JP2000298137A

JP2000298137A - 加速度センサ

Info

Publication number: JP2000298137A
Application number: JP11106521A
Authority: JP
Inventors: Masahide Tamura; 雅英田村; Tsutomu Sawai; 努澤井; Tatsuya Nozue; 達也野末
Original assignee: Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Hokuriku Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-04-14
Filing date: 1999-04-14
Publication date: 2000-10-24
Anticipated expiration: 2019-04-14
Also published as: JP4681701B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｚ軸方向にのみ加速度が加わった際に発生す
るＸ軸方向加速度信号にまたはＹ軸方向加速度信号を従
来よりも小さくできる加速度センサを得る。【解決手段】一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一
対のＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２を、圧電
セラミック基板をダイアフラムに接合する際に発生する
重錘の中心Ｃ０とＸ軸方向仮想線とＹ軸方向仮想線の交
点Ｃ１とのずれ量が最大になったときに、重錘のＺ軸方
向の変位により重錘対向領域８Ａ内に応力が発生する領
域３３を一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ
軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の内側端部ＥＹ
ａ，ＥＹａが越えるように形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、圧電セラミックス
を利用して加速度を検出する加速度センサに関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】一方の面上に想定するＸ軸方向仮想線上
に配置された一対のＸ軸方向加速度検出用電極及びＸ軸
方向仮想線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一
対のＹ軸方向加速度検出用電極を含む検出用電極パター
ンを形成し、他方の面上に検出用電極パターンと対向す
る対向電極パターンを形成した圧電セラミックス基板に
分極処理を施し、加速度を受けて圧電セラミックス内に
生じる応力により各方向の加速度検出用電極に発生する
自発分極電荷に基づいてＸ軸方向及びＹ軸方向の加速度
成分に対応した信号を出力する加速度センサが知られて
いる。この加速センサの基本原理及び基本技術は、国際
公開ＷＯ９３／０２３４２（ＰＣＴ／ＪＰ９２／００８
８２）に詳しく開示されている。この加速度センサで
は、圧電セラミックス基板の裏面にダイアフラムを介し
て重錘が接合されており、一対のＸ軸方向加速度検出用
電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極は、重錘と対
向する圧電セラミックス基板の重錘対向領域と該重錘対
向領域と外周部との間に位置する中間領域とに跨がり且
つ互いに間隔をあけて重錘対向領域を囲む環状の電極列
を構成するように形成されている。そして、分極処理は
Ｘ軸方向及びＹ軸方向に直交するＺ軸方向の加速度が重
錘に作用したときに一対のＸ軸方向加速度検出用電極の
それぞれの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極
のそれぞれの電極に異なる極性の自発分極電荷が発生す
るように施されている。これにより、Ｚ軸方向の加速度
が重錘に作用したときには、一対のＸ軸方向加速度検出
用電極のそれぞれの電極に発生する自発分極電荷または
一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発
生する自発分極電荷が打ち消し合うため、Ｚ軸方向のみ
の加速度が重錘に作用したときにＸ軸方向またはＹ軸方
向に加速度が作用しているかのごとくに誤った検出がな
されることはないようになっている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような効果を完全
に得られるには、Ｘ軸方向仮想線とＹ軸方向仮想線との
交点（以下、単に仮想線の交点という）と重錘の中心と
が完全に一致するように圧電セラミック基板をダイアフ
ラムに接合して圧電セラミック基板と重錘との相互の位
置関係を正確に設定した場合である。しかしながら、圧
電セラミック基板を重錘に対して常に正確な位置に固定
するのは、技術的に容易ではなく、また特に加工精度の
誤差からもこの固定位置に誤差が生じる。従来の加速度
センサでは、検出用電極の一対の辺が仮想線の交点から
周囲方向に向って放射状に広がるように形成されている
ため、仮想線の交点と重錘の中心とがずれると、重錘対
向領域と中間領域との境界部に仮想した境界線（以下、
単に領域境界線という）が各検出用電極を横切る長さが
異なっておく。そのため、各検出用電極に現れる自発分
極電荷のピーク値のバラツキが大きくなり、加速度の検
出精度が低下するという問題があった。また、このよう
に仮想線の交点と重錘の中心とがずれた状態でＺ軸方向
のみに加速度が加わると、一対のＸ軸方向加速度検出用
電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれ
の一方の電極において大きな自発分極電荷が現れ、他方
の電極において小さな自発分極電荷が現れることにな
る。そのため、Ｚ軸方向のみの加速度が発生していると
きでも、Ｘ軸方向にまたはＹ軸方向に加速度が発生して
いることを示すＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速
度信号が発生するという問題があった。

【０００４】本発明の目的は、圧電セラミック基板の位
置決め誤差による測定精度の低下を抑制できる加速度セ
ンサ及び三軸加速度センサを提供することにある。

【０００５】本発明の他の目的は、Ｚ軸方向のみに加速
度が加わった際に発生するＸ軸方向加速度信号またはＹ
軸方向加速度信号を極力小さくすることができる加速度
センサ及び三軸加速度センサを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の対象とする加速
度センサは、表面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配置
された一対のＸ軸方向加速度検出用電極とＸ軸方向仮想
線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一対のＹ軸
方向加速度検出用電極とを含む電極パターンが表面上に
形成され、裏面上に少なくとも各検出用電極と対向する
対向電極パターンが形成され、一対のＸ軸方向加速度検
出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極と対向電
極パターンとの間の部分が分極処理されている圧電セラ
ミックス基板と、表面に圧電セラミックス基板の裏面が
接合されたダイアフラムと、ダイアフラムの裏面側に突
出するようにダイアフラムに対して固定された円柱状の
重錘と、重錘の変位を許容するようにダイアフラムの外
周部を支持するベースとを具備する。そして、一対のＸ
軸方向加速度検出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出
用電極は、重錘と対向する圧電セラミックス基板の重錘
対向領域と該重錘対向領域と外周部との間に位置する中
間領域とに跨がり且つ互いに間隔をあけて重錘対向領域
を囲む環状の電極列を構成するように形成されている。
より具体的には、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそ
れぞれは、交点を中心として対象的な位置に配置され且
つＸ軸方向仮想線を中心線として線対象になる形状を有
している。また一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれ
ぞれは、交点を中心として対象的な位置に配置され且つ
Ｙ軸方向仮想線を中心線として線対象になる形状を有し
ている。

