[发明专利]层叠型压电元件以及再送检测用传感器

说明书

技术领域

本发明涉及对压电体层与电极层进行了层叠的结构的层叠型压电元件以及使用层叠型压电元件来发送接收声波，从而在打印机等中对纸张的再送进行检测的再送检测用传感器。特别地，涉及在压电体层与电极层的层叠方向上进行厚度振动的层叠型压电元件以及使用该层叠型压电元件的再送检测用传感器。

背景技术

在打印机等中对纸张的再送进行检测的再送检测用传感器中，使用压电元件。

再送检测用传感器构成为：使纸张输送路径介于中间，并以几cm的间隔来配置一对压电元件，一方为发送用，另一方为接收用。为了设置再送检测用传感器，由于需要某种程度大小的配置空间，因此以往在大型机、中型机的打印机、扫描仪中采用。但是，近年来，对于也需要能够搭载在小型机上的再送检测用传感器，小型化的迫切希望正在变强。

在现有的再送检测用传感器中，将面积振动的压电元件与有底筒状的箱体内底面等接合，构成箱体的底面作为振动面来弯曲振动的双压电晶片振子。在弯曲振动中，按照振动面的中心为振动的波腹，振动面的周边部为振动的波节的方式来进行振动。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开平10-224895号公报

发明内容

-发明要解决的课题-

在小型的压电元件的设计中，由于即使将现有的再送检测用传感器保持原样地小型化，振动面中心的振动面积也会明显变小，因此不能避免电特性(声压)降低。此外，也不能避免基于小型化的声波频率的上升。若声波频率上升，则存在透过纸张时的声波的衰减量变大的倾向，因此需要在接收电路进一步提高放大率。此外，在原本现有的再送检测用传感器中，会在谐振频率的附近频率处产生不必要的振动，并且在由于材料偏差等导致谐振频率偏移的情况下，会由于不必要的振动的影响导致传感器特性恶化。

因此，本发明的目的在于，实现一种能够容易地采用于再送检测用传感器并实现良好的传感器特性的层叠型压电元件以及再送检测用传感器，即使小型化也不会产生电特性的恶化、声波频率的上升且不容易受到不必要的振动的影响。

-解决课题的手段-

本发明的层叠型压电元件具备：压电元件层和匹配层。压电元件层是将多个压电体层与多个电极层在厚度方向进行层叠而成的。匹配层相对于压电元件层在厚度方向上层叠，具有与压电元件层不同的声阻抗。这里，层叠型压电元件将压电元件层中的声速设为Vp，将匹配层中的声速设为Vm，将声波频率设为f，将压电体层与电极层的层叠方向上的压电元件层的厚度尺寸设为Tp，将匹配层的厚度尺寸设为Tm，则Vp/Vm＝Tp/Tm。此外，将压电元件的宽度尺寸设为W，则Tp+Tm>W。

若将压电元件层与匹配层的厚度尺寸如上所述进行设定，则在特定的声波频率下，在各层的厚度与声波的1/4波长相等，压电元件层进行厚度振动(纵振动)的情况下，能够分别在压电元件层与匹配层实现相对于厚度振动的位移量的最大化。此外，在这种情况下，若Tp+Tm>W，则能够将受压电元件的宽度尺寸影响较大的振动模式，例如厚度方向的弯曲振动模式、面内方向的面积振动模式的谐振频率与厚度振动模式的谐振频率远远分离。也就是说，在特定的声波频率下，能够使基于厚度振动的声压、灵敏度最大化，并且能够抑制不必要的振动。在厚度振动中，由于匹配层的表面全部与法线方向几乎一样地位移(振动)，因此能够不在匹配层的表面产生振动的波节，得到振动面积。因此，即使将层叠型压电元件的整体尺寸小型化，也不容易产生基于厚度振动的声波的声压、灵敏度的降低、谐振频率的变化。

在上述的层叠型压电元件中，W＝k1×(Tp+Tm)，系数k1最好大于0，并在1/1.39以下。系数k1为1/1.88以下更好。

通过这样设定宽度尺寸，能够较大抑制不必要的振动并只得到厚度振动。

在上述层叠型压电元件中，系数k1最好为1/2.27以上。系数k1为1/1.99以上更好。

通过这样设定宽度尺寸，能够防止振动面的面积减少以及振动等级的显著降低。

本发明的再送检测用传感器具备：发送用的所述层叠型压电元件和接收用的所述层叠型压电元件，两个所述层叠型压电元件按照将检测位置夹在中间的方式被隔开间隔地配置。

在上述再送检测用传感器中，发送用的层叠型压电元件中的压电体层与电极层的层叠数最好多，接收用的层叠型压电元件中的压电体层与电极层的层叠数最好少。