け面に、ケース内外を連通する連通孔を設ける構成としてもよい。この場合、ホルダーは、連通孔を通ってケースの外側に突出する突出部を備える構成とすればよい。
例えば、ケースの＋Ｙｈ側の側面を取付け面として送信側取付け対象１１１に固定する場合、ケースの＋Ｙｈ側に連通孔を設け、ホルダーは、連通孔からケース外に露出する突出部が１つのみ設けられる構成としてもよい。
また、ケースの－Ｚｈ側を取付け面としてもよい。この場合、ケースの－Ｚｈ側端面に連通孔を設け、ホルダーの－Ｚｈ側の一部に、ケースから－Ｚｈ側に突出して露出する突出部を設ける構成とすればよい。

［変形例３］
上記実施形態では、ケース５０の第一内周面５１２、第二内周面５２３にケース側導電層５３を設け、ホルダー３０のホルダー側導電層３４に接触させたが、これに限定されない。
例えば、ケース５０が、導電性の樹脂により構成されている場合では、ケース側導電層５３が設けられていなくてもよい。また、ケース５０にシールド効果を持たせる必要がない場合では、ケース側導電層５３が設けられていなくてもよい。

［変形例４］
ホルダー３０の表面に、ホルダー側導電層３４が設けられる構成を例示したが、これに限定されない。例えば、ホルダー３０が導電性の樹脂や金属部材等に構成されていれば、ホルダー側導電層３４が設けられていなくてもよい。
また、ホルダー３０の一部にホルダー側導電層３４が設けられていてもよい。つまり、回路基板４０のグラウンド電極４４が接する基板接合面３２３Ａから、取付け対象１１１，１１２に接する露出部３３２Ａまでに亘ってホルダー側導電層３４が設けられる構成としてもよく、この場合でも、ホルダー３０と取付け対象１１１，１１２とを導通させることができる。

［変形例５］
上記実施形態では、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。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ヘッドが設けられた印刷装置（プリンター）において、印刷紙の重送を検出する際に上述したような超音波センサー１５を適用してもよい。

また、このような印刷装置において、印刷紙の種類を判定する際に、超音波センサー１５を用いてもよい。つまり、印刷装置は、受信ユニット１５２からの受信信号の信号強度と、印刷紙の種類とを対応付けたテーブルデータを記憶する記憶部に記憶しておく。そして、印刷装置に設けられた制御部（コンピューター）は、状態検出部として機能し、テーブルデータを参照して、受信ユニット１５２からの受信信号に対応する印刷紙の種類を判定する。この場合、印刷装置は、印刷紙の種類に応じた最適な画像を印刷紙に形成することができる。
また、対象物としては、用紙Ｐや印刷紙に限定されず、上述したように、フィルムや布帛等であってもよい。

さらに、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。このような流速検出装置では、受信信号の電圧変化から流体の流速を測定するため、送信ユニットから送信される超音波の音軸を、正確に受信ユニットに向けておき、基準位置を設定する必要がある。上述したような超音波センサーを用いることで、基準位置を正確に設定することができ、流速検出装置における流速検出精度を向上させることができる。

また、上記実施形態では、超音波を送信する送信ユニット１５１と、超音波を受信する受信ユニット１５２とを備えた超音波センサー１５を例示した。これに対して、超音波を送信する送信ユニットのみで超音波装置が構成されていてもよく、超音波を受信する受信ユニットのみで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。

さらには、送信ユニット及び受信ユニットが別体となる超音波装置の例を示したが、超音波の送受信処理を行う１つの送受信ユニットが設けられる構成としてもよい。この場合、送受信ユニットから測定対象に対して超音波を送信し、測定対象で反射されて送受信ユニットに戻ってきた反射超音波を受信する。この場合、送受信ユニットで超音波を送信したタイミングから、送受信ユニット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、超音波センサーから測定対象までの距離を測定する距離測定センサーに利用することができる。

［変形例６］
さらに、センサーデバイスとして、超音波の送信または超音波の受信を行う超音波デバイス２０を例示したが、これに限定されない。
センサーデバイスとして、例えば、レーザー光を出射し、測定対象により反射されたレーザー光を受光することで、測定対象の表面形状を測定するレーザーデバイス等であってよい。この場合でも、レーザーデバイスを備えるセンサーユニットを取付け対象に取り付ける際に、レーザーデバイスを保持したホルダーの一部をケースから露出させ、取付け対象に対してホルダーの一部を接触させることで、センサーユニットと取付け対象とを同一のグラウンド電位に設定することができる。

その他、本発明の実施の際の具体的な構造は、本発明の目的を達成できる範囲で上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせることで構成してもよく、また他の構造などに適宜変更してもよい。

１０…イメージスキャナー（電子機器）、１５…超音波センサー、２０…超音波デバイス（センサーデバイス）、２１…作用面、２２…固定面、２３…配線、３０…ホルダー、３１…先端側端部、３２…基端側端部、３３…周面部、３４…ホルダー側導電層、４０…回路基板、４０Ａ…配線ケーブル、４１…回路面、４２…裏面、４３…コネクター、５０…ケース、５１…第一ケース、５２…第二ケース、５２Ａ…雄ケース、５２Ｂ…雌ケース、５３…ケース側導電層、５４…取付け面、６０…保護部、６１…保護部材、６２…キャップ、６３…第三通過孔、１１１…送信側取付け対象、１１２…受信側取付け対象、１５１…送信ユニット、１５２…受信ユニット、３１１…接合面、３１２…位置決め部、３２１…傾斜端面、３２２…接続面、３２２Ａ…配線孔、３２３…基板接合部、３２３Ａ…基板接合面、３２３Ｂ…基板保持部、３３１…接面部、３３２…突出部、３３２Ａ…露出部、３３２Ｂ…第一鍔部、３３２Ｃ…第二鍔部、５１１…保持面、５１２…第一内周面、５１３…第一通過孔、５１４…第二通過孔、５１５…段差面、５２１…第一筒部、５２２…第二筒部、５２３…第二内周面、５２４…ケーブル口。

Claims (4)

1. 超音波の送信及び超音波の受信の少なくともいずれかを行う超音波デバイスと、
   前記超音波デバイスを保持し、表面が基準電位に維持されたホルダーと、
   前記ホルダーを収容するケースと、
   前記超音波デバイスの駆動を制御する回路基板と、を備え、
   前記ケースは、取付け対象に接する取付け面を有し、
   前記取付け面には、前記ケースの内外を連通する連通部が設けられ、
   前記ホルダーは、前記連通部から突出して、前記取付け対象に接する突出部を有し、
   前記回路基板は、前記基準電位が印加されるグラウンド電極を含み、
   前記ホルダーは、前記回路基板の前記グラウンド電極に接する
   ことを特徴とするセンサーユニット。
2. 請求項１に記載のセンサーユニットにおいて、
   前記ケースは、前記ホルダーを収容する収容部を備え、
   前記収容部の内周壁には、前記ホルダーを囲い、前記ホルダーに接する導電層が設けら
   れている
   ことを特徴とするセンサーユニット。
3. 請求項１または請求項２に記載のセンサーユニットにおいて、
   前記ケースは、第一ケースと、第二ケースとを含み、前記第一ケース及び前記第二ケー
   スの隙間により前記連通部が構成され、
   前記突出部は、前記第一ケース及び前記第二ケースにより挟まれる
   ことを特徴とするセンサーユニット。
4. 請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のセンサーユニットと、
   前記ケースの前記取付け面が取り付けられ、前記突出部が接する前記取付け対象と、
   を備えることを特徴とする電子機器。

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