【０００７】本発明では、Ｘ軸方向加速度検出用電極の
環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺をＸ軸方
向仮想線の両側にほぼ等しい間隔をあけてＸ軸方向仮想
線とほぼ平行にし、Ｙ軸方向加速度検出用電極の環状の
電極列が延びる方向に位置する一対の辺をＹ軸方向仮想
線の両側にほぼ等しい間隔をあけてＹ軸方向仮想線とほ
ぼ平行にする。このようにすると、重錘対向領域と中間
領域との境界部に仮想した領域境界線が各検出用電極の
平行な一対の辺上を横切ることになる。そのため、圧電
セラミック基板の固定位置が多少ずれても、領域境界線
が各検出用電極を横切る長さは大きく変わることがな
い。そのため、製造上の誤差範囲で圧電セラミック基板
の固定位置がずれても、各検出用電極に現れる自発分極
電荷のピーク値の変動またはバラツキは少なくなり、加
速度の検出精度が低下するのを抑制することができる。
また、圧電セラミック基板の固定位置がずれた状態でＸ
軸方向及びＹ軸方向と直交するＺ軸方向のみに加速度が
加わっても、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞ
れの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれ
ぞれの電極に現れる極性の異なる自発分極電荷の量はほ
ぼ等しくなる。そのため、Ｚ軸方向のみに加速度が作用
したときに発生するＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向
加速度信号は小さくなる。

【０００８】しかしながら、各検出用電極をこのように
形成しても、Ｚ軸方向のみに加速度が加わった際に発生
するＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号を小
さくすることには限界があった。この原因を調べた本発
明者は、加速度が作用して重錘が変位したときに圧電セ
ラミック基板の重錘対向領域内にも応力が発生する領域
（応力発生領域）があることを発見した。この応力発生
領域では、領域境界線から重錘対向領域の中心に向って
応力が徐々に減少する。このような応力発生領域が重錘
対向領域内に存在すると、重錘の中心と仮想線の交点と
がずれた場合に、一対のＸ軸方向加速度検出用電極また
は一対のＹ軸方向加速度検出用電極の重錘対向領域内の
応力発生領域上に位置する部分の面積が異なってくる。
例えば、一対の加速度検出用電極の一方の電極の内側端
部が応力発生領域の中央に位置し、他方の電極の内側端
部が応力発生領域を越えて重錘対向領域の中心部側に位
置すると、それぞれの電極が重錘対向領域内の応力発生
領域と対向する面積が異なり、それぞれの電極に発生す
る自発分極電荷または電圧が異なったものになる。その
結果、Ｚ軸方向のみに加速度が作用した場合に、それぞ
れの電極に発生する自発分極電荷が相殺されずに、僅か
なＸ軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号が出力
される。そこで、本発明では、一対のＸ軸方向加速度検
出用電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極を、圧電
セラミック基板をダイアフラムに接合する際に発生する
重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量が最大になったと
きに、重錘のＺ軸方向の変位により重錘対向領域内に応
力が発生する領域を一対のＸ軸方向加速度検出用電極及
び一対のＹ軸方向加速度検出用電極の内側端部が越える
ように形成する。言い換えるならば、一対のＸ軸方向加
速度検出用電極のそれぞれの電極の内側端部及び一対の
Ｙ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極の内側端部
を、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量が最大になっ
たときの重錘対向領域内の応力発生領域を越えた重錘対
向領域の中心部側に位置させる。このようにすると、重
錘の中心と仮想線の交点とが最大にずれても、一対のＸ
軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または一対の
Ｙ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極は、いずれ
も重錘対向領域内の応力発生領域上に位置することにな
る。そのため、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘に作用して
も、一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極
に発生する極性の異なる自発分極電荷または一対のＹ軸
方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性
の異なる自発分極電荷がほぼ等しくなり、それぞれの電
極に発生する自発分極電荷はほぼ相殺し合う。その結
果、Ｚ軸方向にのみ加速度が作用したときに発生するＸ
軸方向加速度信号またはＹ軸方向加速度信号を従来より
も大幅に小さくすることができ、測定精度を上げること
ができる。

【０００９】本発明のように、重錘の中心と仮想線の交
点とのずれ量が最大になった場合においても、重錘対向
領域内の応力発生領域上に一対のＸ軸方向加速度検出用
電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極を位置させる
には、Ｘ軸方向仮想線とＹ軸方向仮想線の交点を中心に
して重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒで描いた仮想円を
想定したときに、一対のＸ軸方向加速度検出用電極の仮
想円を越えて延びる部分の長さを半径寸法Ｒの２５％以
上とし、一対のＹ軸方向加速度検出用電極の仮想円を越
えて延びる部分の長さを半径寸法Ｒの２５％以上とすれ
ばよい。そして、一対のＸ軸方向加速度検出用電極と一
対のＹ軸方向加速度検出用電極とが接触しないようにす
ればよい。

【００１０】重錘、ダイアフラム及びベースは、種々の
形状に形成することができるが、これらを金属材料によ
り一体に成形された単体ユニットとして構成することが
できる。この場合、単体ユニットを樹脂射出成形のイン
サートとして用いることができる。また、このように単
体ユニットを用いると、重錘のダイアフラムに対する取
付け位置を一定にすることができ、加速度検出装置の組
立精度が上がるだけでなく、測定精度の低下を抑制する
ことができる。また、このようにすると加速度センサの
部品点数が少なくなり、加速度センサの製造が容易にな
る。

【００１１】本発明を適用した三軸加速度センサは、表
面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配置された一対のＸ
軸方向加速度検出用電極と、Ｘ軸方向仮想線と直交する
Ｙ軸方向仮想線上に配置された一対のＹ軸方向加速度検
出用電極と、一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び一対
のＹ軸方向加速度検出用電極の隣接する２つの電極間に
配置された複数のＺ軸方向加速度検出用電極を含む電極
パターンが表面上に形成され、裏面上に少なくとも各検
出用電極と対向する対向電極パターンが形成され、一対
のＸ軸方向加速度検出用電極、一対のＹ軸方向加速度検
出用電極及び複数のＺ軸方向加速度検出用電極と対向電
極パターンとの間の部分が分極処理されている圧電セラ
ミックス基板と、表面に圧電セラミックス基板の裏面が
接合されたダイアフラムと、ダイアフラムの裏面側に突
出するようにダイアフラムに対して固定された円柱状の
重錘と、重錘の変位を許容するようにダイアフラムの外
周部を支持するベースとを具備している。そして、分極
処理はＺ軸方向の加速度が重錘に作用したときに一対の
Ｘ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極または一対
のＹ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に異なる
極性の自発分極電荷が発生するように行われており、一
対のＸ軸方向加速度検出用電極、一対のＹ軸方向加速度
検出用電極及び複数のＺ軸方向加速度検出用電極が、重
錘と対向する圧電セラミックス基板の円形の重錘対向領
域と該重錘対向領域と外周部との間に位置する中間領域
とに跨がり且つ互いに間隔をあけて重錘対向領域を囲む
環状の電極列を構成するように形成されている。このよ
うな三軸加速度センサでは、Ｘ軸方向加速度検出用電極
の環状の電極列が延びる方向に位置する一対の辺をＸ軸
方向仮想線の両側にほぼ等しい間隔をあけてＸ軸方向仮
想線とほぼ平行にし、Ｙ軸方向加速度検出用電極の環状
の電極列が延びる方向に位置する一対の辺をＹ軸方向仮
想線の両側にほぼ等しい間隔をあけてＹ軸方向仮想線と
ほぼ平行にする。そして、一対のＸ軸方向加速度検出用
電極及び一対のＹ軸方向加速度検出用電極は、圧電セラ
ミック基板をダイアフラムに接合する際に発生する重錘
の中心とＸ軸方向仮想線とＹ軸方向仮想線の交点とのず
れ量が最大になったときに、重錘にＺ軸方向の加速度が
作用した際の一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞ
れの電極または一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそれ
ぞれの電極に発生する異なった極性の自発分極電荷によ
る電圧の和が，複数のＺ軸方向加速度検出用電極に現れ
る最大電圧の１０％以下になるように形成する。このよ
うに形成すれば、重錘の中心と仮想線の交点とが最大に
ずれても、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘に作用しても、
一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極に発
生する極性の異なる自発分極電荷または一対のＹ軸方向
加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性の異
なる自発分極電荷がほぼ等しくなり、それぞれの電極に
発生する自発分極電荷はほぼ相殺し合う。その結果、Ｚ
軸方向にのみ加速度が作用したときに発生するＸ軸方向
加速度信号またはＹ軸方向加速度信号を従来よりも大幅
に小さくすることができ、測定精度を上げることができ
る。

【００１２】このような構成を具体的に行うには、Ｘ軸
方向仮想線とＹ軸方向仮想線の交点を中心にして重錘の
半径寸法と同じ半径寸法Ｒで描いた仮想円を想定したと
きに、一対のＸ軸方向加速度検出用電極の仮想円を越え
て延びる部分の長さを半径寸法Ｒの２５％以上とし、一
対のＹ軸方向加速度検出用電極の仮想円を越えて延びる
部分の長さを半径寸法Ｒの２５％以上とする。そして、
一対のＸ軸方向加速度検出用電極と一対のＹ軸方向加速
度検出用電極と複数のＺ軸方向加速度検出用電極とが接
触しないようにすればよい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、三軸加速度センサに適用
した本発明の実施の形態の加速度センサの概略断面図で
ある。本図に示すように、この三軸加速度センサは、ダ
イアフラム１と、重錘３と、ベース５と、ダイアフラム
１の重錘３が取り付けられた面側とは反対側の面上に固
定されたセンサ素子７とを備えている。なお、本図で
は、理解を容易にするため、センサ素子７の各部の厚み
を誇張して描いている。そして、これらの各部材は、絶
縁樹脂製ケース９に収納されており、この絶縁樹脂製ケ
ース９には、センサ素子７内の出力電極ＯＺ，ＯＥ0 …
に接続される端子金具２５…を備えた２つの端子ユニッ
ト１１，１１と、金属製の蓋部材６とが取り付けられて
いる。

【００１４】ダイアフラム１，重錘３及びベース５は、
図１，図２（Ａ）及び図２（Ｂ）に示すように、真鍮か
らなる金属材料により一体に成形された単体ユニット１
０として構成されている。なお、図２（Ａ）は単体ユニ
ット１０の底面図であり、図２（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ
−Ｂ線断面図である。ダイアフラム１は、円板形状を有
しており、約０．１ｍｍの厚みを有している。重錘３
は、直径４０ｍｍの円柱形状を有しており、その軸線の
延長部分がダイアフラム１の中心を通るようにダイアフ
ラム１と一体化されている。ベース５は円筒形状を有し
ており、ダイアフラム１の外周部を支持している。ま
た、ベース５の外周部には、周方向に連続するＶ字溝５
ａが形成されている。本実施例では、真鍮からなる円柱
状金属材料を用意し、この円柱状金属材料に対して重錘
３を削り出すように切削加工を施して環状部分Ｃの空洞
部を形成し、また外周部に切削加工を施こしてＶ字溝５
ａを形成して単体ユニット１０を一体成形した。

【００１５】この例では、センサ素子７として、図１及
び図３の平面図に示すように圧電セラミックス基板７ａ
の表面に三軸加速度の検出用電極パターンＥ1 が形成さ
れ、裏面に検出用電極パターンＥ1 の主要部と対向する
環状の対向電極パターンＥ0が形成されて構成された圧
電型三軸センサ素子を用いている。圧電セラミックス基
板７ａの裏面及び対向電極パターンＥ0 がエポキシ系の
接着剤によりダイアフラム１の表面に接合されて、セン
サ素子７はダイアフラム１に取り付けられている。対向
電極パターンＥ0 のダイアフラム１側の表面は凹凸を有
しており、この凹凸の凹部とダイアフラム１との間に接
着剤が充填され、凸部がダイアフラム１と接触するよう
に、対向電極パターンＥ0 は、ダイアフラム１に接合さ
れている。このため、対向電極パターンＥ0 は、ダイア
フラム１を介してベース５と電気的に接続されることに
なる。圧電セラミックス基板７ａは、輪郭形状が四角形
をなしており、内部に応力が加わると自発分極電荷が発
生するように電極に対応した部分に分極処理が施されて
いる。分極処理については後に詳細に説明する。

【００１６】図３に示すように、圧電セラミックス基板
７ａは、重錘対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂと
第２の応力発生領域８Ｃとを有している。そして、重錘
対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂとの間には領域
境界線８Ｄが形成されている。重錘対向領域８Ａは、圧
電セラミックス基板１の中心部において円形の形状を有
している。この重錘対向領域８Ａに対応する部分には、
重錘３が位置している。なお、本例では第１の応力発生
領域８Ｂと第２の応力発生領域８Ｃにより中間領域が形
成されている。

【００１７】第１の応力発生領域８Ｂは、重錘対向領域
８Ａを囲む環状の形状を有している。第１の応力発生領
域８Ｂは、重錘３に対して圧電セラミックス基板７ａと
平行な方向（Ｘ軸方向またはＹ軸方向）に加速度が作用
すると、重錘３の重心を中心として点対称に異なった状
態（引っ張り応力が加わった状態と、圧縮応力が加わっ
た状態と）に変形する。また、重錘３に対して圧電セラ
ミックス基板７ａと直交する方向（Ｚ軸方向）に加速度
が作用すると、第１の応力発生領域８Ｂの各部は同じ状
態に変形する。

【００１８】第２の応力発生領域８Ｃは第１の応力発生
領域８Ｂを囲む環状の形状を有している。重錘３に対し
て圧電セラミックス基板１と直交する方向（Ｚ軸方向）
に加速度が作用すると、第２の応力発生領域８Ｃの各部
は第１の応力発生領域８Ｂと異なった状態に変形する。

【００１９】圧電セラミックス基板７ａの表面及び裏面
に形成された検出用電極パターンＥ1 及び対向電極パタ
ーンＥ0 は、いずれもスクリーン印刷により形成されて
いる。重錘３に作用する加速度に基づいてダイアフラム
１が変形すると圧電セラミックス基板７ａが撓んで検出
用電極パターンＥ1 と対向電極パターンＥ0 との間に発
生する自発分極電荷が変化して、重錘３に加わった三軸
（Ｘ軸，Ｙ軸，Ｚ軸）方向の加速度が電流または電圧の
変化として測定される。なお、ここでいうＸ軸，Ｙ軸，
Ｚ軸は互いに直交する方向に延びる軸である。Ｘ軸はＸ
軸方向仮想線ＸＬの方向に延びており、Ｙ軸はＹ軸方向
仮想線ＹＬの方向に延びており、Ｚ軸は圧電セラミック
ス基板７ａの面方向と直交する方向に延びている。

【００２０】検出用電極パターンＥ1 はＸ軸方向検知電
極パターン１３とＹ軸方向検知電極パターン１５とＺ軸
方向検知電極パターン１７とを有している。Ｘ軸方向検
知電極パターン１３は、一対のＸ軸方向加速度検出用電
極ＥＸ１，ＥＸ２とＸ軸出力電極ＯＸとが接続線Ｌ１，
Ｌ２により直列に接続された構造を有している。一対の
Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２は、後に説明
するＹ軸方向検知電極パターン１５の一対のＹ軸方向加
速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２及びＺ軸方向検知電極パ
ターン１７のＺ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４
と共に、重錘対向領域８Ａを囲む環状の列を形成してい
る。一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれの電極
ＥＸ１，ＥＸ２は、Ｘ軸方向仮想線ＸＬに対して線対象
になり且つ重錘対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂ
とに跨がる（領域境界線８Ｄを跨がる）矩形に近い形状
を有している。また、加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２
の環状の検出用電極列が延びる方向に位置する一対の辺
ＥＸａ，ＥＸａはそれぞれほぼ平行になっている。な
お、加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２が重錘対向領域８
Ａ内に入り込む寸法については後に詳細に説明する。

【００２１】Ｙ軸方向加速度検出用電極パターン１５
は、２つのＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２と
Ｙ軸出力電極ＯＹとが接続線Ｌ３〜Ｌ５により直列に接
続された構造を有している。一対のＹ軸方向加速度検出
用電極のそれぞれの加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２も
Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１及びＥＸ２と同様な形
状を有しており、Ｙ軸方向仮想線ＹＬに対して線対象に
なり且つ重錘対向領域８Ａと第１の応力発生領域８Ｂと
に跨がる（領域境界線８Ｄを跨がる）矩形に近い形状を
有している。また、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の
環状の検出用電極列が延びる方向に位置する一対の辺Ｅ
Ｙａ，ＥＹａはそれぞれほぼ平行になっている。なお、
加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２が重錘対向領域８Ａ内
に入り込む寸法については後に詳細に説明する。Ｙ軸方
向仮想線ＹＬとＸ軸方向仮想線ＸＬとは互いに直交する
ので、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，Ｙ軸方向加速
度検出用電極ＥＹ１，Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ２
及びＹ軸方向加速度検出用電極ＥＹ２はそれぞれ９０度
の間隔を隔てて配置されることになる。Ｙ軸出力電極Ｏ
ＹはＸ軸出力電極ＯＸと同様にほぼ正方形の形状を有し
ており、第２の応力発生領域８Ｃの外側にある圧電セラ
ミックス基板７ａの外周縁部に位置するようにＸ軸出力
電極ＯＸと並んで形成されている。

【００２２】Ｚ軸方向加速度検出用電極パターン１７
は、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１，Ｚ軸方向加速度
検出用電極ＥＺ２，Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ３，
Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ４，Ｚ軸出力電極ＯＺ
が、これらの順に接続線Ｌ６〜Ｌ９によって直列に接続
された構造を有している。４つのＺ軸方向加速度検出用
電極ＥＺ１〜ＥＺ４は、矩形に近い形状を有している。
Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４もＸ軸方向加
速度検出用電極ＥＸ１及びＥＸ２と同様に重錘対向領域
８Ａと第１の応力発生領域８Ｂとに跨がって形成されて
いる。またＺ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４
は、Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ２とＹ軸方向加速度
検出用電極ＥＹ１との間，Ｙ軸方向加速度検出用電極Ｅ
Ｙ１とＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１との間，Ｘ軸方
向加速度検出用電極ＥＸ１とＹ軸方向加速度検出用電極
ＥＹ２との間，Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ２とＸ軸
方向加速度検出用電極ＥＸ２との間の各中央部にそれぞ
れ配置されている。したがって、Ｚ軸方向加速度検出用
電極ＥＺ１〜ＥＺ４は、それぞれ９０度の間隔を隔てて
配置されることになる。Ｚ軸出力電極ＯＺもＸ軸出力電
極ＯＸと同様にほぼ正方形の形状を有しており、第２の
応力発生領域８Ｃの外側にある圧電セラミックス基板７
ａの外周縁部に位置するようにＸ軸出力電極ＯＸ及びＹ
軸出力電極ＯＹと並んで形成されている。

【００２３】出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺが並ぶ外周縁部
と対称的に位置する圧電セラミックス基板７ａの外周縁
部には、３つのアース電極ＯＥ0 …が出力電極ＯＸ，Ｏ
Ｙ，ＯＺと平行をなすように並んで形成されている。ア
ース電極ＯＥ0 は、圧電セラミックス基板７ａを貫通す
るスルーホール導電部及び接続線（図示せず）を介して
対向電極パターンＥ0 と接続されている。なお、導電性
接着剤を用いてアース電極ＯＥ0 とベース５とを積極的
に接続してもよい。また、このようにセンサ素子７に含
まれる出力電極は、ＯＸ，ＯＹ，ＯＺとＯＥ0 …の２つ
のグループに分けられて配置されることになる。なお、
この例では、圧電セラミックス基板７ａの外周縁部に位
置する３つの電極全てをアース電極ＯＥ0 …としたが、
３つの電極の少なくとも１つをアース電極ＯＥ0 とし、
残りの電極を端子を接続するためだけのダミー電極とし
ても構わない。

【００２４】Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２
に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分には、重
錘３にＺ軸方向の加速度が作用して各部分に同種類の応
力が発生したときに重錘対向領域８Ａの一方の側に位置
する加速度検出用電極ＥＸ１と他方の側に位置する加速
度検出用電極ＥＸ２とにそれぞれ逆極性の自発分極電荷
が現れるように分極処理が施されている。この例では、
Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２に対応する圧
電セラミックス基板７ａの各部分に引っ張り応力が発生
したときに、一方のＸ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１に
マイナスの自発分極電荷が現れ、他方のＸ軸方向加速度
検出用電極ＥＸ２にプラスの自発分極電荷が現れるよう
に分極処理が施されている。

【００２５】また、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，
ＥＹ２に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分も
Ｘ軸方向加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２に対応する圧
電セラミックス基板７ａの各部分と同様に、重錘３にＺ
軸方向の加速度が作用して各部分に同種類の応力が発生
したときに重錘対向領域８Ａの一方の側に位置するＹ軸
方向加速度検出用電極ＥＹ１と他方の側に位置するＹ軸
方向加速度検出用電極ＥＹ２とにそれぞれ逆極性の自発
分極電荷が現れるように分極処理が施されている。この
例では、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２に対
応する圧電セラミックス基板７ａの各部分に引っ張り応
力が発生したときに、一方のＹ軸方向加速度検出用電極
ＥＹ１にマイナスの自発分極電荷が現れ、他方のＹ軸方
向加速度検出用電極ＥＹ２にプラスの自発分極電荷が現
れるように分極処理が施されている。

【００２６】また、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜
ＥＺ４に対応する圧電セラミックス基板７ａの各部分
は、重錘３にＺ軸方向の加速度が作用して各部分に同種
類の応力が発生したときにすべてのＺ軸方向加速度検出
用電極ＥＺ１〜ＥＺ４に同じ極性の自発分極電荷が現れ
るように分極処理が施されている。この例では、Ｚ軸方
向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４に対応する圧電セラ
ミックス基板７ａの部分に引っ張り応力が生じた際にＺ
軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４にプラスの自発
分極電荷が現れるように分極処理が施されている。これ
らの分極処理は、検出用電極パターンＥ1 及び対向電極
パターンＥ0 を形成する前の圧電セラミックス基板７ａ
に直流電圧を印加することにより行った。

【００２７】本実施例では、Ｘ軸方向加速度検出用電極
ＥＸ１，ＥＸ２、Ｙ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，Ｅ
Ｙ２、Ｚ軸方向加速度検出用電極ＥＺ１〜ＥＺ４を銀ペ
ーストを用いてスクリーン印刷により５μｍの厚みに形
成した後に接続線Ｌ１〜Ｌ９を銀ペーストによりスクリ
ーン印刷により形成した。

【００２８】図４（Ａ）〜（Ｃ）は、ダイアフラム１，
重錘３及びベース５が一体に成形された単体ユニット１
０をインサートとして樹脂射出成形された絶縁樹脂製ケ
ース９の平面図、側面側から見た一部破断断面図、正面
側から見た半部破断断面図である。なお、図４（Ｂ）及
び（Ｃ）は、蓋部材６を取付けた状態の図を示してお
り、図４（Ａ）は、蓋部材６を取付けない状態の図を示
している。図４（Ａ）から分るように絶縁樹脂製ケース
９の輪郭は、ほぼ角形を呈しており、ダイアフラム１が
位置する側に凹部９ａを有している。これにより絶縁樹
脂製ケース９は、凹部９ａを囲むように側壁部９ｊを有
することになる。なお、側壁部９ｊは、後述する溝部分
１９ａ，１９ｂ及び窓部９ｉの一部からなる切欠き状部
分を有しており、これらの切欠き状部分により分断され
た３つの側壁部分から構成されている。ダイアフラム１
は、この凹部９ａの底面９ａ1 に露出している。凹部９
ａの下側に形成される単体ユニット収納部９ｂの内部に
は、単体ユニット１０のベース５の外周部に形成したＶ
字溝５ａに樹脂が入り込んで突起部９ｂ1 が形成されて
いる。また、ダイアフラム１と反対側のベース５の端面
５ｂと接触するように突起部９ｂ2 が形成されている。
本例では、単体ユニット１０をインサートとして射出成
形により絶縁樹脂製ケース９を一体成形しているため、
突起部９ｂ1 及び９ｂ2 は、抜け止めとして機能してい
る。また、凹部９ａの底面９ａ1 には、圧電セラミック
ス基板７ａの位置決め部を構成する４つの位置決め用突
起９ｃ…と、５つの蓋部材載置用リブ９ｄ〜９ｈとが一
体に形成されている。位置決め用突起９ｃ…は、絶縁樹
脂製ケース９の凹部９ａ内に圧電セラミックス基板７ａ
を配置する際に、圧電セラミックス基板７ａの隣接する
２辺と接触して、ダイアフラム１の中心または重錘の中
心と圧電セラミックス基板７ａの中心を一致させる役割
を果している。本例では、圧電セラミックス基板７ａの
直交する２つの辺７ａ1 ，７ａ1 （図３参照）に位置決
め用突起９ｃがそれぞれ２つずつ当接するように位置決
め用突起９ｃ…が配置されている。蓋部材載置用リブ９
ｄ〜９ｈは、底面９ａ1 から突出する高さ寸法が、位置
決め用突起９ｃ…の底面９ａ1 から突出する高さ寸法を
上回るように形成されている。そして、蓋部材載置用リ
ブ９ｄ〜９ｈの底面９ａ1 と反対側に位置する面上に蓋
部材６が載置される。蓋部材載置用リブ９ｄ〜９ｈの
内、４つの蓋部材載置用リブ９ｄ〜９ｇは底面９ａ1 の
４隅において側壁部９ｊと底面９ａ1 とにそれぞれ繋が
るするように形成され、１つの蓋部材載置用リブ９ｈ
は、蓋部材載置用リブ９ｇと９ｄとの間において側壁部
９ｊと底面９ａ1 とにそれぞれ繋がるように形成されて
いる。また、絶縁樹脂ケース９の底面９ａ1 側の一部分
及び該一部分に連続する側壁部９ｊの部分には、ベース
５の外周面の一部（露出部分）５ｃを露出させる窓部９
ｉが形成されている。絶縁樹脂ケース９の単体ユニット
１０を間に挟んで対向する一対の側壁部には、図１に示
す端子ユニット１１，１１の端子支持体２１，２１がそ
れぞれ嵌合されて固定される支持体嵌合溝１９，１９が
形成されている。そして、端子ユニット１１のうち、一
方の端子ユニットの端子金具の端部は、一方のグループ
の出力電極ＯＸ，ＯＹ，ＯＺとそれぞれ半田導電性接着
により接続され、他方の端子ユニットの端子金具の端部
は、他方のグループのアース電極ＯＥO …とそれぞれ半
田導電性接着により接続される。

【００２９】次に加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２，Ｅ
Ｙ１，ＥＹ２が重錘対向領域８Ａ内に入り込む寸法につ
いて説明する。加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＹ
１，ＥＹ２はいずれも同じ形状を有しており、各加速度
検出用電極の重錘対向領域８Ａ内に入り込む寸法はいず
れも同じなので、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２を用
いて各加速度検出用電極の説明を行う。図５（Ａ）は、
重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とが一致している
場合における加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の重錘対
向領域８Ａ内に位置する部分の状態を示している。な
お、図５（Ａ）では、理解を容易にするために、圧電セ
ラミックス基板７ａ及び加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ
２を除く各部材は図示を省略している。図５（Ａ）に示
すように、Ｘ軸方向仮想線ＸＬとＹ軸方向仮想線ＹＬの
交点（仮想線の交点）Ｃ０を中心にして重錘３の半径寸
法と同じ半径寸法Ｒ（本例では２ｍｍ）で描いた第１の
仮想円３０を想定したときに、一対のＹ軸方向加速度検
出用電極のそれぞれの加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２
の第１の仮想円３０を越えて延びる延長部分の長さＳ０
は、半径寸法Ｒの２５％以上（本例では２９％）にな
る。そして、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の幅寸法
は他の加速度検出用電極ＥＸ１，ＥＸ２，ＥＺ１〜ＥＺ
４と接触しない寸法に設定されている。言い換えるなら
ば、加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の内側端部ＥＹ
ｂ，ＥＹｂは、半径寸法Ｒの２５％の径を有する第２の
仮想円３１を越えた仮想線の交点Ｃ１側に位置してい
る。なお、この例では、重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交
点Ｃ１とが一致しているので、第１の仮想円３０は、図
３に示す領域境界線８Ｄと重複している。図５（Ａ）に
示した領域境界線８Ｄと第２の仮想円３１との間に位置
する第３の仮想円３２と、領域境界線８Ｄとに挾まれた
円環状部分が、重錘３のＺ軸方向の変位により重錘対向
領域８Ａ内に応力が発生する領域（応力発生領域）３３
になっている。したがって、加速度検出用電極ＥＹ１，
ＥＹ２の内側端部ＥＹｂ，ＥＹｂは、いずれもこの応力
発生領域３３を越えている。

【００３０】これに対して図５（Ｂ）は、圧電セラミッ
ク基板７ａをダイアフラム１に接合する際に発生する重
錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とのずれ量が最大に
なったときの状態を示している。なお、この図では、重
錘３の中心Ｃ０が加速度検出用電極ＥＹ２に向って最大
にずれた例を示している。このようなずれは、絶縁樹脂
製ケース９の位置決め用突起９ｃ…または圧電セラミッ
ク基板７ａの寸法精度により生じる。本例のように、加
速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の延長部分の長さを設定
すると、図５（Ｂ）に示すように、重錘の中心Ｃ０と仮
想線の交点Ｃ１とのずれ量が最大になっても、加速度検
出用電極ＥＹ１，ＥＹ２の内側端部ＥＹｂ，ＥＹｂは、
いずれも応力発生領域３３を越えた仮想交点Ｃ１側に位
置している。これによって、加速度検出用電極ＥＹ１，
ＥＹ２は、いずれも重錘対向領域８Ａ内の応力発生領域
３３上に位置することになる。そして、Ｚ軸方向のみの
加速度が重錘３に作用したときに加速度検出用電極ＥＹ
１，ＥＹ２に発生する極性の異なる自発分極電荷がほぼ
等しくなり、それぞれの加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ
２に発生する自発分極電荷はほぼ相殺し合うことにな
る。そのため、Ｚ軸方向のみの加速度が重錘に作用した
ときに発生するＹ軸方向加速度信号を従来よりも大幅に
小さくすることができる。また、同様にしてＺ軸方向の
みの加速度が重錘に作用したときに発生するＸ軸方向加
速度信号を従来よりも大幅に小さくすることができる。

【００３１】なお、上記の各図では、延長部分の長さの
半径寸法Ｒに対する割合が２９％の場合の例を示した
が、この割合が２５％の場合には、図５（Ｂ）に示すよ
うに重錘の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１とがずれると、
加速度検出用電極ＥＹ１の内側端部ＥＹｂは、第２の仮
想円３１（応力発生領域３３の端部）と重複することに
なる。

【００３２】次に図６に示す試験電極パターンを用いて
電極の寸法を変えた複数種類の試験用三軸加速度センサ
を作成して各種の試験を行った。なお、この試験用三軸
加速度センサは、圧電セラミックス基板４７ａ上の電極
パターンを除いて上記例の三軸加速度センサと同じ構造
を有している。下記の表１には、試験用三軸加速度セン
サ１〜１０の各寸法が示されている。表１における各寸
法は図６に対応する各部の寸法である。具体的に説明す
ると、Ｓ１は加速度検出用電極Ｙ１と加速度検出用電極
Ｙ２との内側端部間の寸法であり、Ｓ２は加速度検出用
電極Ｙ１と加速度検出用電極Ｙ２との外側端部間の寸法
であり、Ｓ３はＸ軸方向仮想線ＸＬと平行な方向に延び
る加速度検出用電極Ｙ１または加速度検出用電極Ｙ２の
幅寸法である。また、表１のＳ０／Ｒは仮想線の交点Ｃ
１を中心にして重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒ（２ｍ
ｍ）で描いた仮想円４０を加速度検出用電極Ｙ１，Ｙ２
が越えて延びる延長部分の長さＳ０の半径寸法Ｒに対す
る割合である。

【００３３】

【表１】次に上記試験用三軸加速度センサ１〜１０にＺ軸方向の
加速度のみを作用させたときのＺ軸方向加速度検出用電
極Ｚ１〜Ｚ４から得られる最大電圧Ｖz に対する加速度
検出用電極Ｙ１及びＹ２に発生した逆極性の自発分極電
荷による電圧Ｖy1，Ｖy2の和の割合［他軸感度（％）：
（Ｖy1＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘３の中心Ｃ０と仮想線
の交点Ｃ１とのずれ量（μｍ）との関係を調べた。図７
〜１６は、試験用三軸加速度センサ１〜１０のそれぞれ
のデータを示している。なお、ここでのずれ量は、重錘
の中心Ｃ０が加速度検出用電極Ｙ２側にずれた量を正の
ずれ量とし、重錘の中心Ｃ０が加速度検出用電極Ｙ１側
にずれた量を負のずれ量としている。図７〜図１６よ
り、Ｓ０／Ｒが２５％以上の加速度センサ５〜１０（図
１１〜図１６）では、ずれ量に対する他軸感度の変化を
小さくすることができ、他軸感度を０％に近い値にでき
るのが分る。そのため、圧電セラミック基板をダイアフ
ラムに接合する際に発生するずれ量が最大（この例では
−３００μｍ〜３００μｍ）になったときにおいて、他
軸感度の絶対値を１０％以下にできるのが分る。特にＳ
０／Ｒが４２．５％の加速度センサ８〜１０（図１４〜
図１６）では、ずれ量に対する他軸感度の変化を著しく
小さくできるのが分る。

【００３４】次に上記試験用三軸加速度センサ１〜１０
にＺ軸方向の加速度のみを作用させたときの加速度検出
用電極Ｙ１及びＹ２に発生した逆極性の自発分極電荷に
よる電圧Ｖy1，Ｖy2の和［出力差（ｍＶ／Ｇ）：（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１と
のずれ量（μｍ）との関係を調べた。図１７〜図２６
は、試験用三軸加速度センサ１〜１０のそれぞれのデー
タを示している。図１７〜図２６より、Ｓ０／Ｒが２５
％以上の加速度センサ５〜１０（図２１〜図２６）で
は、ずれ量に対する出力差の変化を小さくでき、他軸感
度を０％に近い値にできるのが分る。特にＳ０／Ｒが４
２．５％の加速度センサ８〜１０（図２４〜図２６）で
は、ずれ量に対する出力差の変化を著しく小さくできる
のが分る。

【００３５】次に上記試験用三軸加速度センサ１〜１０
にＹ軸方向の加速度を作用させたときの加速度検出用電
極Ｙ１及びＹ２に発生した同極性の自発分極電荷による
電圧Ｖy1，Ｖy2の和［主軸感度（ｍＶ／Ｇ）：（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘３の中心Ｃ０と仮想線の交点Ｃ１との
ずれ量（μｍ）との関係を調べた。図２７〜図３６は、
試験用三軸加速度センサ１〜１０のそれぞれのデータを
示している。図２７〜図３６より、Ｓ０／Ｒが２５％以
上の加速度センサ５〜１０（図３１〜図３６）では、ず
れ量に対する主軸感度のばらつきを小さくできるのが分
る。特にＳ０／Ｒが４２．５％の加速度センサ８〜１０
（図３４〜図３６）では、ずれ量に対する主軸感度のば
らつきを著しく小さくできるのが分る。

【００３６】なお、本例では三軸加速度センサに本発明
を適用した例を示したが、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の二軸
の加速度を検出する二軸加速度センサにも本発明を適用
できるのは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】本発明によれば、重錘の中心と仮想線の
交点とが最大にずれても、一対のＸ軸方向加速度検出用
電極のそれぞれの電極または一対のＹ軸方向加速度検出
用電極のそれぞれの電極は、いずれも重錘対向領域内の
応力発生領域上に位置することになる。そのため、Ｚ軸
方向のみの加速度が重錘に作用しても、一対のＸ軸方向
加速度検出用電極のそれぞれの電極に発生する極性の異
なる自発分極電荷または一対のＹ軸方向加速度検出用電
極のそれぞれの電極に発生する極性の異なる自発分極電
荷がほぼ等しくなり、それぞれの電極に発生する自発分
極電荷はほぼ相殺し合う。その結果、Ｚ軸方向にのみ加
速度が作用したときに発生するＸ軸方向加速度信号また
はＹ軸方向加速度信号を従来よりも大幅に小さくするこ
とができ、測定精度を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の三軸加速度センサの概略
断面図である。

【図２】（Ａ）は本発明の実施の形態の三軸加速度セン
サに用いる単体ユニットの底面図であり、（Ｂ）は図２
（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。

【図３】本発明の実施の形態の三軸加速度センサに用い
るセンサ素子の平面図である。

【図４】（Ａ）〜（Ｃ）は、単体ユニットをインサート
として樹脂射出成形された絶縁樹脂製ケースの平面図、
側面側から見た一部破断断面図、正面側から見た半部破
断断面図である。

【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態の三
軸加速度センサの加速度検出用電極の態様を説明するの
に用いる図である。

【図６】試験に用いた三軸加速度センサに用いるセンサ
素子の平面図である。

【図７】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋
Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ
量との関係を示す図である。

【図８】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋
Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ
量との関係を示す図である。

【図９】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1＋
Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ
量との関係を示す図である。

【図１０】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのず
れ量との関係を示す図である。

【図１１】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのず
れ量との関係を示す図である。

【図１２】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのず
れ量との関係を示す図である。

【図１３】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのず
れ量との関係を示す図である。

【図１４】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのず
れ量との関係を示す図である。

【図１５】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのず
れ量との関係を示す図である。

【図１６】試験用三軸加速度センサの他軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）／Ｖz ］と、重錘の中心と仮想線の交点とのず
れ量との関係を示す図である。

【図１７】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図１８】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図１９】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図２０】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図２１】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図２２】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図２３】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図２４】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図２５】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図２６】試験用三軸加速度センサの出力差［（Ｖy1＋
Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量との
関係を示す図である。

【図２７】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図２８】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図２９】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図３０】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図３１】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図３２】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図３３】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図３４】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図３５】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【図３６】試験用三軸加速度センサの主軸感度［（Ｖy1
＋Ｖy2）］と、重錘の中心と仮想線の交点とのずれ量と
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１ダイアフラム３重錘５ベース８Ａ重錘対向領域８Ｄ領域境界線９絶縁樹脂製ケース１０単体ユニットＣ０重錘の中心Ｃ１仮想線の交点３０仮想円３３重錘対向領域内の応力発生領域ＥＸ１，ＥＸ２一対のＸ軸方向加速度検出用電極ＥＹ１，ＥＹ２一対のＹ軸方向加速度検出用電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配
置された一対のＸ軸方向加速度検出用電極と前記Ｘ軸方
向仮想線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一対
のＹ軸方向加速度検出用電極とを含む電極パターンが表
面上に形成され、裏面上に少なくとも前記各検出用電極
と対向する対向電極パターンが形成され、前記一対のＸ
軸方向加速度検出用電極及び前記一対のＹ軸方向加速度
検出用電極と前記対向電極パターンとの間の部分が分極
処理されている圧電セラミックス基板と、表面に前記圧電セラミックス基板の前記裏面が接合され
たダイアフラムと、前記ダイアフラムの裏面側に突出す
るように前記ダイアフラムに対して固定された円柱状の
重錘と、前記重錘の変位を許容するように前記ダイアフラムの外
周部を支持するベースとを具備し、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び前記一対のＹ
軸方向加速度検出用電極が、前記重錘と対向する前記圧
電セラミックス基板の重錘対向領域と該重錘対向領域と
前記外周部との間に位置する中間領域とに跨がり且つ互
いに間隔をあけて前記重錘対向領域を囲む環状の電極列
を構成するように形成されている加速度センサにおい
て、前記Ｘ軸方向加速度検出用電極の前記環状の電極列が延
びる方向に位置する一対の辺が前記Ｘ軸方向仮想線の両
側にほぼ等しい間隔をあけて前記Ｘ軸方向仮想線とほぼ
平行になっており、前記Ｙ軸方向加速度検出用電極の前記環状の電極列が延
びる方向に位置する一対の辺が前記Ｙ軸方向仮想線の両
側にほぼ等しい間隔をあけて前記Ｙ軸方向仮想線とほぼ
平行になっており、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び前記一対のＹ
軸方向加速度検出用電極は、前記圧電セラミック基板を
前記ダイアフラムに接合する際に発生する前記重錘の中
心と前記Ｘ軸方向仮想線と前記Ｙ軸方向仮想線の交点と
のずれ量が最大になったときに、前記Ｘ軸方向仮想線及
び前記Ｙ軸方向仮想線に直交する前記重錘のＺ軸方向の
変位により前記重錘対向領域内に応力が発生する領域を
前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び前記一対のＹ
軸方向加速度検出用電極の内側端部が越えるように形成
されていることを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極の
それぞれは、前記交点を中心として対象的な位置に配置
され且つ前記Ｘ軸方向仮想線を中心線として線対象にな
る形状を有しており、また前記一対のＹ軸方向加速度検
出用電極のそれぞれは、前記交点を中心として対象的な
位置に配置され且つ前記Ｙ軸方向仮想線を中心線として
線対象になる形状を有しており、前記Ｘ軸方向仮想線と前記Ｙ軸方向仮想線の交点を中心
にして前記重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒで描いた仮
想円を想定したときに、前記一対のＸ軸方向加速度検出
用電極の前記仮想円を越えて延びる部分の長さは前記半
径寸法Ｒの２５％以上であり、前記一対のＹ軸方向加速
度検出用電極の前記仮想円を越えて延びる部分の長さは
前記半径寸法Ｒの２５％以上であり、しかも前記一対の
Ｘ軸方向加速度検出用電極と前記一対のＹ軸方向加速度
検出用電極とが接触しないことを特徴とする請求項１に
記載の加速度センサ。
【請求項３】前記重錘、前記ダイアフラム及び前記ベ
ースが金属材料により一体成形された単体ユニットとし
て構成されていることを特徴とする請求項１または２に
記載の加速度センサ。
【請求項４】表面上に想定するＸ軸方向仮想線上に配
置された一対のＸ軸方向加速度検出用電極と、前記Ｘ軸
方向仮想線と直交するＹ軸方向仮想線上に配置された一
対のＹ軸方向加速度検出用電極と、前記一対のＸ軸方向
加速度検出用電極及び前記一対のＹ軸方向加速度検出用
電極の隣接する２つの電極間に配置された複数のＺ軸方
向加速度検出用電極を含む電極パターンが表面上に形成
され、裏面上に少なくとも前記各検出用電極と対向する
対向電極パターンが形成され、前記一対のＸ軸方向加速
度検出用電極、前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極及
び前記複数のＺ軸方向加速度検出用電極と前記対向電極
パターンとの間の部分が分極処理されている圧電セラミ
ックス基板と、表面に前記圧電セラミックス基板の前記裏面が接合され
たダイアフラムと、前記ダイアフラムの裏面側に突出するように前記ダイア
フラムに対して固定された円柱状の重錘と、前記重錘の変位を許容するように前記ダイアフラムの外
周部を支持するベースとを具備し、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極、前記一対のＹ軸
方向加速度検出用電極及び前記複数のＺ軸方向加速度検
出用電極が、前記重錘と対向する前記圧電セラミックス
基板の円形の重錘対向領域と該重錘対向領域と前記外周
部との間に位置する中間領域とに跨がり且つ互いに間隔
をあけて前記重錘対向領域を囲む環状の電極列を構成す
るように形成され、前記分極処理はＺ軸方向の加速度が前記重錘に作用した
ときに前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極のそれぞれ
の電極または前記一対のＹ軸方向加速度検出用電極のそ
れぞれの電極に異なる極性の自発分極電荷が発生するよ
うに行われている三軸加速度センサにおいて、前記Ｘ軸方向加速度検出用電極の前記環状の電極列が延
びる方向に位置する一対の辺が前記Ｘ軸方向仮想線の両
側にほぼ等しい間隔をあけて前記Ｘ軸方向仮想線とほぼ
平行になっており、前記Ｙ軸方向加速度検出用電極の前記環状の電極列が延
びる方向に位置する一対の辺が前記Ｙ軸方向仮想線の両
側にほぼ等しい間隔をあけて前記Ｙ軸方向仮想線とほぼ
平行になっており、前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極及び前記一対のＹ
軸方向加速度検出用電極は、前記圧電セラミック基板を
前記ダイアフラムに接合する際に発生する重錘の中心と
前記Ｘ軸方向仮想線と前記Ｙ軸方向仮想線の交点とのず
れ量が最大になったときに、前記重錘に前記Ｚ軸方向の
加速度が作用した際の前記一対のＸ軸方向加速度検出用
電極のそれぞれの電極及び前記一対のＹ軸方向加速度検
出用電極のそれぞれの電極に発生する異なった極性の自
発分極電荷による電圧の和が，複数の前記Ｚ軸方向加速
度検出用電極に現れる最大電圧の１０％以下になるよう
に形成されていることを特徴とする三軸加速度線セン
サ。
【請求項５】前記一対のＸ軸方向加速度検出用電極の
それぞれは、前記交点を中心として対象的な位置に配置
され且つ前記Ｘ軸方向仮想線を中心線として線対象にな
る形状を有しており、また前記一対のＹ軸方向加速度検
出用電極のそれぞれは、前記交点を中心として対象的な
位置に配置され且つ前記Ｙ軸方向仮想線を中心線として
線対象になる形状を有しており、前記Ｘ軸方向仮想線と前記Ｙ軸方向仮想線の交点を中心
にして前記重錘の半径寸法と同じ半径寸法Ｒで描いた仮
想円を想定したときに、前記一対のＸ軸方向加速度検出
用電極の前記仮想円を越えて延びる部分の長さは前記半
径寸法Ｒの２５％以上であり、前記一対のＹ軸方向加速
度検出用電極の前記仮想円を越えて延びる部分の長さは
前記半径寸法Ｒの２５％以上であり、しかも前記一対の
Ｘ軸方向加速度検出用電極と前記一対のＹ軸方向加速度
検出用電極と前記複数のＺ軸方向加速度検出用電極とが
接触しないことを特徴とする請求項４に記載の加速度セ
ンサ。